一种盾构直接切削钢筋混凝土桩基的刀盘刀具增强方法
【专利摘要】本发明属于城市地铁盾构隧道施工【技术领域】，尤其涉及一种盾构直接切削钢筋混凝土桩基的刀盘刀具增强方法。该方法的实施步骤包括：刀盘无损探伤；加强刀盘刚度；改造中心刀；增配中心切桩刀；增配正面切桩刀；增配边缘切桩刀；加强刀盘耐磨性。本发明可加强刀盘刚度和耐磨性，增强中心刀区域的切桩能力，加强刀具的储备切削能力，从而降低了盾构直接切削钢筋混凝土桩基的风险，保证切桩工作的顺利实施。
【专利说明】一种盾构直接切削钢筋混凝土粧基的刀盘刀具增强方法
【技术领域】
[0001]本发明属于城市地铁盾构隧道施工【技术领域】，尤其涉及一种盾构直接切削钢筋混凝土桩基的刀盘刀具增强方法。
【背景技术】
[0002]盾构法施工由于其具有安全、快速、引起地层沉降小、机械化程度高等优点，被广泛应用于我国各大城市的轨道交通建设中。随着轨道交通线网的逐渐加密，在城市中心区域修建盾构隧道时，已越来越难以避免地遭遇钢筋混凝土桩基等地下障碍物。由于盾构机在出厂设计时，一般不考虑切削钢筋混凝土障碍物的问题，因此常规盾构机的刀盘刀具基本上不具备直接切削钢筋混凝土桩基的能力，因此，当前国内外工程界处理桩基障碍物，一般采取桩基托换后人工截桩、拆除上部结构后拔桩、开挖竖井后凿桩等传统方法事先移除障碍桩。
[0003]随着盾构技术的发展，在对现有刀盘刀具改造加强的基础上，近年来我国也出现了若干个盾构直接切桩的工程案例，例如，上海地铁十号线盾构增配I套先行刀和6把贝壳刀后切削33根400mmX 400mm预制方桩，上海地铁七号线盾构增配65把先行刀后切削10根350mmX 350mm立柱桩，杭州地铁一号线盾构增配9把周边滚刀后切削三排Φ 1000灌注桩。
[0004]相比于传统方法，盾构直接切桩具有影响周边环境小、成本低、工期短等优点，社会及经济效益显著。
[0005]针对盾构切削钢筋混凝土桩基情况，分析总结现有的刀盘刀具改造加强方法，发现存在以下三个问题:一，只是增配了切桩刀具，未对刀盘的刚度和耐磨性进行增强，而刀盘作为刀具的载体，一旦其发生大变形、被磨穿甚至解体等现象，后果是灾难性的；二、未对刀盘中心刀区域的切桩能力进行增强，这种情况下，一方面难以切削桩基中部，另一方面中心刀极易磨损严重后导致刀盘中心区域结泥饼?三’当切削大直径桩基时，刀具增强措施较弱，安全系数较低，风险性高。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术的不足，提出了一种盾构直接切削钢筋混凝土桩基的刀盘刀具增强方法，加强了刀盘刚度和耐磨性，增强了中心刀区域的切桩能力，并加强了刀具的储备切削能力，从而降低了盾构直接切削钢筋混凝土桩基的风险，保证切桩工作的顺利实施。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案包括以下步骤:
[0008]步骤I):刀盘无损探伤:`[0009]无损探伤现有刀盘，检查是否存在缺陷情况，若探测出刀盘存在缺陷情况，先对刀盘进行修复；
[0010]步骤2):加强刀盘刚度:
[0011]在现有刀盘的辐条与辐条之间焊接加强肋板，从内至外共焊接2~3圈，加强肋板间隔0.8~1.3m,单个加强肋板厚度不低于4cm ；
[0012]步骤3):改造中心刀:
[0013]降低中心刀的高度，改造后的中心刀的高度为原有高度的60%~70%，增加中心刀的厚度，增加后的厚度不小于中心切桩刀的刀身宽度；
[0014]步骤4):增配中心切桩刀:
