软土地层盾构磨桩系统及磨桩方法技术方案

本发明专利技术公开了一种软土地层盾构磨桩系统及磨桩方法，解决了软土地层盾构机在盾构磨削盾构区间上的既有构筑物桩基的混凝土钢筋时，存在的钢筋切段困难和对既有构筑物的稳定影响较大的问题。包括软土地层盾构机和既有构筑物的钢筋混凝土桩基，在软土地层盾构机的推进系统中配置有变速泵；其特征在于，在软土地层盾构机的推进系统的变速泵的输出气路上，串联有一个气路转换开关阀，在该气路转换开关阀的另一输入口上连接有定速流量泵；软土地层盾构机的刀盘是磨削在既有构筑物的钢筋混凝土桩基上的。起到了尽量减少被磨削桩基的扰动作用，降低了桩基地面出现大幅度沉降的可能。

【技术实现步骤摘要】
软土地层盾构磨桩系统及磨桩方法
本专利技术涉及一种软土地层盾构机盾构磨削既有构筑物混凝土桩基的系统，特别涉及一种在城市中心地下盾构地铁隧道时，采用软土地层盾构机来盾构磨削既有构筑物的钢筋混凝土桩基的系统及磨桩方法。
技术介绍
在城市中心区域进行地铁盾构施工时，由于既有建筑桩基及现有地下管线的存在，使地铁规划线路需要盾构穿越城市既有桩基的情况越来越多。由于既有构筑物承载着城市的重要功能，如何使盾构施工过程，不影响既有构筑物的正常使用，成为盾构施工面临的新课题。在地铁隧道盾构区间，有时会遇到需要对既有桩基进行切除的情况，此类情况，一般采用拆除原构筑物，并进行地面拔桩，或开挖竖井后凿桩的方式，对障碍桩进行事先拆除，以保证盾构的正常施工，但此类施工方法存在对周边环境影响大，施工成本高和工期长的缺陷，特别是在城市中心区域，受环境客观因素限制，此类施工方法无法实施。软土地层盾构机是一种在软土地层中进行隧道施工的设备，相对复合式盾构机来讲，具有设备成本低，刀盘结构简单，维护容易的优点。在软土地层盾构施工过程中，当遇到钢筋混凝土既有构筑物桩基时，如何使用软土地层盾构机，来截断所遇到的既有构筑物的混凝土桩基，以保证地面既有构筑物的稳定、安全和不间断使用，是施工中迫切需要解决的问题。由于软土地层盾构机的推进系统配备的是变速泵推进系统，变速泵是盾构机刀盘向前推进的动力源。软土地层盾构机在施工时，盾构切断钢筋混凝土既有构筑物桩基过程中，盾构机刀盘的向前推力主要是依赖于变速泵，由于变速泵输出气流的不稳定，导致刀盘向前推进磨桩的速度也不稳定，使盾构机司机现场磨桩操作不容易把控。另外，现有的软土地层盾构机的刀盘，不具有切削钢筋混凝土的能力，特别是中心刀具的配置，不能胜任切削钢筋的任务，其刀盘上刀具轨迹的布置，也无法将所磨桩切削的混凝土钢筋截成小段，经常发生刀盘被所磨钢筋缠绕卡滞的现象。
技术实现思路
本专利技术提供了一种软土地层盾构磨桩系统及其磨桩方法，解决了软土地层盾构机在盾构磨削盾构区间上的既有构筑物桩基的钢筋混凝土时，存在的钢筋切段困难和对既有构筑物的稳定影响较大的技术问题。本专利技术是通过以下技术方案解决以上技术问题的：一种软土地层盾构磨桩系统，包括软土地层盾构机和既有构筑物的钢筋混凝土桩基，在软土地层盾构机的推进系统中配置有变速泵；其特征在于，在软土地层盾构机的推进系统的变速泵的输出气路上，串联有一个气路转换开关阀，在该气路转换开关阀的另一输入口上连接有定速流量泵；软土地层盾构机的刀盘是磨削在既有构筑物的钢筋混凝土桩基上的。