应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构及施工方法技术

本发明专利技术公开一种应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构，该盾构机包括刀盘、刀座、搅拌棒、中心滚刀、土仓、泡沫系统、外循环水系统、出渣系统；所述改进结构包括：在所述刀盘的圆周及面板、刀座、搅拌棒分别补焊格栅形式的耐磨焊；在所述刀盘的进渣口增设阻挡大于螺旋机传输粒径的卵石进入土仓的格栅板；在所述外循环水系统增设水管，该水管的一端与外循环水散热器的出水口连通，该水管的另一端贯穿隔板后与土仓连通，其中，该水管由外循环水散热器的出水口至土仓的隔板方向依次串联有气动控制阀、流量计、单向阀。它连续掘进时间增长，连续掘进距离增大，连续掘进时间内能连续快速掘进施工。还公开一种富水砂卵石地层盾构掘进的施工方法。

【技术实现步骤摘要】
应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构及施工方法
本专利技术涉及盾构掘进技术，具体涉及应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构及施工方法。
技术介绍
随着我国城市建设事业的飞速发展，城市化进程加快，城市人口高度集中，地面交通拥挤，地铁将成为人们出行的重要交通工具。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建（铺设）隧道之“盾”（指支撑性管片），它区别于敞开式施工法。盾构作为机械化程度较高的隧道施工方法成为城市地下空间开发的重要手段，其应用之广泛性不言而喻。盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构机通常包括盾体、刀盘、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备等，刀盘上具有刀座、中心滚刀等，更具体的，还有搅拌棒、土仓、泡沫系统、外循环水系统、出渣系统等等。传统盾构机使用土压平衡盾构穿越富水砂卵石地层时，一般使用滚刀+刮刀的刀具配置，富水砂卵石地层的内摩擦角较大，最长掘进500米需要进行一次刀具更换。中心滚刀因为切削轨迹短导致滚刀不能旋转而发生刀刃偏磨甚至刀圈崩裂的现象，这会导致掘进推力、刀盘转动扭矩增加，掘进速度变缓、出渣量超排导致地面沉降变大甚至出现坍塌，另外还难以切断卵石，实际开挖面远超于理论开挖面，易发生超排。传统盾构机在富水砂卵石地层盾构掘进施工中还容易出现出渣不畅、刀盘卡死、螺旋机卡死，泥岩地层结泥饼等严重问题。前述问题致使盾构掘进施工时断时续，掘进速度慢。为此，期望寻求一种技术方案，以至少减轻上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构及施工方法，其连续掘进时间增长，连续掘进距离增大，连续掘进时间内能连续快速掘进施工。本专利技术用于实现上述目的的技术方案如下：一种应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构，该盾构机包括刀盘、刀座、搅拌棒、中心滚刀、土仓、泡沫系统、外循环水系统、出渣系统；所述改进结构包括：在所述刀盘的圆周及面板、刀座、搅拌棒分别补焊格栅形式的耐磨焊；在所述刀盘的进渣口增设阻挡大于螺旋机传输粒径的卵石进入土仓的格栅板；在所述外循环水系统增设水管，该水管的一端与外循环水散热器的出水口连通，该水管的另一端贯穿隔板后与土仓连通，其中，该水管由外循环水散热器的出水口至土仓的隔板方向依次串联有气动控制阀、流量计、单向阀。所述耐磨焊的高度为5mm。所述水管的直径为100mm。所述中心滚刀配置为合金加强的贝壳刀；更换所述出渣系统的皮带机滚筒电机或变频控制器使皮带机增速至2.5m/s至3m/s。一种富水砂卵石地层盾构掘进的施工方法，包括以下步骤：S1，盾构机的优化改造：在盾构机的刀盘圆周及面板、刀座、搅拌棒分别补焊格栅形式的耐磨焊；在刀盘的进渣口增设阻挡大于螺旋机传输粒径的卵石进入土仓的格栅板；盾构机的中心滚刀配置为合金加强的贝壳刀；盾构机的外循环水系统增设水管，该水管的一端与外循环水散热器的出水口连通，该水管的另一端贯穿隔板后与土仓连通，其中，该水管由外循环水散热器的出水口至土仓的隔板方向依次串联有气动控制阀、流量计、单向阀；更换盾构机的出渣系统的皮带机滚筒电机或变频控制器使皮带机增速至2.5m/s至3m/s；S2，利用经步骤S1优化改造后的盾构机在富水砂卵石地层开挖掘进时，开挖出的砂卵石从开挖面进入优化改造后盾构机的土仓内，通过优化改造后盾构机的搅拌棒搅拌与加入的水搅拌均匀；S3，优化改造后的盾构机在掘进过程中，通过优化改造后盾构机的螺旋机将土仓内搅拌均匀的砂卵石运至皮带机，通过观查皮带机上砂卵石渣土的流动性，并通过流量计实时监控控制加水的流量，再控制气动阀的开度调整加水的流量，以达到出渣不喷涌、避免出现因为流动性太大而造成皮带带不动情况的目的。所述步骤S1中，耐磨焊的高度为5mm。所述水管的直径为100mm。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术通过对传统盾构机的优化改造，刀盘改进增强了刀盘的耐磨性以及破碎大粒径卵石的能力，延长了刀具使用寿命并解决了刀具偏磨导致掘进推力和扭矩增加而使掘进速度降低的问题；通过在增加水管接入土仓并增加单向阀、气动控制阀、流量计来保证掘进时渣土改良的需水量和自动控制，从而增加渣土的流动性从而降低扭矩和推力达到快速掘进的目的；增加皮带机的速度实现高流动性的渣土的传输；同时在刀盘的进渣口增设格栅板以阻挡大于螺旋机传输粒径的卵石进入土仓以防止大卵石进入土仓后进入螺旋机造成螺旋机卡死，通过前述共同协作配合，在富水砂卵石地层盾构掘进的施工中，相对于现有盾构机和施工方法而言，本专利技术连续掘进时间增长，连续掘进距离增大，连续掘进时间内能连续快速掘进施工。