專利名稱：一種盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，地下軌道交通、越江隧道等地下工程日益增多，隧道的盾構(gòu)推進(jìn)距離也越來越長(zhǎng)。盾構(gòu)法是現(xiàn)代隧道施工的一種全機(jī)械化施工方法，其主要使用的機(jī)械設(shè)備為盾構(gòu)機(jī)，盾構(gòu)機(jī)在隧道掘進(jìn)過程中通過刀具進(jìn)行泥土切削和碎石破碎，但是隨著盾構(gòu)法的運(yùn)用，盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽掘進(jìn)中由于刀盤泥餅而磨損開裂、刀箱變形、塌方抱死刀盤而無法掘進(jìn)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因此到目前為止，風(fēng)化槽塌方體中刀盤脫困和修復(fù)被認(rèn)定為世界性難題。在遇到此類問題時(shí)，現(xiàn)在通常的做法是采取工作井法，即在刀盤正上方開挖豎井，邊開挖邊支護(hù)，一直開挖到刀盤。然后進(jìn)行盾體脫困和刀盤修復(fù)，但是在實(shí)際施工， 有時(shí)風(fēng)化槽位于江底，存在工藝復(fù)雜、施工速度慢、工期長(zhǎng)、施工成本高。而且在長(zhǎng)距離掘進(jìn)過程中，主軸承與刀盤旋轉(zhuǎn)體之間的密封易失效，縮短了盾構(gòu)機(jī)主軸承的使用壽命，同時(shí)刀盤修復(fù)后掘進(jìn)功率大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有隧道盾構(gòu)施工中進(jìn)行盾體脫困和刀盤修復(fù)時(shí)存在工藝復(fù)雜、 工期長(zhǎng)、成本高等問題，提供一種新的盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法，包括以下步驟
步驟一、塌方體注漿固結(jié)
(1)刀盤前方塌方體加固①在刀盤前方塌方體內(nèi)插入細(xì)小剛性可彎曲的注漿鐵管； ②從下往上開始注入化學(xué)漿液；③采用低壓或無壓灌漿技術(shù)，壓力控制在0 10 kg/cm2 ；
(2)刀盤上方塌方體加固①?gòu)亩軜?gòu)機(jī)超前鉆孔中鉆孔，要求鉆到塌方體頂部；②從左側(cè)逐步向右注入化學(xué)漿液，加固刀盤上方坍塌方體；③注漿壓力控制在0. IMPa以下，當(dāng)注漿開始有壓力時(shí)結(jié)束注漿；
(3 )盾尾上方塌方體加固①用電鉆在盾殼尾部起拱線以上間隔鉆孔，并焊接注漿管接頭；②采用左右兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱逐步灌入化學(xué)漿液，加固盾尾上方塌方體；③注漿壓力慢慢增大，同時(shí)對(duì)盾尾進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，當(dāng)盾尾出現(xiàn)下移時(shí)停止注漿；
(4)錨索塌方加固體①利用刀盤輻條之間空隙，向開挖面梅花型打入長(zhǎng)纖維注漿錨桿；②從纖維錨桿里注入化學(xué)漿液，使塌方加固體與前方基巖錨固成一體；③注漿壓力控制在0. IMPa以內(nèi)，當(dāng)塌方體開始擠出化學(xué)漿液反應(yīng)物時(shí)停止注漿；
(5)注漿效果檢查；
上述步驟中所述的化學(xué)漿液至少可為固安特CM13新型材料，它是由催化劑和樹脂按 1 1體積比混合而成的，至少可從青島新宇田化工有限公司生產(chǎn)購(gòu)得，傳統(tǒng)主要是用在煤礦止水加固，本發(fā)明首次將其應(yīng)用在隧道塌方體注漿加固上，比聚氨酯注漿效果好很多，加固生成高分子的強(qiáng)度高，能達(dá)到10MPA，而聚氨酯基本上沒有強(qiáng)度，經(jīng)過本發(fā)明多次試驗(yàn)驗(yàn)證，完全適用于破碎帶地層加固，完全能滿足工藝要求； 步驟二、盾構(gòu)機(jī)脫困
