[发明专利]一种复合地层盾构掘进施工方法

说明书

本发明公开了一种复合地层盾构掘进施工方法，包括步骤：步骤一、复合地层地质勘探；步骤二、根据复合地层地质情况选取盾构刀具；步骤三、根据复合地层地质情况选择盾构掘进施工模式；步骤四、根据复合地层地质情况选择盾构掘进参数，包括以下步骤：步骤401、计算盾构机的推力；步骤402、计算盾构机的扭矩；步骤五、盾构掘进施工，包括以下步骤：步骤501、盾构掘进方向反馈；步骤502、盾构掘进方向调整。本发明结构简单、设计合理，根据复合地层的变化，合理选取盾构机，正确选取掘进参数，延长刀盘的使用寿命，提高刀盘对复合地层的适应性，保证盾构施工安全、快速、经济的进行，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本发明属于掘进施工方法技术领域，具体涉及一种复合地层盾构掘进施工方法。

背景技术

在大直径盾构硬岩施工中，对刀盘的合理设计是保证施工进度和施工成本的关键性因素。刀盘刀具是掘进过程中实现破碎剥离岩土、渣土过流、界面支护功能的关键部件。刀盘刀具的设计技术是土压平衡盾构机的核心技术之一。盾构在地下开挖中会遇到各种不同地层，从淤泥、黏土、砂层到软岩及硬岩等，复杂地条件下介质物理参数随机变化且差异极大，加之多场耦合作用，使得刀盘受力状态变化剧烈，刀盘系统的切削状况和受力状态极其复杂。刀具布局、刀盘构型、开口位置、开口率等刀盘设计结构直接影响刀盘刀具发热、磨损、切削效率和可靠性，而刀具布局与开口位置的相互制约更增大了刀盘的设计难度。因此如何保证刀盘的使用寿命及地层适应性是盾构施工掘进所必须解决的关键问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种复合地层盾构掘进施工方法，其结构简单、设计合理，根据复合地层的变化，合理选取盾构机，正确选取掘进参数，延长刀盘的使用寿命，提高刀盘对复合地层的适应性，保证盾构施工安全、快速、经济的进行，使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种复合地层盾构掘进施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、复合地层地质勘探：通过在复合地层上钻孔，探明复合地层的地质状况；

步骤二、根据复合地层地质情况选取盾构刀具，包括以下步骤：

步骤201、盾构刀具受力分析：

步骤201、盾构刀具布置：根据复合地层的地质状况安装不同的刀具，刀尖距其中表示复合地层的岩石破碎角，T表示相邻两个滚刀刀尖之间的宽度，H表示滚刀贯入度，根据刀尖距S在刀盘上布置刀具；

步骤202、计算单个滚刀在破碎区的压力P，其中，C表示无量纲系数，δ_c表示复合地层的岩石单轴抗压强度，δ_t表示复合地层的岩石抗拉强度，R表示滚刀半径，φ表示滚刀刀沿与复合地层的岩石的接触角度，

步骤203、计算滚刀所受合力F_t，其中，ψ表示刀尖压力分布系数；

步骤204、计算盾构机实际推力值：盾构机实际推力值F_t'＝mF_t，其中m表示盾构刀盘上安装的滚刀的数量，m为正整数；

步骤三、根据复合地层地质情况选择盾构掘进施工模式：针对复合地层的地质状况选择不同的掘进模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，在硬岩地层中采用欠压模式和土压平衡模式；

步骤四、根据复合地层地质情况选择盾构掘进参数：