[發明專利]基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法有效

申請號：	202011214356.7	申請日：	2020-11-04
公開（公告）號：	CN112483111B	公開（公告）日：	2021-11-05
發明（設計）人：	周輝;徐福通;盧景景;肖建成;沈貽歡;史林肯;李晗	申請（專利權）人：	中國科學院武漢巖土力學研究所
主分類號：	E21D9/087	分類號：	E21D9/087;E21D9/06
代理公司：	武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001	代理人：	狄宗祿
地址：	430071 湖北***	國省代碼：	湖北;42
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于傾斜高壓水射流刮刀布置無巖脊破巖方法
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【說明書】：

本發明公開了一種基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法。它包括如下步驟，步驟一：高壓水射流結構噴射的高壓水射流垂直射入巖石，在巖體材料上形成高壓水切槽；由機械滾刀結構的機械滾刀滾壓由兩相鄰高壓水切槽分割的局部巖石塊體，形成兩道主裂紋，機械滾刀下方出現梯形狀的巖脊；步驟二：巖脊由高壓水射流結構噴射的高壓水射流進行再次分割，用機械刮刀去除步驟一中的殘余巖體和分割后的巖脊；或采用模塊化刮刀直接去除巖脊。本發明克服了機械滾刀貫入巖石的深度無法達到高壓水切槽的深度，因此保留的巖脊需要通過其他方式去除，耗時耗力的缺點；具有可直接除殘余巖脊的優點。

技術領域

本發明涉及隧道及地下工程領域，特別涉及高壓水射流破巖技術在TBM隧道施工領域的應用，更具體地說它是一種基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法。

背景技術

傳統意義上，原有TBM機械刀具破巖，通過機械滾刀滾壓和刮刀切割的方式去除巖脊。然而，在利用高壓水射流切槽聯合破巖之后，滾刀下方巖脊的高度有所增加，原有的機械刮刀難以達到水力切槽的底部位置，因此保留的巖脊需要通過其他方式去除。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，為一種高壓水射流+機械滾刀聯合破巖模式下，機械滾刀壓力作用下方的巖脊去除方法，可直接用于平機械滾刀作用后剩余的殘余巖體，整平隧道掘進前方的掌子面，提高下一階段聯合破巖的效率；克服了機械滾刀貫入巖石的深度無法達到高壓水切槽的深度，因此保留的巖脊需要通過其他方式去除，耗時耗力的缺點。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一：TBM刀盤對準巖石；首先由高壓水射流結構噴射的高壓水射流垂直射入巖石，在巖體材料上形成高壓水切槽；

接著，由機械滾刀結構的機械滾刀滾壓由兩相鄰高壓水切槽分割的局部巖石塊體，在機械滾刀滾壓過后，矩形局部巖石塊體在機械滾刀下方形成兩道主裂紋，主裂紋從機械滾刀下方貫通局部巖石塊體至高壓水切槽的底部位置；至此，機械滾刀下方出現梯形狀的巖脊；

步驟二：巖脊由高壓水射流結構噴射的高壓水射流進行再次分割，用機械刮刀去除步驟一中的殘余巖體和分割后的巖脊；

或采用模塊化刮刀直接去除巖脊。

在上述技術方案中，在步驟二中，當巖脊由高壓水射流結構噴射的高壓水射流進行再次分割時，巖脊分割方式為：高壓水射流傾斜射入巖脊，入射角度為度、且射入點為巖脊斜邊的中點。

在上述技術方案中，通過高壓水射流結構控制高壓水射流的噴射壓力和切割速度，直到高壓水射流的切槽深度達到巖脊的底邊位置。

在上述技術方案中，在步驟二中，當采用模塊化刮刀直接去除巖脊時，所述模塊化刮刀貫入高壓水切槽、切割機械滾刀滾壓后殘余的巖脊，將巖脊推平至高壓水切槽最底部位置。

在上述技術方案中，模塊化刮刀包括刮刀刀具、機械刮刀框架、機械刮刀推力油缸和機械刮刀導向連接油缸；

刮刀刀具通過機械刮刀刀具中軸安裝在機械刮刀框架上；

機械刮刀推力油缸與機械刮刀框架連接；

機械刮刀導向連接油缸與機械刮刀框架連接、且位于機械刮刀推力油缸兩側；