(1)建立切口水壓注漿結(jié)束后關(guān)閉土倉(cāng)門，然后向開挖倉(cāng)內(nèi)注入泥漿，在開挖面建立切口水壓，該水壓等于開挖面土層側(cè)壓；(2)消除掘進(jìn)反力當(dāng)切口水壓大于開挖面水土壓力時(shí)，用工字鋼把盾尾后面管片連接成一體，同時(shí)從底部順時(shí)針慢慢縮回掘進(jìn)油缸，消除盾構(gòu)掘進(jìn)反力；(3)盾體后退通過逐步增大切口水壓，當(dāng)作用在切口環(huán)反力大于盾體與土體摩擦力時(shí)，盾體慢慢倒退后伸出油缸，并增加掘進(jìn)油缸壓力頂住隧道管片；(4)刀盤脫困 采用空轉(zhuǎn)刀盤掘進(jìn)模式，運(yùn)用逐步增大扭矩直到刀盤能空轉(zhuǎn)幾圈后，當(dāng)?shù)侗P扭矩減小到正常為止，然后降低開挖倉(cāng)水位，完成盾體及刀盤脫困； 步驟三、刀盤修復(fù)的準(zhǔn)備工作
(1)鉆爆修復(fù)洞室
在刀盤拱部利用刀盤輻條間隙向前方鉆孔爆破后，轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤再鉆孔爆破，直到開挖出半球形洞為止；
(2)清理開挖倉(cāng)步驟四、刀盤修復(fù)
(1)刀盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)修復(fù)采取在開挖倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行修復(fù)；(2)刀盤本體結(jié)構(gòu)修復(fù)；(3)刀盤附屬結(jié)構(gòu)的修復(fù)采取在刀盤修復(fù)洞室內(nèi)進(jìn)行更換修復(fù)。所述刀盤本體結(jié)構(gòu)修復(fù)包括以下步驟(1)V型面板焊縫處理a.工人進(jìn)艙先對(duì)刀盤進(jìn)行清洗，然后對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢查，并對(duì)裂紋進(jìn)行標(biāo)識(shí)記錄；b.在V型面板裂紋的端部分別鉆一個(gè)5mm的小孔；c.在V型面板艙體前部割小口排空從裂紋滲透進(jìn)去的泥水后，用水沖洗干凈；d.采用碳弧氣刨將裂縫進(jìn)行清根并進(jìn)行打磨；e.將已打磨的裂紋缺口進(jìn)行預(yù)熱到250°C時(shí)開始采用分層堆焊填平焊縫。f.采用滲透探傷和超聲波探傷雙重檢驗(yàn)，每道焊縫連焊三層就作第一次滲透檢驗(yàn)，當(dāng)焊縫完成一半后再作第二次滲透檢驗(yàn)，焊完再進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焊縫瑕疵立即返工，直到檢驗(yàn)合格為止；(2) V型面板旋轉(zhuǎn)體增加肋板 在輻條側(cè)向與旋轉(zhuǎn)體相連處增加三角形肋板，采用裂縫焊接方法使三者焊接成一體；(3)V型面板增加筋板在輻條面板與軸體面相連處增加梯形筋板，采用裂縫焊接方法使三者焊接成一體；(4)堆焊網(wǎng)狀耐磨在輻條與切口環(huán)相連周邊20cm范圍內(nèi)采用耐磨焊絲進(jìn)行網(wǎng)狀耐磨堆積焊接；(5)切口環(huán)修復(fù)a.采用加熱方法對(duì)輻條間變形切口環(huán)矯正或切割；b.在輻條間切口環(huán)內(nèi)部加設(shè)鋼板并焊接成一體；c.在切口環(huán)外部磨損嚴(yán)重的地方焊接耐磨板。采用上述方法對(duì)刀盤本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，與原有方法相比的優(yōu)勢(shì)是提高焊接質(zhì)量，完全消除刀盤裂縫，同時(shí)增加了刀體地耐磨，加強(qiáng)了刀體整體剛度與強(qiáng)度，保證掘進(jìn)效率。所述的刀盤修復(fù)時(shí)，對(duì)于主軸承與刀盤旋轉(zhuǎn)體之間的密封采用先切除刀具磨損檢測(cè)系統(tǒng)，然后用鋼板將兩者焊接成一體，把刀盤旋轉(zhuǎn)接頭改為固定接頭，使旋轉(zhuǎn)體接頭不再隨著刀盤旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。所述的刀盤修復(fù)時(shí)，在刀盤上相鄰兩輻條之間的空隙用工字鋼焊接成格柵狀。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、采用低壓分步注漿加固塌方體與采用切口水壓進(jìn)行盾體脫困，不僅杜絕了漿液進(jìn)入開挖倉(cāng)，而且加固效果較好，同時(shí)運(yùn)用切口水壓既使盾構(gòu)機(jī)后退脫困，又確保盾尾刷無損害，只用了 15天就完成盾構(gòu)機(jī)脫困與刀盤修復(fù)，施工速度是采取工作井修復(fù)的10倍以上， 大大縮短了施工工期，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外具有領(lǐng)先水平；