在软土地层盾构机的刀盘的中心刀座上呈一字形地设置有六把贝壳刀，相邻的两把贝壳刀的间距为10厘米，六把贝壳刀中的每把贝壳刀的高度是从刀盘中心向刀盘边缘依次降低的，距离刀盘边缘最近的贝壳刀的高度是高出刀盘面板20厘米的；在软土地层盾构机的刀盘平面区域上，刀间距为100毫米；在软土地层盾构机的刀盘边圆弧区域上，刀间距为50毫米。在刀盘辐条上设置有楔形先行刀；在软土地层盾构机的刀盘上，刀具轨迹半径小于1985毫米的区域上，每个刀具轨迹线上设置有两把楔形先行刀，这两把楔形先行刀中的一把楔形先行刀的高度为200毫米，这两把楔形先行刀中的另一把楔形先行刀的高度为170毫米；在软土地层盾构机的刀盘上，在刀具轨迹半径大于1985毫米的区域上，每个刀具轨迹线上设置有肆把楔形先行刀，这肆把楔形先行刀中的一把楔形先行刀的高度为200毫米，这肆把楔形先行刀中的另叁把楔形先行刀的高度为170毫米。楔形先行刀是焊接式的，在焊接式的楔形先行刀的两端设置有弧形硬质合金块，在焊接式的楔形先行刀的中间设置有硬质合金条；在软土地层盾构机的刀盘上还设置有刮刀，刮刀的高度为140毫米。一种软土地层盾构磨桩方法，其特征在于，当软土地层盾构机的刀盘距离预切割的既有构筑物的钢筋混凝土桩基50厘米时，启动软土地层盾构机的推进系统中的变速泵的输气管路上串联的气路转换开关阀，用定速流量泵代替盾构机推进系统的液压变速泵，此时盾构机推力由定速流量泵提供；控制刀盘的推进速度为每分钟1-2毫米，使软土地层盾构机在恒定速度下，向前推进磨削既有构筑物的钢筋混凝土桩基，直至将既有构筑物的钢筋混凝土桩基切断为止。当盾构机推进速度恒定，对所磨削的桩基扰动才小，避免了盾构进尺过快，导致刀盘卡死。同时切削下的钢筋最长为10厘米，避免了钢筋缠绕在刀盘上，进而影响后期正常掘进，对土仓及螺旋机出渣也不会产生卡滞现象。本专利技术主要是通过定速流量泵代替盾构机推进系统的液压变速泵，来实现盾构机对既有构筑物桩基的恒定低速的磨削，代替了人工手动控制盾构机推进磨削的方式，达到了稳定磨削桩基的目的，对既有桩基进行截断，使被磨断钢筋不会产生向下的拖拽力，起到了尽量减少被磨削桩基的扰动作用，降低了桩基地面出现大幅度沉降的可能。在盾构一次性掘进中，无需更换刀具。附图说明图1是本专利技术的软土地层盾构机刀盘的结构示意图；图2是本专利技术的在盾构机刀盘的中心刀座5上设置的六把贝壳刀1在俯视方向上的结构示意图；图3是本专利技术的在盾构机刀盘的中心刀座5上设置的六把贝壳刀1在侧视方向上的结构示意图；图4是本专利技术的贝壳刀的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明：在城市中心内河河床下的软土地层盾构施工中，内河上设置有一座交通繁忙的桥梁，该桥梁的部分桩基设置在盾构区间上，如何在保证桥梁正常通行下，完成盾构区间上的部分桥梁桩基的盾构切除是施工中迫切需要解决的问题。由于软土地层盾构机的刀盘在磨削钢筋混凝土桩基时，刀盘与桥桩钢筋磨削时，刀盘所遇阻力会发生变化，而这种阻力的变化会通过刀盘驱动系统传递到推进系统配备的变速泵，变速泵通过改变出气量，来输出更大的磨削力，整个过程最后表现在盾构刀盘的跳跃性切割桥桩桩基钢筋，对桥桩桩基钢筋会产生向下的拖拽力，导致桥桩顶部桥体的受力波动，而桥身晃动开裂。