[发明专利]一种盾构机卡盾后的脱困方法

说明书

为了解决现有技术中盾构机卡盾后的脱困问题，本发明提出了一种盾构机卡盾后的脱困方法，利用钻机在刀盘与掌子面之间钻孔，形成满足人员进入的空间；人员进入到刀盘与掌子面之间的空间后，采用钻孔与松动爆破，在刀盘前面形成作业台阶；在该作业台阶内，先径向扩大洞径，再沿盾体外侧反向回掏，以盾体圆心向顶拱方向形成角度逐渐增大的扇形范围，并在该范围为120度、150度以及180度时进行试推，直至盾构机脱困。本发明所述的方法仅仅进行钻孔操作，与钻爆支洞相比，具有成本低，施工时间短的优点。

技术领域

本发明涉及盾构机领域，尤其涉及一种盾构机在施工中卡盾后的脱困方法。

背景技术

盾构机是现有常用的隧洞构建的主要设备。在根据现场的实际测量、开挖情况以及刀盘的刀具布置，盾体被卡的主要原因分析如下：

（1）管理原因

依据盾构机采购合同，隧洞进、出口各1km盾构机掘进由设备厂家人员负责操作，在施工中应定时对刀盘和刀具损坏情况进行检查，以防止边滚刀磨损超限。但在日常施工过程中，由于管理不当，项目部人员与设备厂家技术服务人员沟通不及时，配合不默契，并未定时对刀盘和刀具损坏情况进行检查，盲目追赶进度，以致造成边滚刀磨损超限，使开挖直径变小造成前盾被卡。

（2） 操作不当，盾构机姿态调整较大

盾构机司机在操作过程中，掘进参数设置不合理，盾构姿态调整较大。如隧洞出口沿纵坡1/2500，即盾构姿态呈上坡趋势，但盾构机掘进监控界面显示为负值，399环垂直姿态前盾实测最大为-73mm，前盾调整值-5mm，中盾实测值-69mm，中盾调整值-12mm，尾盾实测值-48mm, 尾盾调整值-9mm（详见表2）。发现掘进困难时，盾构机司机未停机检查，未深入分析问题原因，未制定切实有效措施，而是抱有侥幸心理，强行推进，结果推力过大造成滚刀螺栓松动，压块脱落，滚刀整体回退，掘进直径变小，最终造成前盾被卡。此前在386环时启用了超挖刀，在掘进400环时超挖刀被卡，说明岩石坚硬程度超出预期，然后收回超挖刀，在以后的掘进中未再使用超挖刀。

表1 390环到399环的姿态调整对比

（3）刀盘刀箱适应性不够

刀盘滚刀在平均推力1400t时，发生螺栓松动，压块脱落，边滚刀整体回退，导致开挖直径变小。脱卡后，采用正常平均推力600t推进，平均速度控制在10mm/min，扭矩控制在500KN·M，每环推进结束后进行开仓检查，发现每环总有两个以上刀具螺栓松动，螺栓断裂现象频繁发生，经分析由于地质强度软硬岩层交替出现，在盾构推力的作用下，引起刀盘刀具异常振动，最终造成固定刀具的螺栓产生疲劳积累性松动和变形，然后采取钢筋焊接刀具螺栓，情况有所改善，但未从根本上解决问题，螺栓松动仍然频繁发生，严重时由于螺栓屈服强度到达到极限，最终导致出现中心双刃滚刀螺栓断裂，压紧斜块脱落问题。

现有的，为了盾构机脱困，采用的手段有：

方案1：从隧洞顶部钻孔至盾构机刀盘前面，之后向反方向清除卡盾周边的围岩脱困，但此方案缺点是埋深45m，施工难度大，且破坏竖井周边的树林和植被；

方案2：从隧洞侧面人工钻爆支洞至盾构机刀盘前面，经现场实测支洞距掌子面约480m，距离长，施工时间较长，投资较大；

可见，现有技术中，对盾构机脱困没有太好的方法，如果施工中遇到卡盾问题，不但影响工期，而且进一步增加了施工投入。

发明内容

为了解决现有技术中盾构机卡盾后的脱困问题，本发明提出了一种盾构机卡盾后的脱困方法。