2、采用注漿加固進(jìn)行盾體脫困和在洞內(nèi)修復(fù)刀盤，比采用工作井節(jié)約資金400萬元， 而且采取在兩輻條之間空隙用工字鋼焊接成格柵狀，確保塌方加固體正常被切割，左右線修復(fù)后不僅順利通過塌方段，并再次經(jīng)過一個(gè)風(fēng)化破碎帶，杜絕開挖面大塌方，大大減少環(huán)流堵塞，掘進(jìn)功效比以前提高了 2倍，使隧道提前開通運(yùn)營(yíng)，創(chuàng)造可觀經(jīng)濟(jì)效益；
3、恢復(fù)掘進(jìn)前，切除刀盤磨損檢測(cè)系統(tǒng)后，把刀盤旋轉(zhuǎn)接頭改為固定接頭，解決了主軸承密封失效世界性難題，延長(zhǎng)了盾構(gòu)機(jī)主軸承使用壽命，確保長(zhǎng)距離過江盾構(gòu)隧道左右線順利貫通，為今后類似工程提供經(jīng)驗(yàn)，取得了良好的社會(huì)效益；
4、在刀盤前方開挖一個(gè)洞為修復(fù)刀盤提供空間，工藝簡(jiǎn)單、施工安全、質(zhì)量受控、成本
低；
5、采用洞內(nèi)注漿加固修復(fù)刀盤，大大地減少施工占地和排污，減少鋼材、水泥等建筑材料的消耗，符合國(guó)家節(jié)能減排政策；
總之，采用本發(fā)明所述的盾體脫困及刀盤修復(fù)方法進(jìn)行施工，具有工藝簡(jiǎn)單、施工工期短、施工成本低、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成功地完成了隧道左右線刀盤的脫困與修復(fù)，規(guī)避了江水倒灌隧道的風(fēng)險(xiǎn)，使盾構(gòu)快速恢復(fù)正常掘進(jìn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式一種盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法，包括以下步驟 步驟一、塌方體注漿固結(jié)
(1)刀盤前方塌方體加固①在刀盤前方塌方體內(nèi)插入細(xì)小剛性可彎曲的注漿鐵管； ②從下往上開始注入化學(xué)漿液，并派人員監(jiān)控是否有漿液由刀盤間孔洞流入開挖倉(cāng)，一但發(fā)現(xiàn)立即通知灌漿人員停止灌漿，并用棉布進(jìn)行封堵，待漿液凝結(jié)后再繼續(xù)灌漿；③采用低壓或無壓灌漿技術(shù)，壓力控制在O 10 kg/cm2 ；
(2)刀盤上方塌方體加固①?gòu)亩軜?gòu)機(jī)超前鉆孔中鉆孔，要求鉆到塌方體頂部；②從左側(cè)逐步向右注入化學(xué)漿液，加固刀盤上方坍塌方體；③注漿壓力控制在0. IMPa以下，當(dāng)注漿開始有壓力時(shí)結(jié)束注漿；
(3)盾尾上方塌方體加固①用電鉆在盾殼尾部起拱線每an鉆Φ10孔，并焊接注漿管接頭；②采用左右兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱逐步灌入化學(xué)漿液，加固盾尾上方塌方體；③注漿壓力慢慢增大，同時(shí)對(duì)盾尾進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，當(dāng)盾尾出現(xiàn)下移時(shí)停止注漿；
(4)錨索塌方加固體①利用刀盤輻條之間空隙，向開挖面梅花型打入5m長(zhǎng)纖維注漿錨桿；②從纖維錨桿里注入化學(xué)漿液，使塌方加固體與前方基巖錨固成一體；③注漿壓力控制在0. IMPa以內(nèi)，當(dāng)塌方體開始擠出化學(xué)漿液反應(yīng)物時(shí)停止注漿；
(5)注漿效果檢查通過雷達(dá)加固體探測(cè)是否還存在空洞，在注漿薄弱位置采用鉆孔抽芯檢查注漿固結(jié)程度。如果檢查塌方體無空洞、固結(jié)率高，結(jié)束注漿加固工作，否則，繼續(xù)補(bǔ)強(qiáng)注漿。
