[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

本發明公開了一種復合地層盾構掘進施工方法，包括步驟：步驟一、復合地層地質勘探；步驟二、根據復合地層地質情況選取盾構刀具；步驟三、根據復合地層地質情況選擇盾構掘進施工模式；步驟四、根據復合地層地質情況選擇盾構掘進參數，包括以下步驟：步驟401、計算盾構機的推力；步驟402、計算盾構機的扭矩；步驟五、盾構掘進施工，包括以下步驟：步驟501、盾構掘進方向反饋；步驟502、盾構掘進方向調整。本發明結構簡單、設計合理，根據復合地層的變化，合理選取盾構機，正確選取掘進參數，延長刀盤的使用壽命，提高刀盤對復合地層的適應性，保證盾構施工安全、快速、經濟的進行，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

技術領域

本發明屬于掘進施工方法技術領域，具體涉及一種復合地層盾構掘進施工方法。

背景技術

在大直徑盾構硬巖施工中，對刀盤的合理設計是保證施工進度和施工成本的關鍵性因素。刀盤刀具是掘進過程中實現破碎剝離巖土、渣土過流、界面支護功能的關鍵部件。刀盤刀具的設計技術是土壓平衡盾構機的核心技術之一。盾構在地下開挖中會遇到各種不同地層，從淤泥、黏土、砂層到軟巖及硬巖等，復雜地條件下介質物理參數隨機變化且差異極大，加之多場耦合作用，使得刀盤受力狀態變化劇烈，刀盤系統的切削狀況和受力狀態極其復雜。刀具布局、刀盤構型、開口位置、開口率等刀盤設計結構直接影響刀盤刀具發熱、磨損、切削效率和可靠性，而刀具布局與開口位置的相互制約更增大了刀盤的設計難度。因此如何保證刀盤的使用壽命及地層適應性是盾構施工掘進所必須解決的關鍵問題。

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，提供一種復合地層盾構掘進施工方法，其結構簡單、設計合理，根據復合地層的變化，合理選取盾構機，正確選取掘進參數，延長刀盤的使用壽命，提高刀盤對復合地層的適應性，保證盾構施工安全、快速、經濟的進行，使用操作方便，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：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201、盾構刀具布置：根據復合地層的地質狀況安裝不同的刀具，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，根據刀尖距S在刀盤上布置刀具；

步驟202、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203、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204、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：