一种适用于复杂地层施工的复合盾构制造技术

一种适用于复杂地层施工的复合盾构，涉及一种建筑施工机 械。包括，复合式刀盘，所述刀盘为复合式刀盘，适合软土地层、 硬岩地层、软硬不均地层及既有软土又有硬岩的复合地层施工， 刀盘上分别安装有软土层施工工具和硬岩地层施工工具，在不同 地层施工时通过更换刀具以适应地层；三种开挖模式，根据不同 的地质采用敞开模式、局部气压模式或土压平衡模式的开挖面稳 定模式；碴土改良系统，通过向刀盘面、土仓或螺旋输送机内注 入添加剂，并利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输 送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，通过碴土改良，以适应不同 的地层。本发明专利技术解决在软土、风化岩、软硬不均地层、砂层及砂 卵石地层等不同地层中的盾构安全施工问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建筑施工机械，更具体地说，是一种既能适 应软土、又能适应风化岩、软硬不均地层、石少层及砂卵石地层等 复杂地层施工的复合式土压平衡盾构。
技术介绍
我国地域广大，工程地质及水文地质条件相当复杂，根据我国的地质条件特点，盾构应用技术可大致划分为三大地层即以 上海地区为代表的软弱土地层，以广州地区为代表的风化岩及软 硬不均地层，以北京地区为代表的砂、层、^眇卯石地层。由于地质 条件复杂，因此，每一个工程都应根据工程的水文、地质条件选 用合适的盾构。中国专利ZL2 005 1 01 305 9 0. 0 />告了 一种复合 式土压平衡盾构机，该专利只是解决了高透水的砾砂土层或卵 (砾)石土层中的正常掘进问题。但目前还没有同时适应软土 、风 化岩、软硬不均地层、砂层及砂卵石地层的复合盾构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于复杂地层施工的复合盾 构。本专利技术解决在软土、风化岩、软硬不均地层、砂层及砂卵石 地层等不同地层中的盾构安全施工问题。本专利技术的一种适用于复杂地层施工的复合盾构，包括，刀盘、 盾壳、人抢、皮带输送机、仿形刀、螺旋输送机和土仓，该盾构 还包括复合式刀盘，所述刀盘为复合式刀盘，适合软土、硬岩等 不同地层施工，刀盘上分别安装有软土层施工工具和硬岩地层 施工工具，在不同地层施工时更换刀具；三种开挖模式，根据不同的地质采用敞开模式、局部气压模式或土压平衡模式的开挖面稳定模式；碴土改良系统，通过向刀盘面、土仓或螺魂j^送才几内注入 添加剂，并利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输 送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，通过碴土改良，以适应不 同的地层。本专利技术是一种适用于复杂地层施工的复合盾构，还具有如下的特点复合式刀盘包括刀盘、耐磨条、切刀、弧形刮刀、 滚刀和仿形刀；刀盘周边安装有耐磨条；在刀盘上有放射形的 至少两排切口槽，在每一条切口槽内安装有两排切刀，在每一 列切刀端部位于刀盘边沿处安装有弧形刮刀；在刀盘周边每二 条切口槽之间有周边开口 ，在每一个周边开口内有弧形刮刀； 在刀盘上呈十字排列设置有滚刀，在切口槽内两排切刀之间安 装有仿形刀。