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步驟二、盾構(gòu)機(jī)脫困
(1)建立切口水壓注漿結(jié)束后關(guān)閉土倉(cāng)門，然后向開挖倉(cāng)內(nèi)注入泥漿，在開挖面建立切口水壓，該水壓等于開挖面土層側(cè)壓；
(2)消除掘進(jìn)反力當(dāng)切口水壓大于開挖面水土壓力時(shí)，用工字鋼把盾尾后面10環(huán)管片連接成一體，同時(shí)從底部順時(shí)針慢慢縮回掘進(jìn)油缸，消除盾構(gòu)掘進(jìn)反力；
(3)盾體后退通過逐步增大切口水壓，當(dāng)作用在切口環(huán)反力大于盾體與土體摩擦力時(shí)，盾體慢慢倒退IOcm后伸出油缸，并增加掘進(jìn)油缸壓力頂住隧道管片；
(4)刀盤脫困采用空轉(zhuǎn)刀盤掘進(jìn)模式，運(yùn)用逐步增大扭矩直到刀盤能空轉(zhuǎn)幾圈后，當(dāng)?shù)侗P扭矩減小到正常為止，然后降低開挖倉(cāng)水位，完成盾體及刀盤脫困；
步驟三、刀盤修復(fù)的準(zhǔn)備工作
(1)鉆爆修復(fù)洞室
在刀盤拱部利用刀盤輻條間隙向前方鉆孔爆破后，轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤再鉆孔爆破，直到開挖出直徑2000mm、深度600mm的半球形洞為止，如果巖體穩(wěn)定性差，采用工字鋼臨時(shí)支撐；
(2)清理開挖倉(cāng)運(yùn)用滑輪把開挖倉(cāng)內(nèi)大石塊清除出倉(cāng)，雜物和小石塊裝入編制袋吊到倉(cāng)外；
在上述兩個(gè)步驟之前，可先進(jìn)行刀盤結(jié)構(gòu)檢查及修復(fù)方案確定，具體為
一是檢查刀盤，主要包括①刀盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢查檢查刀盤中心旋轉(zhuǎn)體密封是否失效、 沖刷系統(tǒng)是否堵塞、攪拌棒是否脫落；②刀盤本體結(jié)構(gòu)檢查用卡尺檢查刀盤切口環(huán)磨損情況，通過PT檢測(cè)和放大鏡檢查刀盤V面盤焊縫開裂情況；③刀盤附屬結(jié)構(gòu)檢查通過測(cè)量和磨損檢查周邊滾刀刀箱變形和磨損程度，檢查中心刀刀座變形情況。二是確定刀盤修復(fù)方案刀盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)采取在開挖倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行修復(fù)，刀盤本體結(jié)構(gòu)通過增加楔塊加焊和堆焊耐磨網(wǎng)進(jìn)行加固。刀盤附屬結(jié)構(gòu)采取在刀盤前方開挖一個(gè)洞進(jìn)行更換修復(fù)。步驟四、刀盤修復(fù)
(1)刀盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)修復(fù)采取在開挖倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行修復(fù)，具體步驟為
①對(duì)磨損嚴(yán)重或已脫落的攪拌棒進(jìn)行重新焊接；
②對(duì)沖刷系統(tǒng)管路進(jìn)行清理，同時(shí)利用高壓水進(jìn)行疏通；
③對(duì)于主軸承與刀盤旋轉(zhuǎn)體之間的密封采用先切除刀具磨損檢測(cè)系統(tǒng)，然后用鋼板將兩者焊接成一體，把刀盤旋轉(zhuǎn)接頭改為固定接頭，使旋轉(zhuǎn)體接頭不再隨著刀盤旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)， 解決旋轉(zhuǎn)接頭密封失效技術(shù)難題。(2)刀盤本體結(jié)構(gòu)修復(fù)，具體步驟為
