[發明專利]一種復合地層盾構掘進施工方法

有效

• 申請號: 201611267200.9
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106761788B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 劉曉勇;呂巖;張云飛;加武榮;喬文件;張濤濤;師永;譚高福
• 申請（專利權）人: 中鐵二十局集團第五工程有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/093
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種復合地層盾構掘進施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、復合地層地質勘探：通過在復合地層上鉆孔，探明復合地層的地質狀況；

步驟二、根據復合地層地質情況選取盾構刀具，包括以下步驟：

步驟201、盾構刀具受力分析：

步驟202、盾構刀具布置：根據復合地層的地質狀況安裝不同的刀具，根據刀尖距S在刀盤上布置刀具，刀尖距其中，表示復合地層的巖石破碎角，T表示相鄰兩個滾刀刀尖之間的寬度，H表示滾刀貫入度；

步驟203、計算單個滾刀在破碎區的壓力P，其中，C表示無量綱系數，δ_c表示復合地層的巖石單軸抗壓強度，δ_t表示復合地層的巖石抗拉強度，R表示滾刀半徑，φ表示滾刀刀沿與復合地層的巖石的接觸角度，

步驟204、計算滾刀所受合力F_t，其中，ψ表示刀尖壓力分布系數；

步驟205、計算盾構機實際推力值：盾構機實際推力值F_t'＝mF_t，其中m表示盾構刀盤上安裝的滾刀的數量，m為正整數；

步驟三、根據復合地層地質情況選擇盾構掘進施工模式：針對復合地層的地質狀況選擇不同的掘進模式，在上軟下硬地層中采用土壓平衡模式，在硬巖地層中采用欠壓模式和土壓平衡模式；

步驟四、根據復合地層地質情況選擇盾構掘進參數：

步驟401、計算盾構機的推力：盾構機的理論推力值F＝F₁+F₂+F₃+F₄+F₅，F₁表示盾構機盾殼與圍巖的摩擦力，F₂表示盾構機的有效推力，F₃表示盾尾與管片之間的摩阻力，F₄表示后方臺車的阻力，F₅表示密封土艙內的土壓力引起的反作用力；其中，F₂＝mF₂'，m表示盾構刀盤上安裝的滾刀的數量，F₂'表示單個滾刀貫入巖石的理論有效推力，

K_d表示巖石的滾壓系數，R_d表示巖石的抗壓強度，r_i表示盤形滾刀的刃角半徑，θ_i表示盤形滾刀的半刃角，表示巖石的自然破碎角；

步驟402、計算盾構機的扭矩：

盾構機刀盤的扭矩其中C_T表示盾構機電機的轉矩常數，φ_M表示盾構機電機線圈的每極磁通，I_i表示盾構機電機的電流，λ表示盾構機電流與電壓的相位差，cosλ表示盾構機電機的功率因素；

步驟403、結果比較：步驟401中得到的盾構機理論推力值F和步驟205中得到的盾構機實際推力值F_t'需要滿足：F_t'＝1.5F；

步驟五、盾構掘進施工：

步驟501、盾構掘進方向反饋：在盾構掘進中采用激光導向，實現盾構機的掘進方向與隧道的理論中心線方向的對齊；

步驟502、盾構掘進方向調整：通過調整盾構機對每組油缸的不同推進壓力，調節盾構機的掘進方向，使盾構機的掘進方向趨向隧道的理論中心線方向。

2.按照權利要求1所述的一種復合地層盾構掘進施工方法，其特征在于：步驟203中所述無量綱系數C＝2.12，步驟204中所述刀尖壓力分布系數ψ滿足：-0.2<ψ<0.2。

3.按照權利要求1所述的一種復合地層盾構掘進施工方法，其特征在于：步驟202中所述刀尖距S滿足：10mm≤S≤92mm。

4.按照權利要求1所述的一種復合地層盾構掘進施工方法，其特征在于：步驟401中所述巖石的滾壓系數K_d＝0.55。

5.按照權利要求1所述的一種復合地層盾構掘進施工方法，其特征在于：當盾構機處于水平線路掘進時，盾構機的掘進方向與水平面的夾角為α，且5°≤α≤15°。