一种大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法与流程

本发明涉及刀盘修复，具体涉及一种大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法。

背景技术：

1、地铁建设快速发展，城市地下空间利用率逐年增加，隧道埋深和开挖洞经也随之增加，盾构推进不可避免的遇到软硬不均地层，相对于其他地层，软硬不均地层的掘进对盾构机刀具、刀盘的损伤更大；实际施工中因为对地下条件了解有限、地层突变、盾构机选型、操作人员不熟练等原因会造成刀盘损坏(焊缝开裂、刀圈崩裂、刀盘变形等)，当刀盘结构磨损、开裂、变形严重时就需要进行修复；刀盘中心区损坏需要根据实际情况割除被破坏的结构、构件，铆焊新的刀梁、刀箱及刀座等结构，以保证后续正常掘进；然而刀盘中心区位于地层隧道的开挖前端，其空间狭窄，且隧道稳定差、易坍塌，使得刀盘的修复难度大，安全可靠性低。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种安全可靠的直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、提供一种大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其包括以下步骤：

4、s1：在刀盘前方地层隧道的延伸方向上间隔设置若干排地质勘察孔，并通过地质勘察孔探明刀盘前方的地层条件；

5、s2：对盾构机周围的地层隧道进行注浆加固，以使盾构机常压开仓；

6、s3：剖出刀盘中心区的损伤部分；

7、s4：在刀盘前方地层隧道内开挖洞室，并对洞室进行支护后，搭建操作平台；

8、s5：按照原有刀盘的结构形式焊接新刀盘；

9、s6：在刀盘中心区增设磨损检测装置；

10、s7：对新刀盘以及焊缝进行监测评估，并在合格后焊接耐磨板。

11、进一步地，步骤s2具体包括：

12、s21：向盾构机的径向孔注入惰性化学浆，并使惰性化学浆包裹盾体；在盾尾注入化学浆；

13、s22：在脱出盾尾的地层隧道管片上依次向后方施作止水环；

14、s23：对盾体上方的土体进行地面注浆固结后，进行常压开仓。

15、进一步地，惰性化学浆采用磷酸-硅酸钠溶液，且磷酸、硅酸钠和水的配比是0.05：1：1。

16、进一步地，步骤s4具体包括：

17、s41：在地层隧道的掌子面上间隔布置若干用于探测前方围岩情况的检测孔，且检测孔开设深度大于洞室的开挖深度；

18、s42：根据刀盘修复所需的操作空间开挖圆形或拱形结构的洞室；

19、s43：采用快速水泥抹平洞室四周的开挖面，在开挖面上铺设支护模板并用膨胀螺栓固定，并在洞室设置若干门形架进行支撑；

20、s44：在刀盘中心处焊接操作平台。

21、进一步地，在步骤s42中采用逐次开挖预设掘进深度的洞室，直至洞室达到所需的开挖深度；其中，洞室开挖预设掘进深度的方法包括：

22、s421：先对洞室的外轮廓进行钻孔施工，若钻孔地层中存在夹层，则在钻孔上预埋钢管并进行注浆加固；

23、s422：对洞室外轮廓内的掌子面进行阵列式钻孔；

24、s423：破除钻孔与钻孔之间的连接岩柱，并整平掌子面。

25、进一步地，步骤s5具体包括：

26、s51：在刀盘中心区定位铆焊中心结构件；

27、s52：定位铆焊中心刀座和正面刀座；

28、s53：焊接中心泡沫管路和切刀刀座。

29、进一步地，步骤s51具体包括：以原刀梁为基准拉出中心线，以中心线为基准检测中心结构件的位置尺寸；中心结构件与原有刀盘平面保持平齐；水平尺检测中心结构件的垂直度和角度；中心结构件铆焊完成后，加装工艺板，并在工艺板上标记刀盘圆心。

30、进一步地，步骤s52具体包括：以相邻的正面刀座为基准铆装定位中心刀座和其余的正面刀座；焊接正面刀座的保护块和背面支撑板；割除刀座连接板，并打磨中心刀座和正面刀座的两侧面；

31、进一步地，步骤s53具体包括：将新的中心泡沫管路与原割断管路进行对焊，并对中心泡沫管路进行压力测试，直至无泄漏；切刀刀座以相邻的切刀刀座进行定位焊接，高度方向以正面刀座的装刀面做基准定位。