①V型面板焊縫處理a.工人進(jìn)艙先對(duì)刀盤進(jìn)行清洗，然后對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢查，并對(duì)裂紋進(jìn)行標(biāo)識(shí)記錄；b.在V型面板裂紋的端部分別鉆一個(gè)5mm的小孔；c.在V型面板艙體前部割小口排空從裂紋滲透進(jìn)去的泥水后，用水沖洗干凈；d.采用碳弧氣刨將裂縫進(jìn)行清根并進(jìn)行打磨；e.將已打磨的裂紋缺口進(jìn)行預(yù)熱到250°C時(shí)開始采用分層堆焊填平焊縫。 f.采用滲透探傷和超聲波探傷雙重檢驗(yàn)，每道焊縫連焊三層就作第一次滲透檢驗(yàn)，當(dāng)焊縫完成一半后再作第二次滲透檢驗(yàn)，焊完再進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焊縫瑕疵立即返工，直到檢驗(yàn)合格為止；
②V型面板旋轉(zhuǎn)體增加肋板在輻條側(cè)向與旋轉(zhuǎn)體相連處增加三角形肋板(st52-3號(hào)鋼)，采用裂縫焊接方法使三者焊接成一體；③V型面板增加筋板在輻條面板與軸體面相連處增加梯形筋板(st52-3號(hào)鋼)，采用裂縫焊接方法使三者焊接成一體；
④堆焊網(wǎng)狀耐磨在輻條與切口環(huán)相連周邊20cm范圍內(nèi)采用cr-ni-si-mn-mo耐磨焊絲進(jìn)行網(wǎng)狀耐磨堆積焊接；
⑤切口環(huán)修復(fù)a.采用加熱方法對(duì)輻條間變形切口環(huán)矯正或切割；b.在輻條間切口環(huán)內(nèi)部加設(shè)鋼板并焊接成一體；c.在切口環(huán)外部磨損嚴(yán)重的地方焊接耐磨板。(3)刀盤附屬結(jié)構(gòu)的修復(fù)采取在刀盤修復(fù)洞室內(nèi)進(jìn)行更換修復(fù)，具體步驟為 ①周邊滾刀刀箱更換a.按照盾構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)更換的刀箱在工廠進(jìn)行加工制作，并做
好標(biāo)識(shí)運(yùn)到工地；b.利用刀盤前方洞室，采用氧焊切除變形或磨損刀箱后進(jìn)行打磨處理； c.按照?qǐng)D紙定位尺寸安裝新刀箱，采用測(cè)量手段和通過對(duì)稱點(diǎn)焊措施進(jìn)行精確定位；d.采用交叉分層對(duì)稱堆焊焊接新刀箱，確保焊接件受熱均勻，避免工件由于受熱不均而導(dǎo)致位移；e.焊接驗(yàn)收后立即安裝新刀具，并通過轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤進(jìn)行下一個(gè)刀箱的更換。②周邊保護(hù)刀更換a.采用碳弧氣刨清除損壞的周邊保護(hù)刀后按圖紙定位尺寸焊接新的周邊保護(hù)刀；b.在周邊保護(hù)刀四周加焊耐磨網(wǎng)。工程實(shí)例
獅子洋隧道新建于廣深港高速鐵路專線廣州至深圳段位于廣東省中南部，是內(nèi)地聯(lián)接香港的快速通路。位于廣州市南沙區(qū)的獅子洋隧道，左、右線各長(zhǎng)10. 8公里，隧道穿越小虎浙、沙仔浙和獅子洋三條水道，是目前國(guó)內(nèi)里程最長(zhǎng)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高的第一座水下鐵路隧道。獅子洋隧道全長(zhǎng)10.8千米，時(shí)速目標(biāo)值350公里，三次穿江越洋。其中獅子洋水面寬 3300米，水深達(dá)26. 6米，為珠江航運(yùn)的主航道，設(shè)計(jì)水壓達(dá)0. 67MPa,是國(guó)內(nèi)首次在軟硬不均的巖層中采用大直徑泥水盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)。2010年9月，獅子洋隧道進(jìn)口左右線盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽掘進(jìn)中由于刀盤泥餅而磨損開裂、刀箱變形，塌方抱死刀盤而無法掘進(jìn)，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名專家到現(xiàn)場(chǎng)，被專家認(rèn)為無法脫困與修復(fù)，建議拆機(jī)改為礦山法，采用多種方案試圖脫困都遭到失敗，通過采用本發(fā)明所述的低壓分步加固與采用切口水壓進(jìn)行盾體脫困技術(shù)，同時(shí)采用洞室修復(fù)刀盤的方法，并且在刀盤輻條之間加焊格柵技術(