三种开挖模式分别是(一) 敞开式施工，针对开挖面是稳定性较好的岩层，不用调 整土仓压力，即不对开挖面进行连续压力平衡，盾构切削下来的 碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出；(二) 局部气压模式施工，土仓内保持60%-70%的碴土，掘进 中遇到围岩稳定、但富含地下水的地层；或者施工断面上大部分 围岩稳定，仅有局部会出现失压崩溃的地层，或者破碎带，此时 增大推进速度以求得快速通过，并暂时停止螺旋机出土、关闭螺 i走机出土闸门，4吏土仓的下部充满碴石，向开挖面和土仓中注入 适量的添加材料和压缩空气，所述的添加材料为泡沫、聚合物、 膨润土、泥浆或添加剂；然后再控制螺旋机低速转动以保证在螺 旋机中形成土塞；(三) 土压平衡模式施工，对于开挖地层稳定性差或有较多的 地下水的软土或软岩地层，盾构在掘进开挖面土体的同时，使掘 进下来的碴土充满土仓内，并且使土仓内的碴土密度尽可能与隧 道开挖面上的土壤密度接近；在推进油缸的推力作用下，土仓内6充满的碴土形成一定的压力，土仓内的碴土压力与隧道开挖面上 的水、土压力实现动态平衡。采用土压平衡模式时，在不同地质 地段掘进时，根据需要添加泡沫剂、聚合物、膨润土等以改善碴 土性能。碴土改良系统包括土压传感器、膨润土系统接口 、泡沫 发生器、泡沫剂泵、水泵、泡沫剂箱和水箱，在刀盘上安装 有土压传感器，膨润土系统接口通过管路连接，泡沫发生器通 过管路连接膨润土系统接口 ，泡沫剂箱和水箱分别经过泡沫 剂泵和水泵连接膨润土系统接口 。本专利技术的一种适用于复杂地层施工的复合盾构，还包括带压 进抢安全系统；该系统由主抢室、进口艙室、开挖抢和保压系统 构成；开挖舱位于刀盘旁边，主舱室与开挖舱相连接，主舱室与 进口抢室相连接，开挖抢与主抢室、主抢室与进口餘室之间有人 孔门，人孔门紧密关闭；保压系统连接开挖舱。本专利技术的一种适用于复杂地层施工的复合盾构，通过研究盾 构施工中开挖面的稳定机理，提供一种在复杂地层中具有高适应 性的复合式土压平衡盾构，针对不同地质条件的特点，能同时适 应软土、风化岩、软硬不均地层、砂层及砂卵石地层的安全施工 系统。本专利技术的一种适用于复杂地层施工的复合盾构，通过采用 不同的开挖面稳定模式及不同的刀具布置和碴土改良系统以适 应不同地层，并设计有带压进舱安全系统，能安全可靠地快速进本专利技术所述的复合盾构，其地质适应性非常广，在我国具有 广阔的应用前景。 附图说明图1是本专利技术主机的结构示意图2是复合式刀盘的结构示意图3是图2的侧视图；图4是敞开式施工的原理图5是局部气压模式施工的原理图6是土压平衡模式施工的原理图7是碴土改良系统的原理图8是带压进舱安全系统的原理图9是带压进舱安全系统的结构示意图10是带压进舱安全系统流程图。图中刀盘1、盾壳2、人舱3、推进油缸4、铰接点5、盾 尾6、整圆器7、伸缩器8、盾尾密封9、螺旋输送机驱动机构 10、皮带输送机11、前闸门13、螺旋输送机14、铰接油缸15、 管片安装机16、安装头17、管片输送机18、耐磨条19、泡沫口 20、搅拌棒21、切刀22、切口槽23、弧形刮刀24、周边开口 25、滚刀26、仿形刀27、刀盘驱动28、 土压传感器29、回转才几 构30、膨润土系统接口 31、泡沫剂泵32、水泵33、泡沫剂箱 34、水箱35、泡沫发生器36、主舱室37、进口舱室38、开挖舱 39、保压系统40、泥盐41、 土仓42、人孔门43。 具体实施例方式下面用最佳的实施例对本专利技术作详细的说明参阅图1, 一种适用于复杂地层施工的复合盾构，包括，刀 盘1、盾壳2、人舱3、皮带输送机11、仿形刀27、螺旋输送机 14和土仓42,该系统还包括复合式刀盘，所述刀盘1为复合式刀盘，适合软土地层施 工和硬岩地层施工，刀盘上分别安装有软土层施工工具和硬岩地 层施工工具，在不同地层施工时更换刀具；三种开挖模式，根据不同的地质釆用敞开模式、局部气压 模式或土压平衡模式的开挖面稳定模式；碴土改良系统，通过向刀盘面、土仓或螺3走输送机内注入 添加剂，并利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送 机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，通过碴土改良，以适应不同的地层。