32、进一步地，步骤s6中的磨损检测装置包括位于刀盘中心平面上的条状油管和一端位于刀盘中心平面上的点状油管，条状油管和点状油管内设置有液压油和用于检测油压的检测装置，检测装置与报警装置电性连接。

33、本发明的有益效果为：

34、1.本方案的损伤修复方法适用于盾构机掌子面为微风化花岗岩且岩层较为完整的大直径盾构刀盘中心区损伤修复施工；同时采取地层隧道补勘、注浆加固、常压开仓、洞室开挖及支护、搭建操作平台等方式，降低刀盘的修复难度，并提高修复过程中的安全可靠性。

35、2.本方案不用地面占道施工，避免了前期工程协调难度大、对周边环境影响大(扬尘、噪音、水污染)等问题；在刀盘前开挖洞室，相对于地面开挖竖井具有工程量小、施工成本低、施工周期短等优势。

36、3.在刀盘中心区增设磨损检测装置，在参数明显变化时及时发现刀盘损伤情况，及时采取措施，避免刀盘、刀具的损伤进一步恶化。

技术特征：

1.一种大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，步骤s2具体包括：

3.根据权利要求2所述的大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，所述惰性化学浆采用磷酸-硅酸钠溶液，且磷酸、硅酸钠和水的配比是0.05：1：1。

4.根据权利要求1所述的大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，步骤s4具体包括：

5.根据权利要求4所述的大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，在步骤s42中采用逐次开挖预设掘进深度的洞室，直至洞室达到所需的开挖深度；其中，洞室开挖预设掘进深度的方法包括：

6.根据权利要求1所述的大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，步骤s5具体包括：

7.根据权利要求6所述的大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，步骤s51具体包括：以原刀梁为基准拉出中心线，以中心线为基准检测中心结构件的位置尺寸；中心结构件与原有刀盘平面保持平齐；水平尺检测中心结构件的垂直度和角度；中心结构件铆焊完成后，加装工艺板，并在工艺板上标记刀盘圆心。

8.根据权利要求6所述的大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，步骤s52具体包括：以相邻的正面刀座为基准铆装定位中心刀座和其余的正面刀座；焊接正面刀座的保护块和背面支撑板；割除刀座连接板，并打磨中心刀座和正面刀座的两侧面。

9.根据权利要求6所述的大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，步骤s53具体包括：将新的中心泡沫管路与原割断管路进行对焊，并对中心泡沫管路进行压力测试，直至无泄漏；切刀刀座以相邻的切刀刀座进行定位焊接，高度方向以正面刀座的装刀面做基准定位。

10.根据权利要求1所述的大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其特征在于，步骤s6中的磨损检测装置包括位于刀盘中心平面上的条状油管和一端位于刀盘中心平面上的点状油管，所述条状油管和点状油管内设置有液压油和用于检测油压的检测装置，所述检测装置与报警装置电性连接。

技术总结
本发明公开了一种大直径盾构机刀盘中心区损伤修复方法，其包括：在刀盘前方地层隧道的延伸方向上间隔设置有若干排勘察孔，并通过勘察孔探明刀盘前方的地层条件；对盾构机周围的地层进行注浆加固，为盾构机常压开仓创造条件；剖出刀盘中心区的损伤部分；在刀盘前方地层隧道内开挖洞室，并对洞室进行支护后，搭建操作平台；按照原有刀盘的结构形式焊接新刀盘；在刀盘中心区增设磨损检测装置；对新刀盘以及焊缝进行监测评估，并在合格后焊接耐磨板；本方案采取地层地质勘察、注浆加固、常压开仓、洞室开挖及支护、搭建操作平台等方式，降低刀盘的修复难度，并提高修复过程中的安全可靠性。

技术研发人员：赵玉健,赵奇,庞林,李伟,吴必端,林巧君,李代辉,叶伟敏,杨金刚,罗旭峰,栾帅,陈辉,屠名,江浩,易泓成,朱元,杨易隆,仲敏,杨世杰,邝键,周伟,叶家祥
受保护的技术使用者：中建一局集团华南建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6