[发明专利]一种穿越呈倾斜状上软下硬地层盾构刀盘刀具的调配方法

权利要求书

1.一种穿越呈倾斜状上软下硬地层盾构刀盘刀具的调配方法，其特征在于：在盾构刀盘（1）上设置有刀具系统，刀具系统包括多组中心刀（2），在盾构刀盘（1）的四个方向呈十字形设置四组破岩刀（3），中心刀（2）、破岩刀（3）为可更换结构，四组破岩刀（3）中的每只破岩刀（3）的左右两侧分别设有一只刮刀（5），盾构刀盘（1）上螺旋布置多个边刀（4），盾构刀盘（1）上连接有管路系统，管路系统包括泡沫输送管、超前注浆管和膨润土输送管，其中泡沫输送管与设置在盾构刀盘（1）上的泡沫输送管出口（6）连接，超前注浆管与设置在盾构刀盘（1）上的超前注浆口（7）连接，超前注浆管与设置在盾构刀盘（1）上的膨润土输送管，实现盾构正常掘进过程中的渣土改良和换刀时的超前注浆加固和掌子面泥膜构建；

具体的调配方法包括：

当探测到盾构机前进方向的地层为上软下硬地层时，所述的上软下硬地层之间分层线为倾斜状态，盾构机推进先接触全软地层，随着盾构机的前进，盾构机的盾构刀盘（1）从下方开始逐渐接触上软下硬的地层分层线，随着盾构机的推进地层分层线从盾构刀盘（1）的下方逐渐向上移动，硬地层随着分层线逐渐增多，软地层逐渐减少直至从盾构机前方形成的掌子面完全消失，此时盾构机完全进入硬地层施工；

当盾构到达上软下硬地层前，盾构刀盘（1）处于全软地层，此时盾构刀盘（1）中心刀（2）采用撕裂刀，破岩刀（3）采用切刀，边刀（4）采用刮刀（5）；

当盾构机刚推进至上软下硬地层分层线时，首先，采用超前注浆管向上部软地层注浆，然后利用膨润土输送口（8）排出掌子面积水，注入膨润土，形成掌子面泥膜；最后，将盾构刀盘的中心刀（2）更换为双刃中心滚刀，破岩刀（3）位置更换为单刃镶齿滚刀，边刀（4）采用刮刀（5）进行盾构推进；

当盾构机离开上软下硬地层完全进入全硬地层后，通过膨润土输送口（8）排出掌子面积水，注入膨润土，形成掌子面泥膜；将破岩刀（3）位置的单刃镶齿滚刀更换为普通单刃滚刀，中心刀（2）采用双刃中心滚刀不变、边刀（4）采用刮刀（5）不变继续推进；

在盾构刀盘（1）上分别设有与泡沫输送管、超前注浆管、膨润土输送管连通的泡沫输送管出口（6）、超前注浆管出口（7）和膨润土输送管出口（8）；

其中泡沫输送管出口（6）设有五处，分别设置在盾构刀盘（1）上的45°、225°倾角线上距圆心各R/3左右位置处，135°、315°倾角线上距圆心各R/2左右处，270°倾角线上距圆心R左右位置处各设一个泡沫输送管出口（6），用以确保在刀盘旋转前进过程中实现渣土改良；

超前注浆管出口（7）设有十处，分别设置在盾构刀盘（1）的12:30、1:30、2:30、3:30、4:30、7:30、8:30、9:30、10:30、11:30方向靠近盾构刀盘边缘处，用以超前注浆稳定掌子面；

膨润土输送管出口（8）设有七处，其中四处膨润土输送管出口（8）设置在盾构刀盘（1）上部的1：00、2：00、9：30、10：30方向距圆心R/2处，三处膨润土输送管出口（8）设置在盾构刀盘（1）下部距水平轴线1m~2m范围内，输送膨润土，利于掌子面泥膜形成；

边刀（4）使用的刮刀切削面设计有碳钨合金齿，增强耐磨，切割软土，清理渣土；边刀（4）在盾构刀盘（1）上布置中采用阿基米德螺旋线布置方法，螺旋布刀利于盾构工作面排渣，液流畅通，钻头工作平稳，不会产生谐振现象；边刀（4）随着盾构刀盘（1）旋转前进做类似匀速直线和匀角速度旋转运动，符合阿基米德螺线的轨线规律，避免盾构面底留有岩墙。

2.根据权利要求1所述穿越呈倾斜状上软下硬地层盾构刀盘刀具的调配方法，其特征在于：盾构刀盘（1）上的破岩刀（3）数量为20只，紧邻破岩刀（3）的刮刀（5）数量为40只，边刀（4）数量为12只。

3.根据权利要求1所述穿越呈倾斜状上软下硬地层盾构刀盘刀具的调配方法，其特征在于：盾构刀盘（1）上中心刀（2）为上下设置的3组，中间一组的中心刀（2）为4只撕裂刀构成，上下两侧的中心刀（2）为2只撕裂刀构成。