参阅图2和图3，复合式刀盘包括刀盘1、耐磨条19、切刀 22、弧形刮刀24、滚刀26和仿形刀27;刀盘1周边安装有耐磨 条19;在刀盘1上有放射形的至少两排切口槽23,在每一条切 口槽23内安装有两排切刀22,在每一列切刀22端部位于刀盘1 边沿处安装有弧形刮刀24;在刀盘1周边每二条切口槽23之间 有周边开口 25,在每一个周边开口 25内有弧形刮刀24;在刀盘 1上呈十字排列设置有滚刀26，在切口槽23内两排切刀22之间 安装有仿形刀27。参阅图4、图5和图6，三种开挖模式分别是(一) 敞开式施工，针对开挖面是稳定性较好的岩层，不用 调整土仓压力，即不对开挖面进行连续压力平衡，盾构切削下来 的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出；(二) 局部气压模式施工，土仓内保持60%-70%的碴土 ，掘进 中遇到围岩稳定、但富含地下水的地层；或者施工断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于复杂地层施工的复合盾构，包括，刀盘（１）、盾壳（２）、人舱（３）、皮带输送机（１１）、仿形刀（２７）、螺旋输送机（１４）和土仓（４２），其特征在于：该盾构还包括，　复合式刀盘，所述刀盘（１）为复合式刀盘，适合软土、硬岩等不同地层施工，刀盘上分别安装有软土层施工工具和硬岩地层施工工具，在不同地层施工时更换刀具；　三种开挖模式，根据不同的地质采用敞开模式、局部气压模式或土压平衡模式的开挖面稳定模式；　碴土改良系统，通过向刀盘面、土仓或螺旋输送机内注入添加剂，并利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，通过碴土改良，以适应不同的地层。

【技术特征摘要】
1、一种适用于复杂地层施工的复合盾构，包括，刀盘(1)、盾壳(2)、人舱(3)、皮带输送机(11)、仿形刀(27)、螺旋输送机(14)和土仓(42)，其特征在于该盾构还包括，复合式刀盘，所述刀盘(1)为复合式刀盘，适合软土、硬岩等不同地层施工，刀盘上分别安装有软土层施工工具和硬岩地层施工工具，在不同地层施工时更换刀具；三种开挖模式，根据不同的地质采用敞开模式、局部气压模式或土压平衡模式的开挖面稳定模式；碴土改良系统，通过向刀盘面、土仓或螺旋输送机内注入添加剂，并利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，通过碴土改良，以适应不同的地层。2、 如权利要求1所述的一种适用于复杂地层施工的复合 盾构，其特征在于，复合式刀盘包括刀盘(1)、耐磨条(19)、切 刀(22)、弧形刮刀(24)、滚刀(26)和仿形刀(27);刀盘(1)周边 安装有耐磨条(19);在刀盘(1)上有放射形的至少两排切口槽(23)，在每一条切口槽(23)内安装有两排切刀(22),在每一列 切刀(2 2)端部位于刀盘(l)边沿处安装有弧形刮刀(2 4);在刀盘(l)周边每二条切口槽(23)之间有周边开口 (25),在每一个周边 开口 (25)内有弧形刮刀(24);在刀盘(l)上呈十字排列设置有滚 刀(26),在切口槽(2 3)内两排切刀(22)之间安装有仿形刀(27)。3、 如权利要求1所述的一种适用于复杂地层施工的复合 盾构，其特征在于，三种开挖模式分别是(一) 敞开式施工，针对开挖面是稳定性较好的岩层，不 用调整土仓压力，即不对开挖面进行连续压力平衡，盾构切削下 来的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出；(二) 局部气压模式施工，土仓内保持60%-70%的碴土，掘进中遇到围岩稳定、但富含地下水的地层；或者施工断面上大部分围岩稳定，仅有局部会出现失压崩溃的地层，或者破...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建斌，韩亚丽，张志国，陈馈，张红星，
申请(专利权)人：李建斌，韩亚丽，张志国，陈馈，张红星，
类型：发明
国别省市：41