[发明专利]一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置及其应用方法

说明书

本发明涉及盾构施工的技术领域，尤其是一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置及其应用方法，包括防护钢板和型钢骨架，防护钢板和型钢骨架均为弧形结构，若干防护钢板可连接成环并安装于盾构的换刀处，若干型钢骨架贴设于防护钢板的内侧并也可连接成环。本发明的优点是：防护钢板和型钢骨架的单个设计，可通过工厂化生产，有效地减少现场制作时间，并且可以减少施工现场噪音等污染；通过将单个防护钢板和单个型钢骨架分别连接组装成闭环结构，刚度较高，可以在浅覆岩层盾构换刀时防止落石的掉落，保证施工人员的安全。

技术领域

本发明涉及盾构施工的技术领域，尤其是一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置及其应用方法。

背景技术

现阶段我国轨道交通建设蓬勃发展，盾构法作为地下隧道修建的主要可选工法并大量采用，而在砂卵石、岩层等地区盾构长距离掘进过程，刀具磨损不可避免。为保证掘进效率每间隔一定距离便采取换刀，而岩层地区地质稳定性较好，普遍采用常压换刀。但是浅覆岩层地区常压换刀过程落石现象突出，不采取防护措施时对于换刀工作人员危险性较大，伤亡事故时有发生。为了保证浅覆岩层地区常压换刀安全，亟待开发一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置。中国专利CN205370577U公开了一种盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固结构采用地层加固然后在地面施做工作井的方法换刀，中国专利CN207934897U公开了一种盾构换刀地连墙加固机构，通过预先在盾构需要换刀处通过布置加固结构保证换刀安全。但是以上方法投资大且受周边环境限制等问题，并未涉及在浅覆岩层盾构换刀时防止落石的防护。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置及其应用方法，该防护装置通过将单个防护钢板和单个型钢骨架分别连接组装成闭环结构，刚度较高，可以在浅覆岩层盾构换刀时防止落石的掉落，保证施工人员的安全。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置，用于保证在浅覆岩层中盾构常压换刀的安全，其特征在于：包括防护钢板和型钢骨架，所述防护钢板和所述型钢骨架均为弧形结构，若干所述防护钢板可连接成环并安装于所述盾构的换刀处，若干所述型钢骨架贴设于所述防护钢板的内侧并也可连接成环以对成环的所述防护钢板进行支撑。

所述防护钢板沿其弧宽方向的两侧分别对称设置有两第一凸台和两第二凸台，两所述第一凸台和两所述第二凸台均设于所述防护钢板的长度方向上并且两所述第二凸台均设于两所述第一凸台间，相邻的所述第一凸台和所述第二凸台间各设有第一凹口，两所述第二凸台间设有第二凹口；所述型钢骨架为空心结构，所述型钢骨架沿其弧宽方向的两端各设有一接头钢板。

所述第二凸台上开设有螺栓孔，每两相邻的所述防护钢板间通过螺栓固定并连接成封闭的环体结构。

所述第一凹口和所述第二凹口内均安装有所述型钢骨架，每两相邻的所述型钢骨架间通过所述接头钢板连接成封闭的环体结构，所述接头钢板设于所述防护钢板内侧的中部。

所述防护钢板和所述型钢骨架采用错缝拼接，即连接成环的所述防护钢板的拼接缝与连接成环的所述型钢骨架的拼接缝相错布置。

一种涉及上述的适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置的应用方法，其特征在于：所述应用方法包括如下步骤：

按盾构施工中现场掌子面前的宽度加工制作与其相适配弧宽的防护钢板；

在所述防护钢板上按要求加工第一凸台、第二凸台、第一凹口和第二凹口，并在第二凸台上预留螺栓孔；

通过所述盾构的刀盘开口将所述防护钢板运抵所述刀盘前方，利用所述螺栓孔置入螺栓将所述防护钢板连接成环；

通过所述刀盘开口将型钢骨架运抵所述刀盘前方，之后将所述型钢骨架通过所述第一凹口和所述第二凹口沿所述防护钢板的环向布置，并且所述型钢骨架间通过所述接头钢板进行连接；