一種盾構(gòu)機(jī)的改良型濃泥式掘進(jìn)工法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種隧道施工方法，尤其是一種盾構(gòu)機(jī)（含頂管機(jī)）的改良型泥濃式 掘進(jìn)工法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國(guó)大部分城市隧道建設(shè)采用土壓平衡盾構(gòu)施工，這種方法較為適宜于以 細(xì)顆粒為主、透水性較小且擾動(dòng)后易于形成塑性流動(dòng)狀態(tài)的地層，與泥水加壓盾構(gòu)相比造 價(jià)也可便宜30%左右。但當(dāng)盾構(gòu)區(qū)間大部分段落為細(xì)顆粒土地層而局部存在滲透性較大的 粗砂及砂礫石地層時(shí)，土壓平衡盾構(gòu)的大透水性的段落不能很好的保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定，易 于造成開(kāi)挖面失穩(wěn)坍塌以及地表塌陷等事故。如果因?yàn)榫植慷温涑霈F(xiàn)大透水性地層而全區(qū) 間采用泥水加壓盾構(gòu)，則會(huì)造成工程造價(jià)大幅上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提出一種盾構(gòu)機(jī)（含頂管機(jī)）的改良型泥濃式掘進(jìn) 工法。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種盾構(gòu)機(jī)的改良型濃泥式掘進(jìn)工法，包括以下步 驟：
[0005] 1)在掘進(jìn)機(jī)的前端裝備不同驅(qū)動(dòng)并用型的泥漿離心攪拌裝置；所述的泥漿離心 攪拌裝置包括主刀和破碎刀；
[0006] 2)主刀刀翼正向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的攪拌力與破碎刀刀翼反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的攪拌力一起正 反作用，在掘削倉(cāng)室內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的W型漩渦，并產(chǎn)生具有流動(dòng)性的高純度泥漿；短時(shí)間內(nèi)可 以生成良好流動(dòng)性的高純度泥漿，便于在短時(shí)間內(nèi)使用真空輸送裝置將其排出。使用了短 時(shí)間攪拌力加倍法的泥濃式掘進(jìn)工法能實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)速度比過(guò)去單刀具型快3倍的高速掘進(jìn)。
[0007] 3) 土壓管理：下限壓為地下水壓+0. 02MPa，上限壓為地下水壓+0. 06MPa;高純度 泥漿憑借上限壓和下限壓的〇. 〇4MPa的壓力差，第一波排泥是當(dāng)達(dá)到上限壓時(shí)從多個(gè)位置 的排泥口向機(jī)艙外壓出，形成向盾尾密封和周圍地層的浸透流，填充推進(jìn)施工中周邊地層 空隙，提前抑制地盤(pán)下沉；
[0008] 4)第一波排泥完成后，后一波排泥通過(guò)排泥閥（10)，用壓力差法把壓力排出到壓 力下限范圍內(nèi)；
[0009] 5)后二波排泥中利用掘削倉(cāng)室內(nèi)的大氣壓力配合自動(dòng)加吸裝置一邊加壓空氣一 邊用地面上的真空發(fā)生裝置的吸力進(jìn)行吸泥。利用自動(dòng)加吸裝置和按壓力配合使用的方 法，排土移動(dòng)的輸送速度即使在長(zhǎng)距離和有高低差的情況下也能保持7.Om/s~9.Om/s的 速度，也可以不需要中繼栗就實(shí)現(xiàn)2000m的超長(zhǎng)距離輸送。
[0010] 進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明所述的主刀的驅(qū)動(dòng)采用外周驅(qū)動(dòng)或中間驅(qū)動(dòng)型，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?左旋或右旋；所述的破碎刀的驅(qū)動(dòng)采用中心軸驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)樽笮蛴倚?；旋轉(zhuǎn)方向依 據(jù)操作不同，可以實(shí)現(xiàn)正反向旋轉(zhuǎn)。所述的主刀的刀具形狀是針對(duì)掘進(jìn)方向的后退翼形，破 碎刀的刀具形狀是攪拌效率優(yōu)秀的15°~30°斜角形的前進(jìn)翼形；所述的主刀和破碎刀 組成后退翼?前進(jìn)翼型W刀具組；所述的主刀的中心軸從前端延伸至后面的隔板為止；機(jī)內(nèi) 的不同驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)中心軸呈環(huán)狀排列，經(jīng)由行星齒輪在隔板的中心部向主刀側(cè)0. 2~0. 3米 的傳動(dòng)軸的外周位置上形成多層構(gòu)造，外芯軸傳動(dòng)軸呈環(huán)狀，以環(huán)狀外芯軸傳動(dòng)軸為臺(tái)座， 使用和主刀不同的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，翼長(zhǎng)被覆蓋板包在內(nèi)部；破碎刀的多個(gè)刀翼旋轉(zhuǎn)時(shí)，外芯軸傳 動(dòng)軸呈直線排列。
[0011] 再進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明所述的自動(dòng)加吸裝置利用每秒2~3次斷續(xù)的氣壓來(lái)進(jìn)行 自動(dòng)投入；所述的高純度泥漿為坍落度28cm、比重1. 8、粘度45sec。
