[发明专利]一种评判盾构刀盘刀具切削大直径桩基能力的试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及特殊盾构工程技术领域，特别是涉及一种评判盾构刀盘刀具切削大直径桩基能力的试验方法。

背景技术

随着我国各大城市轨道交通工程的蓬勃发展，在城市中心区域修建盾构隧道时，盾构正面遭遇已有建（构）筑物桩基等地下障碍物的情况时有发生。当前处理障碍物桩的方法主要有两种，一种是拆除上部结构后拔桩、开挖竖井后人工凿桩等传统方法，这些传统方法虽然简单、安全，但成本高、影响环境大、工期长；另一种是采用盾构机直接切除桩基的方法，

该方法不用事先拆除原有上部结构物，基本不影响周边环境和交通，节省成本和工期。但由于盾构切桩属于国际范围内的前沿技术，实施难度极高，国外尚没有切桩工程实施，国内虽已积累多干个施工案例，但也基本上局限于切削小直径桩基或小尺寸方桩。

大直径桩基相比小直径桩基，钢筋更粗、更多，混凝土体量也更大。切削大直径桩基时，极易发生合金崩裂过多、刀具磨损严重、推力扭矩过大、难以切断钢筋、钢筋长度不理想、不能有效破除混凝土等问题，施工风险和难度远高于切削小直径桩基。因此，难以依据现有的切削小直径桩基工程经验，评判初步配置的刀盘刀具是否具有直接切削大直径桩基的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种评判盾构刀盘刀具切削大直径桩基能力的试验方法，从而为确定切削大直径桩基是否可行和刀盘刀具是否合理提供依据。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案按以下步骤进行：

步骤1）：将单根或两根大直径桩基的顶端和底端固定在盾构始发洞门上；

步骤2）：按照准备盾构始发工作的常规方式，下吊、组装、调试盾构机，安装反力架和拼装负环管片；

步骤3）：量测各刀具的初始高度以及刀盘（2）背部与盾构前盾的初始相对距离；

步骤4）：根据设置的掘削参数，开展盾构机对大直径桩基的掘削试验，试验完成后，统计以下七个单项指标：刀盘最大变形量、刀具合金崩裂比例、刀具最大磨损量、最大推力值、最大扭矩值、最长的钢筋长度、有无存在混凝土“砼脊”情况；

步骤5）：根据试验结果，评判各个单项指标是否满足盾构刀盘刀具直接切削大直径桩基的要求：

（a）若试验是盾构切削一根大直径桩基，各单项指标的评价标准为：刀盘最大变形量不超过2mm；刀具合金崩裂比例低于10%；根据试验计算的刀具磨损系数，乘以拟将实施的切桩工程的切削轨迹长度后，得到的最大刀具磨损量不超过刀具允许磨损量的70%；最大推力值低于盾构额定推力的30%；最大扭矩值低于盾构额定扭矩的50%；最长的钢筋长度不超过理想排筋长度的15%；不能存在混凝土“砼脊”情况；

（b）若试验是同时盾构切削两根大直径桩基，各单项指标的评价标准为：刀盘最大变形量不超过3mm；刀具合金崩裂比例低于15%；根据试验计算的刀具磨损系数，乘以拟将实施的切桩工程的切削轨迹长度后，得到的最大刀具磨损量不超过刀具允许磨损量的80%；最大推力值低于盾构额定推力的50%；最大扭矩值低于盾构额定扭矩的70%；最长的钢筋长度不超过理想排筋长度的20%；不能存在混凝土“砼脊”情况；

步骤6）：综合评判所用盾构刀盘刀具的切削大直径桩基能力，若以上七项指标均满足，判定该刀盘刀具可以用来直接切削大直径桩基；若以上七项指标的某一项或多项指标不满足，则需要改进当前的刀盘刀具，否则应放弃使用该刀盘刀具直接切削大直径桩基。

所述大直径桩基指直径在1000mm以上的钢筋混凝土桩基。

所述步骤1）中，通过焊接或植筋的方式将大直径桩基的主筋与洞门的钢环、中板梁和底板相连。

所述步骤4）中的掘削参数，推速的范围是1～3mm/min，转速的范围是0.5～1.0rpm。

所述步骤4）中，刀具合金崩裂比例是指崩裂的合金块总数除以所有刀具配备的合金总数；理想排筋长度，指最适宜螺旋输送机排出钢筋的钢筋长度；混凝土“砼脊”情况，指的是由于相邻刀具的轨迹间距不能全覆盖面切削混凝土，从而在两刀之间形成凸起的脊柱，阻碍刀盘进一步掘进。

本发明的有益效果为：

该试验方法可以为确定切削大直径桩基是否可行和刀盘刀具是否合理提供依据。试验简单方便，在盾构现有始发的条件上，固定试验桩后便可进行试验，且不耽误后续施工；试验在露天的无土环境下进行，观察和量测都极为方便。

附图说明

图1是本发明所述的开展切桩试验的平面布置图；

图2是本发明所述的试验桩布置的正视图；

图3是本发明所述的试验桩固定方法的测试图。