一种软土地层盾构磨桩系统，包括软土地层盾构机和既有构筑物的钢筋混凝土桩基，在软土地层盾构机的推进系统中配置有变速泵；在软土地层盾构机的推进系统的变速泵的输出气路上，串联有一个气路转换开关阀，在该气路转换开关阀的另一输入口上连接有定速流量泵；软土地层盾构机的刀盘是磨削在既有构筑物的钢筋混凝土桩基上的。当软土地层盾构机的刀盘磨削到盾构区间上的需要切除的既有桥梁桩基前20厘米处时，将软土地层盾构机推进系统中的液压变速泵关掉，用定速流量泵取代，然后控制刀盘匀速向前推进切割桥梁桩基；尽管刀盘遇到钢筋后阻力会发生变化，但由于定速流量泵输出的气流是恒定的，所以能保证刀盘基本匀速切割桩基钢筋，使刀盘切割桥桩钢筋时，不会产生大幅波动的拉拽力，保证了桥身的基本稳定。在软土地层盾构机的刀盘的中心刀座5上呈一字形地设置有六把贝壳刀1，相邻的两把贝壳刀的间距为10厘米，六把贝壳刀1中的每把贝壳刀的高度是从刀盘中心向刀盘边缘依次降低的，距离刀盘边缘最近的贝壳刀的高度是高出刀盘面板20厘米的；以增强软土盾构机刀盘对钢筋的切割能力；在软土地层盾构机的刀盘平面区域上，刀间距为100毫米；在软土地层盾构机的刀盘边圆弧区域上，刀间距为50毫米；使盾构切割下的桥桩的钢筋成为小段，以防止在刀盘上缠绕，并有利于螺旋输送机的输送排渣。在刀盘辐条3上设置有楔形先行刀2；在软土地层盾构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软土地层盾构磨桩系统，包括软土地层盾构机和既有构筑物的钢筋混凝土桩基，在软土地层盾构机的推进系统中配置有变速泵；其特征在于，在软土地层盾构机的推进系统的变速泵的输出气路上，串联有一个气路转换开关阀，在该气路转换开关阀的另一输入口上连接有定速流量泵；软土地层盾构机的刀盘是磨削在既有构筑物的钢筋混凝土桩基上的。

【技术特征摘要】
1.一种软土地层盾构磨桩系统，包括软土地层盾构机和既有构筑物的钢筋混凝土桩基，在软土地层盾构机的推进系统中配置有变速泵；其特征在于，在软土地层盾构机的推进系统的变速泵的输出气路上，串联有一个气路转换开关阀，在该气路转换开关阀的另一输入口上连接有定速流量泵；软土地层盾构机的刀盘是磨削在既有构筑物的钢筋混凝土桩基上的。2.根据权利要求1所述的一种软土地层盾构磨桩系统，其特征在于，在软土地层盾构机的刀盘的中心刀座（5）上呈一字形地设置有六把贝壳刀（1），相邻的两把贝壳刀的间距为10厘米，六把贝壳刀（1）中的每把贝壳刀的高度是从刀盘中心向刀盘边缘依次降低的，距离刀盘边缘最近的贝壳刀的高度是高出刀盘面板20厘米的；在软土地层盾构机的刀盘平面区域上，刀间距为100毫米；在软土地层盾构机的刀盘边圆弧区域上，刀间距为50毫米。3.根据权利要求2所述的一种软土地层盾构磨桩系统，其特征在于，在刀盘辐条（3）上设置有楔形先行刀（2）；在软土地层盾构机的刀盘上，刀具轨迹半径小于1985毫米的区域上，每个刀具轨迹线上设置有两把楔形先行刀（2），这两把楔形先行刀（2）中的一把楔形先行刀的高度为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，斯明勇，姜巍，蒋应省，高崇，孟建乔，
申请(专利权)人：中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11