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      復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置的制造方法

      文檔序號:10848634閱讀:632來源:國知局
      復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置的制造方法
      【專利摘要】復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,由盾構掘進機刀具裝置部分、泥水環(huán)流裝置兩大部分組成,其特征是:盾構掘進機面板式的刀盤上的刀具采用較小啟動扭矩的雙刃型滾刀和加強型邊緣刮刀配置,盾構掘進機刀具裝置采用螺栓聯(lián)接結構;根據(jù)刀盤開口率進行布置焊接了加強型的刀盤面板格柵。泥水環(huán)流裝置的出漿系統(tǒng)包括碎石機、泥水室出漿格柵、出漿泵前部雙聯(lián)型采石箱、出漿p泵、出漿管路。這些是出漿系統(tǒng)的主要設備,這些設備相互協(xié)調(diào)配合,設備通過管道和泥漿管路上的球閥構成了一個整體裝置。本實用新型技術方案很好的適用了復雜地質(zhì)環(huán)境下大粒徑卵石、強透水性地層的穿越黃河的盾構施工,為以后的相似地層的盾構施工提供了一定的參考意義。
      【專利說明】
      復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置
      技術領域
      [0001]本發(fā)明涉及于復雜地質(zhì)環(huán)境下盾構法隧道施工中的泥水盾構機,特別涉及泥水盾構穿越全斷面、高透水性卵石地層的施工中的刀盤和泥水環(huán)流系統(tǒng)。
      技術背景
      [0002]盾構法施工諸多的優(yōu)點在施工過程中越來越受到青睞,可是不同的地層給盾構施工帶來了不同的命運。盾構法施工在大粒徑卵石含量多,深基坑,透水性強的地層中還處于在探索階段。本工程在穿越黃河施工中使用直徑為6480mm的泥水盾構,本工程地質(zhì)復雜,隧道全程穿越全斷面強透水性砂卵石地層,成份主要為砂巖、花崗巖、石英巖、硅質(zhì)巖、鈣質(zhì)泥巖、燧石等。級配不良,磨圓度較好、分選性較差。泥質(zhì)弱膠結,局部呈鈣質(zhì)弱膠結,成巖特征,據(jù)鉆孔巖心局部可形成柱狀巖心,其下膠結較弱。鉆孔可取重型動力觸探錘擊數(shù)平均值N63.5=39.16,超重型動力觸探錘擊數(shù)平均值N120=13.18,密實。卵石直徑在200mm-500mm含量占63.5%,直徑在500mm以上的卵石也時有出現(xiàn)。在這樣的地層中施工,保證刀盤刀具耐磨性尤為重要,在泥水環(huán)流中,既能在充分發(fā)揮管道栗送性的同時,又要減少對碎石機的磨損和降低對泥水系統(tǒng)中設備的影響顯得尤為重要。
      [0003]本盾構穿越區(qū)間地下水主要賦存于卵石層中,屬孔隙性潛水。水位埋10.9m?12.7m,相應地下水位高程為1519.50m?1521.72m,水位具有由北西向南東緩慢降低的趨勢。奧體中心站?中間風井區(qū)間位于黃河Π級階地,地下水豐富,含水層厚,滲透系數(shù)大,區(qū)間隧道開掘進過程中能產(chǎn)生較大涌水現(xiàn)象,對工程施工影響較大。
      [0004]在這種卵石地層中極易對刀具,大直徑的卵石對泥水環(huán)流影響極大,在原有的盾構機基礎上如果不對其進行有效的改造和強化部分部件的性能,將會在穿越黃河的過程中可能會長時間停機影響施工進度,更甚會帶來一些不安全的因素,增加施工風險。在這種情況下對泥水盾構穿越黃河適應性改造尤其重要。
      [0005]本

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006]本發(fā)明所需要解決的問題是泥水盾構穿越砂卵石地層時,有效的面對刀盤刀具的磨損,提高刀盤刀具的綜合使用壽命;有效的應對卵石對泥水環(huán)流系統(tǒng)的磨損和破壞。使用本裝置的刀盤和泥水環(huán)流的DZ127泥水盾構彌補了原有的不足,對穿越黃河卵石地層有較強的適應性。