[0015]在改造后的中心刀上增配中心切桩刀，中心切桩刀采用贝壳刀类型、单面刀刃的方式，通过焊接的方式固定在中心刀上；
[0016]步骤5):增配正面切桩刀:
[0017]在刀盘正面区域即刀具切削半径0.6~3.17m的范围内，通过焊接的方式增配正面切桩刀，切削半径0.6m≤r≤2.0m的区域每轨迹布置I把正面切桩刀，切削半径
2.0m<r ( 3.0m的区域每轨迹布置2把正面切桩刀，切削半径3.0m<r ≤3.17m的区域每轨迹布置3把正面切桩刀；
[0018]正面切桩刀采用贝壳刀类型，合金刀刃采用双面刃的方式，刀刃角取为90度；正面切桩刀的刀身高度超过普通刮刀6cm以上；
[0019]步骤6):增配边缘切桩刀:
[0020]在刀盘边缘区域按照等相位角的布置方式，通过焊接的方式布置6把边缘切桩刀
(6)，相邻边缘切桩刀(6)的相位角差值为60度；边缘切桩刀采用贝壳刀类型，合金刀刃采用单面刃的方式；边缘切桩刀的刀身向刀盘外倾斜，刀身倾斜量即超挖量为15~20mm ；
[0021]步骤7):加强刀盘耐磨性:
[0022]在刀盘正面外侧区域和刀盘侧面区域堆焊耐磨格栅，耐磨格栅的厚度不低于5mm。
[0023]所述钢筋混凝土桩基的直径大于1000mm时，在与正面切桩刀相同的切削轨迹上配置储备切桩刀，储备切桩刀采取羊角刀类型，其高度介于正面切桩刀和普通刮刀之间；每个切削轨迹布置I把储备切桩刀。
[0024]本发明的有益效果为:
[0025]加强了刀盘刚度和耐磨性，可避免发生刀盘大变形、被磨穿甚至解体等现象；增强了中心刀区域的切桩能力，确保了对桩基中部的切削效果并可防止刀盘中心区域结泥饼；加强了刀具的储备切削能力，提高了切桩的安全系数。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是本发明所述的刀盘刀具增强方法的正视图。
[0027]图2是本发明所述的刀盘刀具增强方法的侧视图。
[0028]图中标号:
[0029]1-刀盘；2_加强肋板；3_中心刀；4-中心切桩刀；5_正面切桩刀；6_边缘切桩刀；7-耐磨格栅。
【具体实施方式】
[0030]本发明提供了一种盾构直接切削钢筋混凝土桩基的刀盘刀具增强方法，下面结合附图和【具体实施方式】对发明作进一步描述。
[0031]本实施例为苏州轨道交通2号线盾构切削14根大直径桥梁桩基工程所用的刀盘刀具增强方法，该工程左线和右线分别全断面切削7根Φ 1000~1200mm的钻孔灌注桩，主筋Φ20~22mm，混凝土强度C30。
[0032]该方法包括以下步骤:
[0033](I)在切桩前，无损探伤现有刀盘1，检查有无裂缝、夹杂气泡等缺陷情况。经探测，刀盘不存在缺陷情况，因此可直接应用切桩工程。
[0034](2)在现有刀盘的辐条与辐条之间焊接加强肋板2，从内至外共焊接2圈，肋板厚度设计取值为5cm，使得整个刀盘的刚度和整体性得到提高。
[0035](3)降低中心刀的高度，原中心刀3的高度为350mm，改造后的中心刀3的高度为240mm,中心刀3的厚度，由原来的IOOmm增加到200mm。
[0036](4)在改造后的中心刀3上增配一列10把中心切桩刀4，中心切桩刀4采用贝壳刀类型、单面刀刃的方式，通过焊接的方式固定在中心刀3上；位置最高的中心贝壳刀距离刀盘面板的高度为350mm。
[0037](5)在刀盘正面区域即刀具切削半径0.6~3.17m的范围内，通过焊接的方式增配正面切桩刀，切削半径0.6m≤ r≤ 2.0m的区域每轨迹布置I把正面切桩刀，切削半径
