[发明专利]一种盾构机的改良型浓泥式掘进工法

说明书

本发明涉及一种盾构机的改良型浓泥式掘进工法，通过在掘削仓室内生成具有高流动性、高膨胀性的均匀液态高纯度泥浆；以及短时间搅拌力加倍实现掘进速度比过去单刀具型快3倍的高速掘进；通过2个位置的排土口断续地进行机内外排土，实现减少地面的总排土量、降低推进力、还能使空隙土质的土压安定化；通过自动加吸装置以及真空输送装置，将以前疏通堵塞时经常发生的事故率降为0，也可以不需要中继泵就实现2000m的超长距离输送；自动加吸装置以及真空输送排泥方式不仅工作量小，而且安全性高，可带动隧道内强制换气，杜绝隧道内瓦斯等有害气体危害的发生。

技术领域

本发明涉及一种隧道施工方法，尤其是一种盾构机(含顶管机)的改良型泥浓式掘进工法。

背景技术

目前，我国大部分城市隧道建设采用土压平衡盾构施工，这种方法较为适宜于以细颗粒为主、透水性较小且扰动后易于形成塑性流动状态的地层，与泥水加压盾构相比造价也可便宜30％左右。但当盾构区间大部分段落为细颗粒土地层而局部存在渗透性较大的粗砂及砂砾石地层时，土压平衡盾构的大透水性的段落不能很好的保持开挖面的稳定，易于造成开挖面失稳坍塌以及地表塌陷等事故。如果因为局部段落出现大透水性地层而全区间采用泥水加压盾构，则会造成工程造价大幅上升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种盾构机(含顶管机)的改良型泥浓式掘进工法。

本发明所采用的技术方案为：一种盾构机的改良型浓泥式掘进工法，包括以下步骤：

1)在掘进机的前端装备不同驱动并用型的泥浆离心搅拌装置；所述的泥浆离心搅拌装置包括主刀和破碎刀；

2)主刀刀翼正向旋转产生的搅拌力与破碎刀刀翼反向旋转产生的搅拌力一起正反作用，在掘削仓室内产生强烈的W型漩涡，并产生具有流动性的高纯度泥浆；短时间内可以生成良好流动性的高纯度泥浆，便于在短时间内使用真空输送装置将其排出。使用了短时间搅拌力加倍法的泥浓式掘进工法能实现掘进速度比过去单刀具型快3倍的高速掘进。

3)土压管理：下限压为地下水压+0.02MPa，上限压为地下水压+0.06MPa；高纯度泥浆凭借上限压和下限压的0.04MPa的压力差，第一波排泥是当达到上限压时从多个位置的排泥口向机舱外压出，形成向盾尾密封和周围地层的浸透流，填充推进施工中周边地层空隙，提前抑制地盘下沉；

4)第一波排泥完成后，后一波排泥通过排泥阀(10)，用压力差法把压力排出到压力下限范围内；

5)后二波排泥中利用掘削仓室内的大气压力配合自动加吸装置一边加压空气一边用地面上的真空发生装置的吸力进行吸泥。利用自动加吸装置和按压力配合使用的方法，排土移动的输送速度即使在长距离和有高低差的情况下也能保持7.0m/s～9.0m/s的速度，也可以不需要中继泵就实现2000m的超长距离输送。

进一步的说，本发明所述的主刀的驱动采用外周驱动或中间驱动型，旋转方向为左旋或右旋；所述的破碎刀的驱动采用中心轴驱动，旋转方向为左旋或右旋；旋转方向依据操作不同，可以实现正反向旋转。所述的主刀的刀具形状是针对掘进方向的后退翼形，破碎刀的刀具形状是搅拌效率优秀的15°～30°斜角形的前进翼形；所述的主刀和破碎刀组成后退翼·前进翼型W刀具组；所述的主刀的中心轴从前端延伸至后面的隔板为止；机内的不同驱动对应中心轴呈环状排列，经由行星齿轮在隔板的中心部向主刀侧0.2～0.3米的传动轴的外周位置上形成多层构造，外芯轴传动轴呈环状，以环状外芯轴传动轴为台座，使用和主刀不同的独立驱动，翼长被覆盖板包在内部；破碎刀的多个刀翼旋转时，外芯轴传动轴呈直线排列。

再进一步的说，本发明所述的自动加吸装置利用每秒2～3次断续的气压来进行自动投入；所述的高纯度泥浆为坍落度28cm、比重1.8、粘度45sec。

再进一步的说，本发明所述的主刀内部的泥水喷射口安装了逆止阀，能从中心位置及外周位置多个点喷射出泥水。