      [0007]為了能有效面對本地層,減少施工過程中的風險,提高施工效率。在盾構施工過程中使用了刀具優(yōu)化配置的施工方法,提高了刀具使用壽命,確保了在本地層施工中刀具長距離掘進,實現(xiàn)了刀具在進入黃河河床后的穿越,不需要再黃河底部更換刀具,降低了換刀頻率從而降低了施工過程中穿越黃河段的風險;本地層由于卵石含量大,在施工中又一巨大的挑戰(zhàn),我們采用了對不同直徑的卵石區(qū)別對待的施工方法;我們使用了一系列的破碎大卵石的措施,刀盤增加了開口部位進渣格柵,減少大直徑卵石進入泥水循環(huán)從而減小了碎石機和P栗的負荷,在掘進過程中大卵石不能進入開挖倉,防止了掌子面大塊的卵石大量進入開挖倉,從而保證了掌子面開挖的穩(wěn)定;另一方面我們對于順利通過的泥漿管道的卵石不予處理施工方法,我們采用了不完全閉合的碎石機、增加了碎石機后部格柵尺寸,從而降低設備處理卵石的的壓力;為了有效面對施工過程中處理由于卵石對設備磨損和損壞的壓力,我們采取了可控、可處理的施工方法,在保證掌子面穩(wěn)定的同時處理設備問題。我們在泥水倉前閘門關閉保證掌子面穩(wěn)定后進行處理碎石機磨損問題,盡量把卵石對設備的磨損和損壞向刀盤外的設備轉移,在施工過程中以此減少處理設備問題所帶來的風險。
      [0008]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
      [0009]—種復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河的泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,由盾構掘進機刀盤刀具裝置部分、泥水環(huán)流裝置兩大部分組成,其特征是:盾構掘進機面板式的刀盤上的刀具采用較小啟動扭矩的雙刃型滾刀和加強型邊緣刮刀配置,盾構掘進機刀具裝置采用螺絲聯(lián)接結構;根據(jù)刀盤開口率進行布置焊接了加強型的刀盤面板格柵。泥水環(huán)流裝置的出漿部分,碎石機、泥水室出漿格柵、出漿栗前部雙聯(lián)型采石箱、出漿P栗、出漿管路。這些是出漿系統(tǒng)的主要設備,這些設備相互協(xié)調(diào)配合,這些設備通過管道和泥漿管路上的球閥構成了一個整體裝置。
      [0010]所述的一種復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河的泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:盾構掘進機刀具裝置的配置:更換原有的刀具配置,盾構掘進機刀盤邊緣10把單刃滾刀全部更換成18寸雙刃邊緣滾刀,刀盤的正面滾刀靠近刀盤外邊緣每個主臂更換I把18寸雙刃滾刀共4把,把正其他正面滾刀全部更換成18寸滾刀;刀盤的邊緣刮刀采用加強型邊緣刮刀,增加了刀具的耐磨性,延長了刀具綜合使用壽命。
      [0011]所述的一種復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河的泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:泥水環(huán)流裝置主要有進漿系統(tǒng)裝置和出漿系統(tǒng)裝置,其泥水出漿系統(tǒng)主要部件包括:碎石機、出漿格柵、雙聯(lián)采石箱、出漿P栗、出漿直徑300_管路。
      [0012]所述的一種復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河的泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:所述刀盤增設主副臂的格柵裝置部分,在刀盤主副壁位置增加了隔板,為了減少大直徑卵石進入,在8個主輔臂空間增加格柵共16塊,縱向、橫向各8塊,在焊接刀盤進渣口隔板時,要保障隔板在同一個軌跡上,用耐磨焊條進行堆焊,保證焊接質(zhì)量。
