本發(fā)明屬于豎井施工的，具體涉及一種硬巖地層豎井內(nèi)中心小導(dǎo)洞盾構(gòu)與環(huán)形爆破分步掘進(jìn)方法。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)城市發(fā)展迅速，但在發(fā)展數(shù)十年過(guò)程中，由于各階段發(fā)展理念改變、城市規(guī)劃不合理、經(jīng)濟(jì)成本和人口增長(zhǎng)等，造成城市空間利用率和布局不合理、以及老破改造等，城市發(fā)展不能滿足人民需求，城市更新改造成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。隨著我國(guó)城市更新進(jìn)度加快，地下空間利用問(wèn)題日益突出。各大城市建造了豎井車(chē)庫(kù)用于緩解停車(chē)難問(wèn)題，地下儲(chǔ)蓄水池調(diào)節(jié)洪澇災(zāi)害及水資源回收利用，采用豎井作為地下能源儲(chǔ)存及地下儲(chǔ)能空間，山嶺隧道通風(fēng)豎井等。豎井施工方法分為人工開(kāi)挖施工、半機(jī)械開(kāi)挖施工以及機(jī)械開(kāi)挖施工。盾構(gòu)因其開(kāi)挖速度快、安全性高、周邊環(huán)境影響小等優(yōu)勢(shì)而普遍應(yīng)用。

2、大直徑豎井機(jī)械化施工一直是地下工程領(lǐng)域面臨的難題，目前施工多采用人工開(kāi)挖豎井，在地面建造好井筒后，隨開(kāi)挖下沉，施工速度慢，而且井筒在下沉?xí)r容易存在偏斜、下沉不順利、需添加助沉劑等問(wèn)題。近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展逐步出現(xiàn)了一些機(jī)械化施工設(shè)備，但存在機(jī)械化程度低、出渣速度慢影響施工進(jìn)度等問(wèn)題。特別是硬巖地層，通常采用單一的鉆爆法或盾構(gòu)施工，存在施工效率低、施工人員安全、刀具磨損嚴(yán)重頻繁換刀等問(wèn)題，無(wú)法綜合利用盾構(gòu)安全性高、周邊環(huán)境影響小和鉆爆法開(kāi)挖硬巖效率高等特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種硬巖地層豎井內(nèi)中心小導(dǎo)洞盾構(gòu)與環(huán)形爆破分步掘進(jìn)方法，利用到刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)，該刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)由刀盤(pán)組件、驅(qū)動(dòng)組件和護(hù)盾組成，驅(qū)動(dòng)組件設(shè)于護(hù)盾內(nèi)并同刀盤(pán)組件連接，護(hù)盾沿其周向開(kāi)設(shè)有若干鉆孔天窗，驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)刀盤(pán)組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。首先在硬巖豎井掘進(jìn)過(guò)程中采用小直徑刀盤(pán)盾構(gòu)形成中心導(dǎo)洞，為大直徑硬巖豎井鉆爆開(kāi)挖增加爆破臨空面，然后在小導(dǎo)洞內(nèi)向周?chē)鷰r體沿徑向布設(shè)爆破鉆孔，可減少爆破藥卷數(shù)量，控制超欠挖，節(jié)省成本。

2、本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

3、一種硬巖地層豎井內(nèi)中心小導(dǎo)洞盾構(gòu)與環(huán)形爆破分步掘進(jìn)方法，所述掘進(jìn)方法包括以下步驟：

4、s1：利用刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)在豎井內(nèi)的硬巖地層的掌子面上開(kāi)挖中心導(dǎo)洞；

5、其中，所述刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)包括刀盤(pán)組件、驅(qū)動(dòng)組件和護(hù)盾，所述驅(qū)動(dòng)組件設(shè)于所述護(hù)盾內(nèi)并同所述刀盤(pán)組件連接，所述護(hù)盾沿其周向開(kāi)設(shè)有若干鉆孔天窗；啟動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)組件，所述驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)所述刀盤(pán)組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使所述刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)向下開(kāi)挖所述中心導(dǎo)洞；

6、s2：所述中心導(dǎo)洞開(kāi)挖完成后，關(guān)閉所述刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)的所述驅(qū)動(dòng)組件；

7、s3：利用所述護(hù)盾的鉆孔天窗，在所述中心導(dǎo)洞周向的硬巖地層上開(kāi)設(shè)炮孔，并在所述炮孔內(nèi)安裝藥卷；

8、s4：向上移動(dòng)所述刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)，使所述刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)組件移動(dòng)至所述掌子面上；

9、s5：起爆所述藥卷，并清除所述藥卷爆破后產(chǎn)生的巖渣；

10、s6：重復(fù)步驟s1至步驟s5，開(kāi)挖下一所述掌子面，直至所述豎井開(kāi)挖完成。

11、所述驅(qū)動(dòng)組件包括電機(jī)、刀盤(pán)架和反力架，所述電機(jī)的底座安裝在所述反力架上、電機(jī)軸通過(guò)所述刀盤(pán)架同所述刀盤(pán)組件連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述刀盤(pán)組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

12、所述反力架由扇形支撐板、反力板、徑向肋板和弧形肋板組成，所述反力板為圓形，所述扇形支撐板沿所述反力板周向布置有多個(gè)，所述徑向肋板和所述弧形肋板分別沿所述扇形支撐板的徑向和弧向布置。

13、所述刀盤(pán)架由連接盤(pán)和托腳組成，所述連接盤(pán)為圓環(huán)狀，所述連接盤(pán)兩側(cè)分別同所述電機(jī)的電機(jī)軸和所述托腳連接，所述托腳為傾斜設(shè)置并沿所述連接盤(pán)周向布置有多個(gè)，所述托腳同所述刀盤(pán)組件連接。