[0012] 再進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明所述的主刀內(nèi)部的泥水噴射口安裝了逆止閥，能從中心位 置及外周位置多個(gè)點(diǎn)噴射出泥水。
[0013] 再進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明第一波排泥：將破碎刀后方的隔板和掘削倉(cāng)室后部?jī)?nèi)外貫 通，形成寬20mm、長(zhǎng)200mm，可以通過(guò)液壓、氣壓或彈簧來(lái)打開(kāi)關(guān)閉的縫隙；在這道縫隙上上 下左右對(duì)稱安設(shè)2~4個(gè)孔；在掘削倉(cāng)室的壓力上升到上限壓時(shí)，先打開(kāi)縫隙上的孔口，使 掘進(jìn)機(jī)外周高純度泥漿通過(guò)壓力向盾尾空隙快速排出；盾尾空隙在受到壓力排出的高純 度泥漿的浸透流壓作用下，使泥漿從管節(jié)（片）外周面開(kāi)始全方位移動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)滲透流， 瞬間填充推進(jìn)施工中可能發(fā)生的周邊地層的空隙或松散土壓之間的空隙，提前抑制地盤(pán)下 沉。
[0014] 再進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明后一波排泥：由直徑300mm的排泥閥作為開(kāi)口，使掘削倉(cāng) 室內(nèi)的壓力排出到下限壓為止；掘削倉(cāng)室內(nèi)排出的高純度泥漿是通過(guò)排泥閥到達(dá)機(jī)內(nèi)儲(chǔ) 泥槽，再由直徑125_及以上的小排管利用真空輸送裝置的吸力一邊吸入空氣一邊輸送泥 漿。因?yàn)槭歉呒兌饶酀{，所以即使是長(zhǎng)距離輸送也不會(huì)粘附管壁導(dǎo)致堵塞，堵塞障礙率為 0. 00%的構(gòu)造。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：
[0016] 通過(guò)不同驅(qū)動(dòng)并用型的泥漿離心攪拌裝置可以在掘削倉(cāng)室內(nèi)生成具有高流動(dòng)性、 高膨脹性的適合泥濃式工法的黃金比例的均勻液態(tài)高純度泥漿；
[0017] 通過(guò)旋轉(zhuǎn)方向和刀具的翼形狀不同，有著多種功能的直線排列的刀具群在確保攪 拌W漩渦的影響范圍達(dá)到〇. 7m的基礎(chǔ)上，內(nèi)外兩層的結(jié)構(gòu)直接聯(lián)動(dòng)，可以使攪拌能力（時(shí) 間?性狀）得到革命性的提升。
[0018] 通過(guò)短時(shí)間攪拌力加倍法的泥濃式推進(jìn)機(jī)及泥濃式推進(jìn)工法或者泥濃式盾構(gòu)機(jī) 及泥濃式盾構(gòu)工法，能實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)速度比過(guò)去單刀具型快3倍的高速掘進(jìn)；
[0019] 通過(guò)2個(gè)位置的排土口斷續(xù)地進(jìn)行機(jī)內(nèi)外排土的泥濃式推進(jìn)機(jī)及泥濃式推進(jìn)工 法或者泥濃式盾構(gòu)機(jī)及泥濃式盾構(gòu)工法，能實(shí)現(xiàn)減少地面的總排土量、降低推進(jìn)力、還能使 空隙土質(zhì)的土壓安定化；
[0020] 通過(guò)自動(dòng)加吸裝置以及真空輸送裝置的泥濃式推進(jìn)機(jī)及濃式推進(jìn)工法、或者泥濃 式盾構(gòu)機(jī)及泥濃式盾構(gòu)工法，能將以前疏通堵塞時(shí)經(jīng)常發(fā)生的事故率降為0,也可以不需要 中繼栗就實(shí)現(xiàn)2000m的超長(zhǎng)距離輸送。自動(dòng)加吸裝置以及真空輸送排泥方式不僅工作量 小，而且安全性高，可帶動(dòng)隧道內(nèi)強(qiáng)制換氣，杜絕隧道內(nèi)瓦斯等有害氣體危害的發(fā)生。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]圖1是本發(fā)明盾構(gòu)機(jī)（含頂管機(jī)）的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是泥漿離心攪拌裝置的端面圖；
[0024] 圖中：1、掘進(jìn)機(jī)；2、主刀；3、中心軸；4、隔板；5、破碎刀；6、泥漿離心攪拌裝置；7、 壁桿；8、泥水噴射口；9、掘削倉(cāng)室；10、排泥閥；11、儲(chǔ)泥槽；12、小排管；13、真空輸送裝置； 14、自動(dòng)加吸裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的 示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0026] 如圖1-2所示，掘進(jìn)機(jī)1的前端外周位置的覆蓋板上裝輻條刀或滾刀，稱此為主刀 2。主刀2的中心軸3從前端延伸至后面的隔板4為止。機(jī)內(nèi)的不同驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)中心軸3呈 環(huán)狀排列，經(jīng)由行星齒輪在隔板4的中心部向主刀2側(cè)約0. 3米左右距離的傳動(dòng)軸的外周 位置上形成多層構(gòu)造，外芯軸傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)呈環(huán)狀，以環(huán)狀外芯軸傳動(dòng)軸為臺(tái)座，使用和主刀 2不同的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，翼長(zhǎng)要能被覆蓋板包在內(nèi)部，可以取出的破碎刀5的多個(gè)刀翼旋轉(zhuǎn)時(shí)