shù)使左右線盾構(gòu)機(jī)起死回生，恢復(fù)到正常掘進(jìn)，確保長(zhǎng)距離過江盾構(gòu)隧道左右線順利貫通，而且恢復(fù)掘進(jìn)前，切除刀盤磨損檢測(cè)系統(tǒng)后，把刀盤旋轉(zhuǎn)接頭改為固定接頭，解決了主軸承密封失效世界性難題，延長(zhǎng)了盾構(gòu)機(jī)主軸承使用壽命，成功地完成了左右線刀盤的脫困與修復(fù)，規(guī)避了江水倒灌隧道的風(fēng)險(xiǎn)，使兩臺(tái)盾構(gòu)恢復(fù)正常掘進(jìn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在國(guó)內(nèi)外創(chuàng)造了一個(gè)奇跡，充分證明該工法技術(shù)先進(jìn)，適用性強(qiáng)，推廣前景好。
權(quán)利要求
1.一種盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法，其特征是包括以下步驟步驟一、塌方體注漿固結(jié)(1)刀盤前方塌方體加固①在刀盤前方塌方體內(nèi)插入細(xì)小剛性可彎曲的注漿鐵管； ②從下往上開始注入化學(xué)漿液；③采用低壓或無壓灌漿技術(shù)，壓力控制在0 10 kg/cm2 ；(2)刀盤上方塌方體加固①?gòu)亩軜?gòu)機(jī)超前鉆孔中鉆孔，要求鉆到塌方體頂部；②從左側(cè)逐步向右注入化學(xué)漿液，加固刀盤上方坍塌方體；③注漿壓力控制在0. IMPa以下，當(dāng)注漿開始有壓力時(shí)結(jié)束注漿；(3 )盾尾上方塌方體加固①用電鉆在盾殼尾部起拱線以上間隔鉆孔，并焊接注漿管接頭；②采用左右兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱逐步灌入化學(xué)漿液，加固盾尾上方塌方體；③注漿壓力慢慢增大，同時(shí)對(duì)盾尾進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，當(dāng)盾尾出現(xiàn)下移時(shí)停止注漿；(4)錨索塌方加固體①利用刀盤輻條之間空隙，向開挖面梅花型打入長(zhǎng)纖維注漿錨桿；②從纖維錨桿里注入化學(xué)漿液，使塌方加固體與前方基巖錨固成一體；③注漿壓力控制在0. IMPa以內(nèi)，當(dāng)塌方體開始擠出化學(xué)漿液反應(yīng)物時(shí)停止注漿；(5)注漿效果檢查；步驟二、盾構(gòu)機(jī)脫困(1)建立切口水壓注漿結(jié)束后關(guān)閉土倉(cāng)門，然后向開挖倉(cāng)內(nèi)注入泥漿，在開挖面建立切口水壓，該水壓等于開挖面土層側(cè)壓；(2)消除掘進(jìn)反力當(dāng)切口水壓大于開挖面水土壓力時(shí)，用工字鋼把盾尾后面管片連接成一體，同時(shí)從底部順時(shí)針慢慢縮回掘進(jìn)油缸，消除盾構(gòu)掘進(jìn)反力；(3)盾體后退通過逐步增大切口水壓，當(dāng)作用在切口環(huán)反力大于盾體與土體摩擦力時(shí)，盾體慢慢倒退后伸出油缸，并增加掘進(jìn)油缸壓力頂住隧道管片；(4)刀盤脫困采用空轉(zhuǎn)刀盤掘進(jìn)模式，運(yùn)用逐步增大扭矩直到刀盤能空轉(zhuǎn)幾圈后，當(dāng)?shù)侗P扭矩減小到正常為止，然后降低開挖倉(cāng)水位，完成盾體及刀盤脫困；步驟三、刀盤修復(fù)的準(zhǔn)備工作(1)鉆爆修復(fù)洞室在刀盤拱部利用刀盤輻條間隙向前方鉆孔爆破后，轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤再鉆孔爆破，直到開挖出半球形洞為止；(2)清理開挖倉(cāng)；步驟四、刀盤修復(fù)(1)刀盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)修復(fù)采取在開挖倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行修復(fù)；(2)刀盤本體結(jié)構(gòu)修復(fù)；(3)刀盤附屬結(jié)構(gòu)的修復(fù)采取在刀盤修復(fù)洞室內(nèi)進(jìn)行更換修復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法，其特征是所述刀盤本體結(jié)構(gòu)修復(fù)包括以下步驟(I)V型面板焊縫處理a.