      [0013]所述的一種復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河的泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:碎石機油管在長期的卵石磨損下易損壞,采取了在油管外部進行環(huán)壁焊接,從而將因油管磨損渣土進入碎石機栗造成的危害降低。
      [0014]所述的一種復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河的泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:所述碎石機為不完全閉合式碎石機,增加了出漿格柵的尺寸由150毫米增加到170毫米,允許直徑150_的直徑石頭通過,從而降低碎石機的負荷。
      [0015]所述的一種復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河的泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:出漿栗P2.1前使用了雙聯(lián)式采石箱,由其在進入P栗之前過濾一部分大直徑卵石,雙聯(lián)型采石箱可以節(jié)約清理卵石的時間。
      [0016]與現(xiàn)有的技術相比,本發(fā)明的優(yōu)點如下:
      [0017]在隧道掘進的過程中,經(jīng)過改造的刀盤刀具布置增加了刀盤刀具綜合使用壽命,減少了滾刀的偏磨,以此降低穿越黃河過程中的風險,減少了換刀次數(shù),節(jié)約了成本;刀盤所加的格柵和碎石機不完全閉合式的破碎方式減小碎石機的負荷,增加了碎石機使用壽命,從而降低了對碎石機的維修次數(shù),降低穿越黃河的又一風險點;雙聯(lián)的采石箱為掘進減少了停機時間,保證了掘進,提高了綜合掘進效率。為了減少大直徑卵石進入開挖倉,在刀盤主副壁位置進行了相應的改造增加了隔板(附圖8),以此來減少大卵石進入,減少碎石機的負荷增加其使用壽命。碎石機油管在長期的卵石磨損下?lián)p壞較大,我們采取了油管外部進行焊接封閉進行保護,從而將因油管磨損渣土進入碎石機栗造成的危害降低。
      【附圖說明】
      [0018]圖1是需要改造的刀具布置圖
      [0019]圖2雙刃滾刀的主視圖
      [0020]圖3雙刃滾刀的俯視圖
      [0021]圖4雙刃滾刀的側視半剖視圖
      [0022]圖5加強型邊緣刮刀的主視圖
      [0023]圖6加強型邊緣刮刀的俯視圖
      [0024]圖7加強型邊緣刮刀側視全剖視圖
      [0025]圖8碎石機不完全閉合式
      [0026]圖9泥水倉出漿格柵
      [0027]圖10管道內(nèi)部耐磨處理的主剖視圖
      [0028]圖11管道內(nèi)部耐磨處理的側視圖
      [0029]圖12雙聯(lián)型采石箱
      【具體實施方式】
      [0030]種復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河的泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,由盾構掘進機刀盤刀具裝置部分、泥水環(huán)流裝置兩大部分組成,其特征是:盾構掘進機面板式的刀盤上的刀具采用較小啟動扭矩的雙刃型滾刀和加強型邊緣刮刀配置,盾構掘進機刀具裝置采用螺絲聯(lián)接結構;根據(jù)刀盤開口率進行布置焊接了加強型的刀盤面板格柵。泥水環(huán)流裝置的出漿系統(tǒng)包括碎石機、泥水室出漿格柵、出漿栗前部雙聯(lián)型采石箱、出漿P栗、出漿管路。這些是出漿系統(tǒng)的主要設備,這些設備相互協(xié)調(diào)配合,這些設備通過管道和泥漿管路上的球閥構成了一個整體裝置。
      [0031]在本區(qū)間富水砂卵石地層,卵石含量較大,含漂石,中粗砂填充對盾構刀具磨損嚴重,對盾構刀具的抗沖擊能力和耐磨性有較高的要求。我們采用了如下(附圖1)刀具配置。
