一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚的制作方法

本发明属于沉井施工领域，具体涉及一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚。

背景技术：

近年来，随着城市的土地资源紧缺和规划理念升级，城市地下空间领域发展十分迅速，在城市地下空间工程中，盾构、TBM等水平向施工装备发展已较为成熟，但在地下停车库、盾构始发井、深隧竖井等地下竖向工程施工中，几乎仍采用人工井下开挖的传统施工方式，生产方式粗放，工作效率低，且施工人员的安全隐患极大，亟待研发一种全新的竖井机械施工方法，实现地下竖井建设中打井不下井、施工快速的目的。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的技术问题，本发明公开一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，在刃脚壁后设储浆台阶，在刃脚上设置滑槽、孔道，刃脚和掘进机、提吊设备配合使用，实现地下竖井建设中打井不下井、施工快速的目的。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

所述的一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，包括刃脚，还包括储浆台阶、孔道、刃脚踏面、注浆孔、排浆孔、滑槽、刃脚斜面，刃脚外壁为台阶结构，在台阶处设有储浆台阶，在储浆台阶的下方沿圆周方向均匀间隔设有若干竖向的台阶预留孔槽，在储浆台阶以上的刃脚的侧壁上间隔设有若干贯穿侧壁的注浆孔、排浆孔,在刃脚内壁的下部沿圆周方向均匀间隔设有若干竖向滑槽，刃脚踏面设置在刃脚下端部，在刃脚踏面和刃脚内壁下端之间设置有倾斜的刃脚斜面，在刃脚斜面上沿圆周方向均匀间隔设置有若干凹槽，在刃脚下部沿圆周方向均匀间隔设有若干贯穿刃脚侧壁的倾斜孔道，孔道的上端口与台阶预留孔槽的底部连通，孔道的下端口与凹槽的底部连通。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，注浆孔、排浆孔均设置为上下两层呈梅花型布置。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，孔道与刃脚外壁相接的部位设置为圆弧状。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，储浆台阶的宽度为10~20cm。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，储浆台阶的高度2~3m。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，在刃脚内壁的下部沿圆周方向均匀间隔设有三个竖向滑槽，三个竖向滑槽均为开口朝上的U形槽。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，在刃脚下部沿圆周方向均匀间隔设有六个倾斜孔道。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，在凹槽的底部均螺栓固定有锚板，在锚板上间隔设置有若干楔形孔。

由于采用上述技术方案，本发明具有下述有益效果：

1、本发明中在刃脚外壁设有储浆台阶，在储浆台阶以上刃脚外壁和壁后岩土体之间形成壁后泥浆槽，通过注浆孔向泥浆槽内注入泥浆润滑降低壁后摩阻力辅助沉井下沉，在注浆孔下方设置排浆孔，方便施工结束时润滑剂的替换；

2、本发明中在刃脚内设置孔道，在刃脚斜面设置凹槽，并在凹槽内预设锚板，方便提吊设备钢绞线的通过及固定，提吊设备将刃脚提升至距预挖工作坑底一定的距离的位置，方便掘进机的开挖；

3、本发明中在刃脚内壁设置滑槽，在掘进机提吊下沉时一方面起到导向作用，另一方面防止掘进机架转动；

4、本发明结构紧凑合理，使用方便。

附图说明

图1为本发明剖视结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为本发明中锚板的剖视图；

图4为本发明中注浆孔、排浆孔的分布示意图；

图中：1、储浆台阶；2、台阶预留孔槽；3、孔道；4、刃脚踏面；5、刃脚；6、注浆孔；7、排浆孔；8、滑槽；9、凹槽；10、锚板；11、刃脚斜面；12、提吊设备；13、掘进机；14、楔形孔 。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。

