[發明專利]一種隧道施工用盾構機換刀施工方法

有效

• 申請號: 201010554969.5
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102052079A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 羅文亮;許建飛;赫學林;周斌
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于隧道盾構施工技術領域，尤其是涉及一種隧道施工用盾構機換刀施工方法。

背景技術

盾構法是現代隧道施工的一種全機械化施工方法，其主要使用的機械設備為盾構機，分為土壓平衡盾構和泥水平衡盾構兩種類型，其中以土壓平衡盾構使用較多。盾構機在隧道掘進過程中通過刀具進行泥土切削和巖石破碎，并且盾構機長距離掘進后(尤其是硬巖地層或軟硬不均地層)需要進行刀具更換，但如果盾構機停機位置地層較為松散、掌子面土體自穩能力差、刀盤正上方存在建構筑物等條件下，盾構機則無法采用目前國內常用的幾種方式進行換刀。

目前，國內盾構機在掘進過程中所采用的換刀方式主要有以下四種：

第一、地層自穩能力好時，自然條件下的常壓換刀；

第二、地層保氣能力好時，自然條件下的氣壓換刀；

第三、地層自穩能力差，但有地面加固條件時，地層加固條件下的常壓換刀；

第四、地層保氣能力差，但有地面加固條件時，地層加固條件下的氣壓換刀。

綜上，以上四種換刀技術都是基于相應的前提條件，但如若以上四種換刀方式的前提條件都不能滿足時，就無法對盾構機刀具進行更換。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種隧道施工用盾構機換刀施工方法，其設計合理、操作簡便、投入成本低且安全系數高、使用效果好，能有效解決在盾構機停機位置地層較為松散、掌子面土體自穩能力差、刀盤正上方存在建構筑物等換刀條件較為惡劣的情況下，現有常用換刀方式無法進行換刀的實際問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種隧道施工用盾構機換刀施工方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、土倉置換填充：采用螺旋出土機和與螺旋出土機同步工作的注漿系統進行土倉置換填充，所述螺旋出土機安裝在盾構機內的土倉側壁下部，所述注漿系統安裝在土倉的側壁上部，且所述土倉的側壁上對應設置有供螺旋出土機和所述注漿系統安裝的出土口和注漿口；且進行土倉置換填充時，通過螺旋出土機將土倉內部的所有泥土由下至上逐漸從土倉內排出，且在泥土由下至上逐漸從土倉內排出過程中，通過所述注漿系統由上至下同步對泥土排出后的土倉內部空腔進行填充，直至將土倉內的所有泥土全部替換為水泥砂漿，則完成由上至下將土倉內的泥土全部替換為水泥砂漿的土倉置換填充過程；土倉置換填充過程中，對土倉內部壓力進行實時監控，并將土倉內部壓力控制在1.5bar～3.0bar之間；

步驟二、機內超前注漿：步驟一中土倉置換填充結束后，立即進行機內超前注漿過程；且進行機內超前注漿之前，先在盾構機中部和/或上部所布設的所有超前地質探孔中選取多個超前地質探孔作為注漿孔，所選取的多個所述注漿孔沿圓周方向布設在盾構機中上部的外側壁上；之后，再采用電動錘擊設備且自盾構機內部由內至外將多根注漿管分別通過多個所述注漿孔打進盾構機上部的土體中，且所述注漿管打進盾構機上部土體中的深度為4m～6m；隨后，再采用注漿設備且通過打進盾構機上部土體中的多根注漿管，同步向盾構機上部的土體內注入水泥漿直至不能再注入水泥漿為止，則完成機內超前注漿過程，待注入盾構機上部土體內的水泥漿凝固后則完成對盾構機上部土體進行整體加固的加固過程；且進行機內超前注漿過程中，將各注漿管的注漿壓力均控制在0.3Mpa～0.4Mpa；

步驟三、清倉及同步換刀：待步驟一中注入土倉內的水泥砂漿與步驟二中注入盾構機上部土體內的水泥漿均凝固后，采用打鑿工具對凝固在土倉內的水泥砂漿塊進行人工清理，且水泥砂漿塊清理過程中，同步對安裝在盾構機上的更換；水泥砂漿塊清理過程中，一邊對凝固在土倉內的水泥砂漿塊進行鑿除，一邊對鑿出的刀具進行更換，且每鑿出一把刀具，立即對所鑿出的該把刀具進行更換，直至將盾構機上需更換的所有刀具都更換完為止，則完成盾構機的換刀過程；且每更換完一把刀具，需采用紗布對更換后刀具周側的空隙進行封堵；

步驟四、盾構機脫困及恢復推進：按照常規盾構機脫困方法，對步驟三中完成換刀后的盾構機進行脫困；且盾構機脫困后，先采用增壓設備在土倉內建立氣壓，并使得土倉內所加氣壓能夠支撐掌子面的土體，之后按照常規盾構機推進方法，對土倉內加壓后的盾構機進行推進。