      [0032]—種復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河的泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,盾構掘進機刀具裝置的配置:更換原有的刀具配置,盾構掘進機刀盤邊緣10把單刃滾刀全部更換成18寸雙刃邊緣滾刀(附圖2圖3圖4),刀盤的正面滾刀靠近刀盤外邊緣每個主臂更換I把18寸雙刃滾刀共4把,把正其他正面滾刀全部更換成18寸滾刀;刀盤的邊緣刮刀采用加強型邊緣刮刀(附圖5圖6圖7),從而提高了刀具的耐磨性,提高了刀具綜合使用壽命。
      [0033]泥水環(huán)流裝置主要部分有進漿系統(tǒng)裝置和出漿系統(tǒng)裝置,本發(fā)明所述的是出漿系統(tǒng),泥水出漿系統(tǒng)主要部件包括:碎石機、出漿格柵、雙聯(lián)采石箱、出漿P栗、出漿直徑300_管路。
      [0034]所述刀盤主副壁的格柵裝置部分:在刀盤主副壁位置增加了隔板。為了減少大直徑卵石進入,在8個主輔臂空間增加格柵共16塊,縱向、橫向各8塊,在焊接刀盤進渣口隔板時,要盡量保障隔板在同一個軌跡上,用耐磨焊條進行堆焊,保證焊接質(zhì)量;碎石機油管在長期的卵石磨損下?lián)p壞較大,我們采取了在油管外部進行焊接封閉進行保護,從而將因油管磨損渣土進入碎石機栗造成的危害降低。
      [0035]為了進一步降低碎石機的負荷碎石機為不完全閉合式,增加了出漿格柵的尺寸(由150毫米增加到170毫米,從而降低碎石機的負荷,我們適當見圖5所示)。
      [0036]同時在刀盤主輔臂中間增加了格柵;碎石機油管進行焊接封閉性保護,泥水倉出漿格柵進行加大處理(見附圖9所示);泥水進出漿管道進行了耐磨處理(見附圖10圖11),P2.1出漿栗(該栗把開挖的經(jīng)過改良后渣土抽至地面泥水處理設備)該栗使用了雙聯(lián)型采石箱(附圖12)。
      [0037]為了減小碎石機的在掘進過程中破碎的負荷,我們采用了不完全閉合的碎石機,允許直徑150mm的直徑石頭通過,這樣既減小了碎石機的負荷也充分發(fā)揮了直徑為300_管路的效能。為了減小卵石對碎石機油管的磨損,碎石機的油管我們使用封閉式鋼板焊接進行保護,保證了其綜合使用壽命。
      [0038]在栗前使用了雙聯(lián)式采石箱,在進入P栗之前過濾一部分大直徑卵石,而且雙聯(lián)型采石箱可以節(jié)約清理卵石的時間。
      [0039]刀盤邊緣10把單刃滾刀全部更換成18寸雙刃邊緣滾刀(附圖2圖3圖4),刀盤的正面滾刀靠近刀盤外邊緣每個主臂更換I把18寸雙刃滾刀共4把,把正其他正面滾刀全部更換成18寸滾刀。刀盤的邊緣刮刀采用加強型邊緣刮刀(附圖5圖6圖7)。在更換的雙刃邊緣滾刀時,注意雙刃邊緣滾刀擋圈向內(nèi)安裝,合金柱面向掌子面以此來增加刀具的耐磨性。
      [0040]為了減少大直徑卵石進入,在8個主輔臂空間增加格柵共16塊,縱向、橫向各8塊,在焊接刀盤進渣口隔板時要盡量保障隔板在同一個軌跡上,用耐磨焊條進行堆焊,保證焊接質(zhì)量。
      [0041]泥水環(huán)流系統(tǒng)中在穿越黃河中是我們改造的重要組成部分,泥水環(huán)流系統(tǒng)主要部分有進漿系統(tǒng)和出漿系統(tǒng),本地層主要改造的出漿系統(tǒng)。泥水出漿系統(tǒng)主要部件包括:碎石機、出漿格柵、雙聯(lián)采石箱、出漿P栗、出漿直徑300_管路。
      [0042]為了降低碎石機的負荷我們把泥水倉的出漿格柵改為170mm*170mm,使之為直徑為300_的管道更好的匹配,使粒徑小的卵石直接進入管道。
      [0043]為了進一步減小卵石對掘進過程中的影響,減小出漿栗P栗的磨損,我們在栗前使用了雙聯(lián)式采石箱,在進入P栗之前過濾一部分大直徑卵石,而且雙聯(lián)型采石箱可以節(jié)約清理卵石的時間。
      [0044]為了減小卵石對管道的磨損,增加管道的使用壽命我們對泥漿管道的彎頭和變徑部位及其它重要部位的管路進行了交叉式堆焊處理,增加了其耐磨性和綜合使用壽命。