附图说明图1为本专利技术的应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构的刀盘结构示意图；图2为沿本专利技术的应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构的轴向局部剖视结构示意图。具体实施方式下面给出的实例是对本专利技术的具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本专利技术作进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制。图1-2示例性示出本专利技术众多实施例中的一种应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构的实施例。本专利技术的应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构，盾构机包括刀盘、刀座2、搅拌棒3、中心滚刀、土仓、泡沫系统、外循环水系统、出渣系统，刀盘、刀座、搅拌棒3、中心滚刀、土仓、泡沫系统、外循环水系统、出渣系统均为现有技术。改进结构包括：在刀盘的圆周1及面板、刀座2、搅拌棒3分别补焊格栅形式的耐磨焊，较佳的，耐磨焊的高度为5mm；在刀盘的进渣口增设阻挡大于螺旋机传输粒径的卵石进入土仓的格栅板9；在外循环水系统增设水管4，水管4的一端与外循环水散热器的出水口连通，水管4的另一端贯穿隔板8后与土仓连通，水管由外循环水散热器的出水口至土仓的隔板8方向依次串联有气动控制阀7、流量计6、单向阀5。中心滚刀配置为合金加强的贝壳刀；更换出渣系统的皮带机滚筒电机或变频控制器使皮带机增速至2.5m/s至3m/s。较佳的，水管4的直径为100mm。本专利技术还提供一种富水砂卵石地层盾构掘进的施工方法，包括以下步骤：S1，盾构机的优化改造：在刀盘的圆周1及面板、刀座2、搅拌棒3分别补焊格栅形式的耐磨焊，较佳的，耐磨焊的高度为5mm；在刀盘的进渣口增设阻挡大于螺旋机传输粒径的卵石进入土仓的格栅板9；在外循环水系统增设水管4，水管4的一端与外循环水散热器的出水口连通，水管4的另一端贯穿隔板8后与土仓连通，水管由外循环水散热器的出水口至土仓的隔板8方向依次串联有气动控制阀7、流量计6、单向阀5。中心滚刀配置为合金加强的贝壳刀；更换出渣系统的皮带机滚筒电机或变频控制器使皮带机增速至2.5m/s至3m/s；较佳的，水管4的直径为100mm；S2，利用经步骤S1优化改造后的盾构机在富水砂卵石地层开挖掘进时，开挖出的砂卵石从开挖面进入优化改造后盾构机的土仓内，通过优化改造后盾构机的搅拌棒搅拌与加入的水搅拌均匀；S3，优化改造后的盾构机在掘进过程中，通过优化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构，该盾构机包括刀盘、刀座（2）、搅拌棒（3）、中心滚刀、土仓、泡沫系统、外循环水系统、出渣系统；其特征在于，所述改进结构包括：在所述刀盘的圆周（1）及面板、刀座（2）、搅拌棒（3）分别补焊格栅形式的耐磨焊；在所述刀盘的进渣口增设阻挡大于螺旋机传输粒径的卵石进入土仓的格栅板（9）；在所述外循环水系统增设水管（4），该水管（4）的一端与外循环水散热器的出水口连通，该水管（4）的另一端贯穿隔板（8）后与土仓连通，其中，该水管（4）由外循环水散热器的出水口至土仓的隔板（8）方向依次串联有气动控制阀（7）、流量计（6）、单向阀（5）。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构，该盾构机包括刀盘、刀座（2）、搅拌棒（3）、中心滚刀、土仓、泡沫系统、外循环水系统、出渣系统；其特征在于，所述改进结构包括：在所述刀盘的圆周（1）及面板、刀座（2）、搅拌棒（3）分别补焊格栅形式的耐磨焊；在所述刀盘的进渣口增设阻挡大于螺旋机传输粒径的卵石进入土仓的格栅板（9）；在所述外循环水系统增设水管（4），该水管（4）的一端与外循环水散热器的出水口连通，该水管（4）的另一端贯穿隔板（8）后与土仓连通，其中，该水管（4）由外循环水散热器的出水口至土仓的隔板（8）方向依次串联有气动控制阀（7）、流量计（6）、单向阀（5）。


2.根据权利要求1所述应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构，其特征在于，所述耐磨焊的高度为5mm。


3.根据权利要求1所述应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构，其特征在于，所述水管的直径为100mm。


4.根据权利要求1所述应用于富水砂卵石地层盾构机的改进结构，其特征在于，所述中心滚刀配置为合金加强的贝壳刀；更换所述出渣系统的皮带机滚筒电机或变频控制器使皮带机增速至2.5m/s至3m/s。


5.一种富水砂卵石地层盾构掘进的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，盾构机的优化改造：在盾构机的刀盘圆周（1）及...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彪，田宝华，刘延龙，郭超，奚成，肖红武，翟勇，谭斌，霍莉，郭俊峰，
申请(专利权)人：中铁二十三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51