工人進(jìn)艙先對(duì)刀盤進(jìn)行清洗，然后對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢查，并對(duì)裂紋進(jìn)行標(biāo)識(shí)記錄；b.在V型面板裂紋的端部分別鉆一個(gè)5mm的小孔；c.在V型面板艙體前部割小口排空從裂紋滲透進(jìn)去的泥水后，用水沖洗干凈；d.采用碳弧氣刨將裂縫進(jìn)行清根并進(jìn)行打磨；e.將已打磨的裂紋缺口進(jìn)行預(yù)熱到250°C時(shí)開始采用分層堆焊填平焊縫；f.采用滲透探傷和超聲波探傷雙重檢驗(yàn)，每道焊縫連焊三層就作第一次滲透檢驗(yàn)，當(dāng)焊縫完成一半后再作第二次滲透檢驗(yàn)，焊完再進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焊縫瑕疵立即返工，直到檢驗(yàn)合格為止；(2)V型面板旋轉(zhuǎn)體增加肋板在輻條側(cè)向與旋轉(zhuǎn)體相連處增加三角形肋板，采用裂縫焊接方法使三者焊接成一體；(3)V型面板增加筋板在輻條面板與軸體面相連處增加梯形筋板，采用裂縫焊接方法使三者焊接成一體；(4)堆焊網(wǎng)狀耐磨在輻條與切口環(huán)相連周邊20cm范圍內(nèi)采用耐磨焊絲進(jìn)行網(wǎng)狀耐磨堆積焊接；(5)切口環(huán)修復(fù)a.采用加熱方法對(duì)輻條間變形切口環(huán)矯正或切割；b.在輻條間切口環(huán)內(nèi)部加設(shè)鋼板并焊接成一體；c.在切口環(huán)外部磨損嚴(yán)重的地方焊接耐磨板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法，其特征是刀盤修復(fù)時(shí)，對(duì)于主軸承與刀盤旋轉(zhuǎn)體之間的密封采用先切除刀具磨損檢測(cè)系統(tǒng)，然后用鋼板將兩者焊接成一體，把刀盤旋轉(zhuǎn)接頭改為固定接頭，使旋轉(zhuǎn)體接頭不再隨著刀盤旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法，其特征是刀盤修復(fù)時(shí)，在刀盤上相鄰兩輻條之間的空隙用工字鋼焊接成格柵狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及隧道盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)化槽中脫困及刀盤修復(fù)的方法，解決現(xiàn)有施工中盾體脫困和刀盤修復(fù)時(shí)工藝復(fù)雜、工期長(zhǎng)、成本高等問題，包括對(duì)刀盤前方塌方體、刀盤上方塌方體、盾尾上方塌方體、錨索塌方進(jìn)行注漿加固；建立切口水壓、消除掘進(jìn)反力、盾體后退、刀盤脫困；鉆爆修復(fù)洞室、清理開挖倉(cāng)，進(jìn)行刀盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀盤本體結(jié)構(gòu)、刀盤附屬結(jié)構(gòu)修復(fù)，使盾體回復(fù)掘進(jìn)。具有工藝簡(jiǎn)單、施工工期短、施工成本低、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成功地完成了隧道左右線刀盤的脫困與修復(fù)，規(guī)避了江水倒灌隧道的風(fēng)險(xiǎn)，使盾構(gòu)快速恢復(fù)正常掘進(jìn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)E21D9/08GK102305082SQ20111020709
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月23日
發(fā)明者劉廣鈞, 李有兵, 王宗勇, 趙香萍, 雷軍 申請(qǐng)人:中鐵十二局集團(tuán)有限公司, 中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司