14、所述刀盤(pán)組件包括刀盤(pán)、滾刀和刮刀，所述刀盤(pán)包括中心圓刀盤(pán)和扇形刀盤(pán)，所述扇形刀盤(pán)沿所述中心圓刀盤(pán)周向設(shè)置有多個(gè)，相鄰所述扇形刀盤(pán)之間形成有進(jìn)渣口，所述扇形刀盤(pán)的弧向兩側(cè)各設(shè)有若干組所述刮刀，所述扇形刀盤(pán)中部設(shè)有若干組所述滾刀，所述中心圓刀盤(pán)上設(shè)有若干組所述滾刀。

15、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

16、(1)首先在硬巖豎井掘進(jìn)過(guò)程中采用小直徑刀盤(pán)盾構(gòu)形成中心導(dǎo)洞，為大直徑硬巖豎井鉆爆開(kāi)挖增加爆破臨空面，然后在小導(dǎo)洞內(nèi)向周?chē)鷰r體沿徑向布設(shè)爆破鉆孔，可減少爆破藥卷數(shù)量，控制超欠挖，節(jié)省成本；

17、(2)盾構(gòu)掘進(jìn)安全性高但存在硬巖地層刀具磨損嚴(yán)重維護(hù)費(fèi)用高問(wèn)題，而鉆爆法成本低但安全性較低，結(jié)合盾構(gòu)法與鉆爆法優(yōu)缺點(diǎn)，僅采用小直徑刀盤(pán)盾構(gòu)形成中心導(dǎo)洞增加爆破臨空面，減少刀具數(shù)量和使用時(shí)長(zhǎng)，減少刀具磨損，節(jié)省成本；

18、(3)利用小直徑刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)施工大直徑豎井，可減小豎井圍巖變形，保證豎井施工安全。

技術(shù)特征：

1.一種硬巖地層豎井內(nèi)中心小導(dǎo)洞盾構(gòu)與環(huán)形爆破分步掘進(jìn)方法，其特征在于所述掘進(jìn)方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬巖地層豎井內(nèi)中心小導(dǎo)洞盾構(gòu)與環(huán)形爆破分步掘進(jìn)方法，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)組件包括電機(jī)、刀盤(pán)架和反力架，所述電機(jī)的底座安裝在所述反力架上、電機(jī)軸通過(guò)所述刀盤(pán)架同所述刀盤(pán)組件連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述刀盤(pán)組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硬巖地層豎井內(nèi)中心小導(dǎo)洞盾構(gòu)與環(huán)形爆破分步掘進(jìn)方法，其特征在于所述反力架由扇形支撐板、反力板、徑向肋板和弧形肋板組成，所述反力板為圓形，所述扇形支撐板沿所述反力板周向布置有多個(gè)，所述徑向肋板和所述弧形肋板分別沿所述扇形支撐板的徑向和弧向布置。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硬巖地層豎井內(nèi)中心小導(dǎo)洞盾構(gòu)與環(huán)形爆破分步掘進(jìn)方法，其特征在于所述刀盤(pán)架由連接盤(pán)和托腳組成，所述連接盤(pán)為圓環(huán)狀，所述連接盤(pán)兩側(cè)分別同所述電機(jī)的電機(jī)軸和所述托腳連接，所述托腳為傾斜設(shè)置并沿所述連接盤(pán)周向布置有多個(gè)，所述托腳同所述刀盤(pán)組件連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硬巖地層豎井內(nèi)中心小導(dǎo)洞盾構(gòu)與環(huán)形爆破分步掘進(jìn)方法，其特征在于所述刀盤(pán)組件包括刀盤(pán)、滾刀和刮刀，所述刀盤(pán)包括中心圓刀盤(pán)和扇形刀盤(pán)，所述扇形刀盤(pán)沿所述中心圓刀盤(pán)周向設(shè)置有多個(gè)，相鄰所述扇形刀盤(pán)之間形成有進(jìn)渣口，所述扇形刀盤(pán)的弧向兩側(cè)各設(shè)有若干組所述刮刀，所述扇形刀盤(pán)中部設(shè)有若干組所述滾刀，所述中心圓刀盤(pán)上設(shè)有若干組所述滾刀。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種硬巖地層豎井內(nèi)中心小導(dǎo)洞盾構(gòu)與環(huán)形爆破分步掘進(jìn)方法，包括以下步驟：S1：利用刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)在豎井內(nèi)的硬巖地層的掌子面上開(kāi)挖中心導(dǎo)洞；S2：中心導(dǎo)洞開(kāi)挖完成后，關(guān)閉刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)的驅(qū)動(dòng)組件；S3：利用護(hù)盾的鉆孔天窗，在中心導(dǎo)洞周向的硬巖地層上開(kāi)設(shè)炮孔，并在炮孔內(nèi)安裝藥卷；S4：向上移動(dòng)刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)，使刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)組件移動(dòng)至掌子面上；S5：起爆藥卷，并清除藥卷爆破后產(chǎn)生的巖渣；S6：重復(fù)步驟S1至步驟S5，開(kāi)挖下一掌子面，直至豎井開(kāi)挖完成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：先采用小直徑刀盤(pán)盾構(gòu)形成中心導(dǎo)洞，再在小導(dǎo)洞內(nèi)向周?chē)鷰r體沿徑向布設(shè)爆破鉆孔，可減少爆破藥卷數(shù)量，控制超欠挖，節(jié)省成本。

技術(shù)研發(fā)人員：趙璐,李冰,李文兵,姚鐵軍,牛俊濤,羅志敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵十五局集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6