结合附图1-4所述的一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，包括刃脚5，还包括储浆台阶1、孔道3、刃脚踏面4、注浆孔6、排浆孔7、滑槽8、刃脚斜面11，刃脚5外壁为台阶结构，在台阶处设有储浆台阶1，在储浆台阶1以上刃脚5外壁和壁后岩土体之间形成壁后泥浆槽，在泥浆槽内注入泥浆润滑降低壁后摩阻力辅助沉井下沉，在储浆台阶1的下方沿圆周方向均匀间隔设有若干竖向的台阶预留孔槽2，在储浆台阶1以上的刃脚5的侧壁上间隔设有若干贯穿侧壁的注浆孔6、排浆孔7,注浆设备通过注浆孔6向泥浆槽内注入泥浆润滑剂，在刃脚5内壁的下部沿圆周方向均匀间隔设有若干竖向滑槽8，滑槽8在掘进机13开挖下沉的过程中起导向作用，刃脚踏面4设置在刃脚下端部，在刃脚踏面4和刃脚5内壁下端之间设置有倾斜的刃脚斜面11，在刃脚斜面11上沿圆周方向均匀间隔设置有若干凹槽9，在刃脚下部沿圆周方向均匀间隔设有若干贯穿刃脚侧壁的倾斜孔道3，孔道3的上端口与台阶预留孔槽2的底部连通，孔道3的下端口与凹槽9的底部连通。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，注浆孔6、排浆孔7均设置为上下两层呈梅花型布置。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，孔道3与刃脚外壁相接的部位设置为圆弧状，保证提吊钢绞线的线形过渡，不至于产生过大的应力集中。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，储浆台阶1的宽度为10~20cm，作为沉井壁后润滑剂的储浆台阶。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，储浆台阶1的高度2~3m，增大润滑剂的渗流路径，防止润滑剂与沉井内部泥浆贯通。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，在刃脚内壁的下部沿圆周方向均匀间隔设有三个滑槽8，本发明配套使用的掘进机13的机架有3个支撑臂，3个支撑臂上的挂钩分别与3个液压绞车连接吊住掘进机13的三臂式掘进机架，在三臂式掘进机架沿滑槽8向下滑动时，三个滑槽8一方面起到导向作用，另一方面防止三臂式掘进机架转动。

所述一种适用于掘进机开挖下沉的沉井刃脚，在刃脚下部沿圆周方向均匀间隔设有六个倾斜孔道3，在凹槽9的底部均螺栓固定有锚板10，在锚板10上间隔设置有若干楔形孔14，提吊设备12的钢绞线束依次穿过台阶预留孔槽2、孔道3、楔形孔14，最后固定在锚板10上。

本发明的工作过程如下：

沉井刃脚5下沉时，首先进行提吊设备12的提吊钢绞线穿束和锁定，将钢绞线穿过穿芯式液压缸，通过润滑剂沟槽后经沉井刃脚5的预留孔道3，采用锚板10锁紧于上述刃脚斜面11的凹槽9内，钢绞线穿束完成后进行预张拉，使得每根钢绞线的受力状态相同、松紧程度一致，保证沉井下沉时的稳定性和可控制性，提吊设备12将刃脚5通过穿芯式液压缸提升至距预挖工作坑底一定的距离的位置，提升完成后，将掘进机13吊装至上述井内滑槽8中，掘进机13的三臂式掘进机架沿滑槽8向下滑动，滑槽8一方面起到导向作用，另一方面防止三臂式掘进机架转动；

向泥浆槽内注入泥浆润滑时，注浆设备通过注浆管道经注浆孔6向泥浆槽内注入泥浆润滑剂，在刃脚5下沉过程中，应不断补充润滑剂浆液，使泥浆面保持在地表周围以上0.1-0.3m，起到减小沉井下沉阻力和维持土壁稳定的作用，沉井封底后，为使沉井稳定，应及时恢复土对井壁的固有作用，速将润滑剂沟槽内的浆液进行置换，置换方法是在沉井下沉完毕之前，先将上述排浆孔7堵塞或安装阀门，待沉井下沉封底后，疏通排浆孔7，排出浆液，再用水泥浆或水泥—水玻璃浆充填壁后泥浆槽。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。