2.0m<r ≤ 3.0m的区域每轨迹布置2把正面切桩刀，切削半径3.0m<r ≤ 3.17m的区域每轨迹布置3把正面切桩刀；切削轨迹的间距为0.8m，共有34个切削轨迹，共布置了 49把正面切桩刀。正面切桩刀采用贝壳刀类型，合金刀刃采用双面刃的方式，刀刃角取为90度；正面切桩刀的刀身高度超过普通刮刀6cm以上；
[0038](6)在刀盘边缘区域通过焊接的方式增配6把等相位角分布的边缘切桩刀6，边缘切桩刀6采用贝壳刀类型，合金刀刃采用单面刃的方式；边缘切桩刀6的刀身向刀盘外倾斜，刀身倾斜量即超挖量取为15mm。
[0039](7)在刀盘正面外侧区域和刀盘侧面区域堆焊耐磨格栅7，耐磨格栅7的厚度为6mm ο
[0040]由于苏州切桩工程所切桩基直径大于1000mm，还在与正面切桩刀相同的切削轨迹上配置储备切桩刀，储备切桩刀采取羊角刀类型，其高度介于正面切桩刀和普通刮刀之间，每个切削轨迹布置I把储备切桩刀。
[0041]按照上述方法增强后的刀盘刀具，在苏州切桩工程获得成功应用，施工效果良好:刀盘几乎没有变形，刀盘的正面和侧面仅有轻微磨损；中心切桩刀、正面切桩刀顺利完成了切削任务，并且自身损伤较小；外边缘切桩刀起到了超挖桩基的作用，保护了外包管不受损伤。
【权利要求】
1.一种盾构直接切削钢筋混凝土桩基的刀盘刀具增强方法，其特征在于，按以下步骤进行: 步骤1):刀盘无损探伤: 无损探伤现有刀盘，检查是否存在缺陷情况，若探测出刀盘存在缺陷情况，先对刀盘进行修复； 步骤2):加强刀盘刚度: 在现有刀盘的辐条与辐条之间焊接加强肋板，从内至外共焊接2~3圈，加强肋板间隔.0.8~L 3m,单个加强肋板厚度不低于4cm ； 步骤3):改造中心刀: 降低中心刀的高度，改造后的中心刀的高度为原有高度的60%~70%，增加中心刀的厚度，增加后的厚度不小于中心切桩刀的刀身宽度； 步骤4):增配中心切桩刀: 在改造后的中心刀上增配中心切桩刀，中心切桩刀采用贝壳刀类型、单面刀刃的方式，通过焊接的方式固定在中心刀上； 步骤5):增配正面切桩刀: 在刀盘正面区域即刀具切削半径0.6~3.17m的范围内，通过焊接的方式增配正面切桩刀；切削半径0.6m≤r≤2.0m的区域每轨迹布置I把正面切桩刀，切削半径.2.0m<r ( 3.0m的区域每轨迹布置2把正面切桩刀，切削半径3.0m<r ( 3.17m的区域每轨迹布置3把正面切桩刀； 正面切桩刀采用贝壳刀类型，合金刀刃采用双面刃的方式，刀刃角取为90度；正面切桩刀的刀身高度超过普通刮刀6cm以上； 步骤6):增配边缘切桩刀: 在刀盘边缘区域按照等相位角的布置方式，通过焊接的方式布置6把边缘切桩刀(6)，相邻边缘切桩刀(6)的相位角差值为60度；边缘切桩刀采用贝壳刀类型，合金刀刃采用单面刃的方式；边缘切桩刀的刀身向刀盘外倾斜，刀身倾斜量即超挖量为15~20mm ； 步骤7):加强刀盘耐磨性: 在刀盘正面外侧区域和刀盘侧面区域堆焊耐磨格栅，耐磨格栅的厚度不低于5mm。
2.根据权利要求1所述的盾构直接切削钢筋混凝土桩基的刀盘刀具增强方法，其特征在于，所述钢筋混凝土桩基的直径大于1000mm时，在与正面切桩刀相同的切削轨迹上配置储备切桩刀，储备切桩刀采取羊角刀类型，其高度介于正面切桩刀和普通刮刀之间；每个切削轨迹布置I把储备切桩刀。
【文档编号】E21D9/08GK103670429SQ201310629364
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】袁大军, 王占生, 周明保, 丁洲祥, 王社江 申请人:北京交通大学