[发明专利]盾构在硬岩掘进中卡机后的破岩脱困装置及卡机处理方法

说明书

本发明公开了一种盾构在硬岩掘进中卡机后的破岩脱困装置及卡机处理方法，属于盾构施工技术领域。一种盾构在硬岩掘进中卡机后的破岩脱困装置，包括破岩刀箱安装座、扩挖破岩刀具、切口伸缩调距环，破岩刀箱安装座固定连接在盾构机的刀盘内侧上，扩挖破岩刀具通过螺栓可拆卸地固定在破岩刀箱安装座上，并且扩挖破岩刀具对应位于盾构机的前盾切口位置，扩挖破岩刀具的倾斜角度与刀盘上的保径刀的倾斜角度一致，切口伸缩调距环包括切口环、伸缩调距环，切口环通过伸缩调距环可拆卸地与盾构机的前盾前端连接。本发明通过改变切口结构，可使进入切口后的缩颈凸岩暴露到可处理工作面位置，并通过安装的扩挖破岩刀具破除，极大地节省了卡机处理时间及处理费用。

技术领域

本发明涉及一种盾构在硬岩掘进中卡机后的破岩脱困装置，属于盾构施工技术领域。本发明还涉及利用所述破岩脱困装置的盾构设备在硬岩地层掘进中卡机的处理方法。

背景技术

随着国内经济的快速发展，各地公共交通建设蓬勃发展，各城市对地铁的需求也越来越迫切，伴随着城市地铁建设量的增多，地铁施工中遇见的困难逐渐增多，尤其是在地质情况复杂的地区，对设备要求也越来越高。为了兼顾多种不同地层，设备生产厂家制造出多模式的盾构机，但随着功能的增加，设备仅能对常规的地层有较好的适应性，在极端地层，如TBM/土压平衡双模式盾构在软硬相接地层中遇到极硬岩地层就会导致设备掘进效率低下、刀具磨损过快、刀具异常磨损机率增大，极端情况下会发生刀具偏磨导致卡机及设备关键部位异常损坏等严重事件的发生。

如附图1所示，TBM/EPB双模式盾构中，盾构机为保护主驱动一般设计前盾切口耐磨环比刀盘外圆保护刀略大，虽然保径刀开挖直径比切口直径大，但保径刀开挖轮廓线距离切口有一定距离(60cm)，若保径刀偏磨会导致设备开挖直径逐渐减小，而刀盘外圆保护刀直径又比切口直径小，开挖直径不足不能及时体现出来，不能及时反映出开挖轮廓与盾体的相对关系，若开挖直径介于刀盘外圆保护刀直径与盾体直径之间，则会导致欠挖岩层通过外圆保护刀后卡在前盾切口位置。欠挖岩层在圆环外部难以处理，若盾构长时间施工，前盾切口位置变形使部分欠挖位置进入前盾后部卡住盾体，则常规方法无法处理只能在刀盘前端爆破反掏破岩层脱困，卡机处理时间往往在一个月以上，严重影响施工进度，增加了施工成本。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种结构简单、能够缩短卡机处理时间、降低卡机施工成本的盾构在硬岩掘进中卡机后的破岩脱困装置。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种盾构在硬岩掘进中卡机后的破岩脱困装置，其特征是：包括破岩刀箱安装座、扩挖破岩刀具、切口伸缩调距环，所述破岩刀箱安装座固定连接在盾构机的刀盘内侧上，所述扩挖破岩刀具通过螺栓可拆卸地固定在所述破岩刀箱安装座上，并且所述扩挖破岩刀具对应位于盾构机的前盾切口位置，所述扩挖破岩刀具的倾斜角度与刀盘上的保径刀的倾斜角度一致，所述切口伸缩调距环包括切口环、伸缩调距环，所述切口环通过所述伸缩调距环可拆卸地与盾构机的前盾前端连接。

本发明中，通过设计切口伸缩调距环，改变了切口结构，正常掘进施工时，切口伸缩调距环处于最长状态，卡机时可将伸缩调距环拆除，可使进入切口后的缩颈凸岩暴露到可处理工作面位置；卡机时，安装扩挖破岩刀具后，利用设备自身动力，通过刀盘转动可带动扩挖破岩刀具转动对缩颈凸岩进行破岩扩挖，帮助设备脱困。正常掘进施工时，扩挖破岩刀具拆除，切口伸缩调距环处于最长状态。双模盾构设备在掘进完整性较好的硬岩地层时，由于贯入度底，掘进速度慢，往往会导致掘进下来的岩块在土仓里磨成粉末状沉积在土仓底部，包裹住螺旋机头，加速了螺旋机磨损，同时也导致设备出渣困难，本发明中设置的破岩刀箱安装座，在设备正常掘进过程中起到了主动搅拌棒的作用，可搅动螺旋机前部渣土，减少螺旋机磨损，更利于螺旋机出渣。

进一步的，为提高破岩刀箱安装座在设备正常掘进过程中对渣土的搅动作用，所述破岩刀箱安装座延伸至土仓内。

进一步的，所述扩挖破岩刀具采用的刀具为18寸窄刃刀具，刀刃型为R9的圆弧刃。