【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及盾构机修复，特别地，涉及一种大直径盾构机盾体变形原位修复方法。
技术介绍
1、随着地下隧道建设的不断发展，大直径、大埋深、长距离的盾构施工需求日益增多。大直径盾构机的盾体是一种较为薄弱的薄壁结构，在施工过程中，在外界水土压力、围岩收敛、孤石等的作用下，极易导致盾构机盾体变形，进而使得管片因错台量过大而无法拼装，致使盾构机无法继续掘进作业。一般的处理方法是：将变形区域的盾体切开，清空变形区域外部的异物，再用钢板进行重新焊接和加固；或者从地面向下开挖竖井至盾构机盾体变形区域，然后人工清理外部异物。但是直接切割盾体很可能会导致水和泥沙的涌入，竖井开挖施工的费用又非常高，而且安全性差。因此，考虑从大直径盾构内部进行盾体的原位修复作业。特别的，当变形区域位于盾构上方时，盾体变形的修复难度将大大增加。主要难点在于：无法判断修复盾体变形所需要的安全的反作用力。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种大直径盾构机盾体变形原位修复方法，能够准确施加安全的反作用力，修复盾体。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种大直径盾构机盾体变形原位修复方法，包括如下步骤：
4、s1，根据盾体变形情况和环境因素，制定盾体顶推修复方案；
5、s2，分析盾体所受的载荷，所述载荷包括垂直土压力σv、水平土压力σh、盾体自重g、地基抗力p以及局部径向异常载荷f1，将所有载荷加载到盾体
6、s3，判断此时的内凹最大应力值σmax与盾体的材料屈服极限σs的大小：
7、若σmax≤σs时，盾体的变形属于弹性变形，f1保持不变；
8、若σmax＞σs，则表示盾体的变形属于塑性变形，此时f1调整为盾体的材料屈服极限σs时所受的外界载荷；
9、s4，在盾体变形区域的内部位置设置多个顶推机构安装位置，并在多个顶推机构安装位置均设置一局部推力，所有局部推力形成总推力f2，获得对应的盾体的修复最大变形量若时，对顶推机构安装位置、顶推机构安装数量和各顶推机构的局部推力进行调整，直至获得优选的顶推机构安装位置、顶推机构安装数量和各顶推机构的局部推力；其中f2的初始值为f20，δy为不影响盾构管片正常拼装的盾体最大变形量；
10、s5，设计搭建支撑结构，根据优选的顶推机构安装位置、顶推机构安装数量和各顶推机构的局部推力设置顶推机构和顶推力，顶推机构对盾体变形区域施加从内往外的顶推力。
11、进一步地，步骤s1，具体包括：
12、分析盾体变形区域外部的土层状况：
13、若外界地层的孔隙比e＞0.85时，采用原地顶推变形区域的方案，当原地顶推效果不明显时，将盾构机向前推进一段距离，利用超挖刀降低变形区域的土压力，再进行盾体顶推修复；
14、若盾体变形区域外部为坚硬结构，可将盾构机推进至离开坚硬结构的位置后，再进行顶推修复。
15、进一步地，所述垂直土压力σv、水平土压力σh和局部径向异常载荷p1的初始值通过如下公式获得：
16、
17、其中：γ为土的容重；f为普氏系数，对于松散土和黏性土可取b为侧壁稳定时平衡拱的跨度；h0为隧道高度；为岩土的内摩擦角；
18、σh＝kσv；
19、其中k为侧向土压力系数；
20、局部径向异常载荷f1的初始值为盾体最小失稳的临界外载荷f10：
21、
22、其中：e为盾体的弹性模量；i为盾体的惯性矩；μ为盾体的泊松比；r为盾体的半径；α为盾体的变形区域对应的张角。
23、进一步地，步骤s5还包括：在顶推过程中监测盾体变形状态，避免在顶推修复时破坏周边盾体。
24、进一步地，步骤s5具体包括:
25、在盾体与支撑结构连接处布置布置轴向和环向的应变片，用于测试轴向表面应变ε1和环向表面应变ε2，并根据轴向表面应变ε1和环向表面应变ε2监测盾体的状态，保证盾体的强度满足要求。
26、进一步地，根据轴向表面应变ε1和环向表面应变ε2监测盾体的状态，保证盾体的强度满足要求，具体包括：
27、根据轴向表面应变ε1和环向表面应变ε2获得盾体表面的轴向应力σ1和环向应力σ2；
28、在顶推修复作业过程中，需保证轴向应力σ1和环向应力σ2满足如下公式：其中k为安全系数。
29、进一步地，盾体表面的轴向应力σ1和环向应力σ2通过如下公式获得：
30、
31、
32、进一步地，还包括：
33、步骤s6，在利用顶推机构将盾体的变形区域顶回原位后，切割盾体变形区域的内板，在盾体内部焊接多条周向筋板和轴向筋板，用于加固盾体，再将内板焊接固定。
34、进一步地，所述顶推机构为千斤顶。
35、进一步地，所述顶推机构的极限推力为f2i，顶推机构数量的初始值为n0，n0满足n0≥f20/f2i。
36、本专利技术具有以下有益效果：
37、先利用盾体所受的载荷进行有限元仿真，并通过先判断变形的类型，再根据变形类型来获得外界载荷(局部径向异常载荷f1)的值，从而精确得到外界载荷，得到外界载荷后再去获得初始的总推力f2，再不断调整获得优选的顶推机构安装位置、顶推机构安装数量和各顶推机构的局部推力，保证顶推满足安全要求，再根据优选的顶推机构安装位置、顶推机构安装数量和各顶推机构的局部推力，设置顶推机构和顶推力，从而实现精准修复，保证盾体修复的安全性，避免对修复时对盾体变形处造成破坏。
38、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，步骤S1，具体包括：
3.根据权利要求1或2所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，所述垂直土压力σV、水平土压力σH和局部径向异常载荷P1的初始值通过如下公式获得：
4.根据权利要求1所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，步骤S5还包括：在顶推过程中监测盾体变形状态，避免在顶推修复时破坏周边盾体。
5.根据权利要求4所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，步骤S5具体包括:
6.根据权利要求5所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，所述根据轴向表面应变ε1和环向表面应变ε2监测盾体的状态，保证盾体的强度满足要求，具体包括：
7.根据权利要求6所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，盾体表面的轴向应力σ1和环向应力σ2通过如下公式获得：
8.根据权利要求1所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特
9.根据权利要求1所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，所述顶推机构为千斤顶。
10.根据权利要求1所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，所述顶推机构的极限推力为F2i，顶推机构数量的初始值为n0，n0满足n0≥F20/F2i。
...【技术特征摘要】
1.一种大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，步骤s1，具体包括：
3.根据权利要求1或2所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，所述垂直土压力σv、水平土压力σh和局部径向异常载荷p1的初始值通过如下公式获得：
4.根据权利要求1所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，步骤s5还包括：在顶推过程中监测盾体变形状态，避免在顶推修复时破坏周边盾体。
5.根据权利要求4所述的大直径盾构机盾体变形原位修复方法，其特征在于，步骤s5具体包括:
6.根据权利要求5所述的大直...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，陈健，于海生，任如华，陈建福，吴玉礼，闫峰，舒计城，夏毅敏，傅杰，
申请(专利权)人：中铁十四局集团大盾构工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。