      [0045]在隧道掘進的過程中,經(jīng)過改造的刀盤刀具裝置增加了刀盤刀具綜合使用壽命,減少了滾刀的偏磨,以此降低穿越黃河過程中的風險,減少了換刀次數(shù),節(jié)約了成本;刀盤所加的格柵和碎石機不完全閉合式的破碎方式減小碎石機的負荷,增加了碎石機使用壽命,從而降低了對碎石機的維修次數(shù),降低穿越黃河的又一風險點;雙聯(lián)的采石箱為掘進減少了停機時間,保證了掘進,提高了綜合掘進效率。為了減少大直徑卵石進入開挖倉,在刀盤主副壁位置進行了相應的改造增加了隔板(附圖8),以此來減少大卵石進入,減少碎石機的負荷增加其使用壽命。碎石機油管在長期的卵石磨損下?lián)p壞較大,我們采取了油管外部進行焊接封閉進行保護,從而將因油管磨損渣土進入碎石機栗造成的危害降低。經(jīng)過實踐證明改造后的刀盤和出漿系統(tǒng)很好的實用了全斷面、高透水性大卵石地層。本發(fā)明對類似地層施工有一定的借鑒意義。
      【主權項】
      1.復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,由盾構掘進機刀盤刀具裝置部分、泥水環(huán)流裝置兩大部分組成,其特征是:盾構掘進機面板式的刀盤上的刀具采用雙刃型滾刀和加強型邊緣刮刀配置,盾構掘進機刀具裝置采用螺絲聯(lián)接結構;根據(jù)刀盤開口率進行布置焊接了加強型的刀盤面板格柵;泥水環(huán)流裝置的出漿系統(tǒng)包括碎石機、泥水室出漿格柵、出漿栗前部雙聯(lián)型采石箱、出漿P栗、出漿管路;這些是出漿系統(tǒng)的主要設備,這些設備相互協(xié)調(diào)配合,這些設備通過管道和泥漿管路上的球閥構成了一個整體裝置。2.根據(jù)權利要求1所述的復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:盾構掘進機刀具裝置的配置:更換原有的刀具配置,盾構掘進機刀盤邊緣10把單刃滾刀全部更換成18寸雙刃邊緣滾刀,刀盤的正面滾刀靠近刀盤外邊緣每個主臂更換I把18寸雙刃滾刀共4把,正面滾刀全部更換成18寸滾刀;刀盤的邊緣刮刀采用加強型邊緣刮刀,確保了刀具的耐磨性和刀具綜合使用壽命;根據(jù)面板式刀盤開口率合理布置了加強型面板格柵,以此減小掘進中卵石的尺寸和降低刀具磨損。3.根據(jù)權利要求1所述的復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:泥水環(huán)流裝置主要有進漿系統(tǒng)裝置和出漿系統(tǒng)裝置,其泥水出漿系統(tǒng)主要部件包括:碎石機、出漿格柵、雙聯(lián)采石箱、出漿P栗、直徑為300_管路。4.根據(jù)權利要求1所述的復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:所述刀盤增設主副臂的格柵裝置部分,在刀盤主副臂位置增加了隔板,為了減少大直徑卵石進入,在8個主輔臂空間增加格柵共16塊,縱向、橫向各8塊;在焊接刀盤進渣口隔板時,要保障隔板在同一個軌跡上,用耐磨焊條進行堆焊,保證焊接質(zhì)量。5.根據(jù)權利要求1所述的復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:所述泥水環(huán)流系統(tǒng)中的碎石機為不完全閉合式碎石機,增加了出漿格柵的尺寸由150毫米增加到170毫米,允許直徑150_的直徑石頭通過,從而降低碎石機的負荷。6.根據(jù)權利要求1所述的復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:在P栗前使用了雙聯(lián)式采石箱,由其在進入P栗之前過濾一部分大直徑卵石,雙聯(lián)型采石箱可以節(jié)約清理卵石的時間。7.根據(jù)權利要求1所述的復雜地質(zhì)環(huán)境下穿越黃河泥水盾構機刀盤和泥水環(huán)流裝置,其特征是:在P栗前使用了雙聯(lián)式采石箱,由其在進入P栗之前過濾一部分大直徑卵石,雙聯(lián)型采石箱可以節(jié)約清理卵石的時間。
      【文檔編號】E21D9/087GK205532616SQ201520836618
      【公開日】2016年8月31日
      【申請日】2015年10月27日
      【發(fā)明人】吳遁, 趙振東, 莊緒良, 黃建軍, 李成威
      【申請人】中鐵十四局集團有限公司
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