盾构在急曲线施工时，需要向左急转弯的时候，将帽檐装置01旋转到盾构机体左侧并推出帽檐4 ；同理可得，盾构机向右转弯的时候，将帽檐装置01旋转到盾构机体右侧并推出帽檐4;
[0086](2)盾构平面纠偏
[0087]如果盾构轴线出现左偏现象，将帽檐装置01旋转到盾构机体右侧并推出帽檐4;同理可得，如果盾构轴线出现偏右偏现象，将帽檐装置Ol旋转到盾构机体左侧并推出帽檐4;
[0088](3)盾构垂直纠偏
[0089]如果盾构轴线出现抬头现象，将帽檐装置01旋转到盾构机体下侧并推出帽檐4;同理可得，如果盾构轴线出现低头现象，将帽檐装置01旋转到盾构机体上侧并推出帽檐4。
[0090]上述方法的工作原理:所述帽檐装置01未被使用时，所述帽檐装置01利用所述液压油缸3收缩到盾构内。当盾构需要转弯时，所述帽檐装置01能够沿着所述固定单元I在所述转动单元2的带动下在盾构内部360°旋转到任意位置。当旋转到理想位置时，通过控制液压油缸3把所述帽檐4推到盾构机体外，推出长度的多少根据上软下硬地层分布情况确定。盾构在掘进过程中，由于所述帽檐4的阻挡作用，土体会对所述帽檐4产生作用力，从而使盾构两侧推力的差距加大，转弯更加迅速，如图9所示。所述帽檐4推出长度越大，相互作用越大，两侧推力差越大，盾构转弯的弧度越大。因此当在上软下硬地层中急曲线施工时，盾构需要进行连续不断的向一侧转弯纠偏，而帽檐装置01也在该侧推出，并通过帽檐4推出长度的多少来连续不断调节纠偏。
[0091]本发明从盾构设备的改装即设计帽檐装置，克服了现有施工方法在上软下硬地层中急曲线轴线控制质量不高、纠偏不及时、超挖量过大导致地面沉降大等缺点和不足。所述帽檐装置不仅只是在隧道轴线是急曲线的情况下能够使用，对于盾构掘进过程中隧道轴线出现偏差，需进行纠偏的情况下，也能够使用。所述帽檐装置使得盾构的轴线控制和轴线纠偏变得更加灵活自如，增加了轴线控制质量，减少了急曲线纠偏产生的超挖量。
[0092]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步、沿盾构路线进行地层调查: 在隧道轴线两侧各布置一排勘探孔； 通过标准贯入试验得到勘探范围内土体的实测标贯击数N，如果实测标贯击数N <30，划分为软土，如果实测标贯击数N>30，划分为硬土 ； 第二步、在盾构机上安装帽檐装置，所述帽檐装置包括至少两套固定单元、转动单元、至少三套同步伸缩单元和帽檐，在盾构机壳体的内侧安装固定单元;将转动单元与固定单元活动连接，使得转动单元能绕盾构机的轴线实现360度旋转;将同步伸缩单元的后端与转动单元的前端固定连接;将每套同步伸缩单元的前端与帽檐的后端固定连接;帽檐沿着固定单元在转动单元的带动下在盾构内部旋转到任意位置，并通过帽檐推出长度的多少来连续不断调节转弯纠偏； 第三步、应用帽檐装置控制盾构及在上软下硬地层中急曲线施工: (I)、在急曲线施工中，利用第一步获得上软下硬地层分布，然后根据上软下硬地层分布来确定第二步设计的帽檐装置中帽檐的伸长量； (2 )、帽檐装置中帽檐的伸出方向根据具体的施工工况: 盾构急曲线调整:当盾构在急曲线施工时，需要向左急转弯时，将帽檐装置旋转到盾构机体左侧并推出帽檐;当盾构机向右转弯时，将帽檐装置旋转到盾构机体右侧并推出帽檐；盾构平面纠偏:当盾构轴线出现左偏现象时，将帽檐装置旋转到盾构机体右侧并推出帽檐;当盾构轴线出现偏右偏现象时，将帽檐装置旋转到盾构机体左侧并推出帽檐； 盾构垂直纠偏:当盾构轴线出现抬头现象时，将帽檐装置旋转到盾构机体下侧并推出帽檐;当盾构轴线出现低头现象时，将帽檐装置旋转到盾构机体上侧并推出帽檐。2.根据权利要求1所述的一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，第二步中，所述固定单元平行设置且相邻两个所述固定单元之间有一间距;所述同步伸缩单元相互平行设置且相邻间距相等。3.根据权利要求1所述的一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，所述固定单元包括支座底板、支座竖板和钢轨道，其中:所述支座底板的一面与盾构机壳体的内侧固定连接;所述支座竖板的一端焊接在所述支座底板的另一面上、另一端与所述钢轨道的内侧固定连接。4.根据权利要求1所述的一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，所述支座底板两侧设有螺栓孔，螺栓通过螺栓孔实现支座底板与盾构机壳体的固定连接;多块所述支座底板首尾焊接相连呈环状，且该环状的圆心位于盾构机的轴线上。5.根据权利要求4所述的一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，多块所述支座竖板首尾焊接相连呈环状，且该环状的圆心与多块所述支座底板形成的环状的圆心重合。6.根据权利要求4所述的一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，所述钢轨道的横截面为矩形，多块所述钢轨道首尾焊接相连呈环状，且该环状的圆心与多块所述支座底板形成的环状的圆心重合。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，所述转动单元包括底盘、导向架、主轮、侧轮、底轮和制动夹，其中:所述导向架、所述底轮、所述制动夹均安装在所述底盘上;所述主轮和所述侧轮均安装在所述导向架上，且所述主轮设置于所述钢轨道的内侧，所述侧轮设置于所述钢轨道的左、右两侧，所述底轮设置于所述钢轨道的外侧，所述制动夹设置于所述钢轨道的垂直转角处;通过控制所述制动夹与所述钢轨道的接触与否来控制所述转动单元的转动。8.根据权利要求1-6任一项所述的一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，所述同步伸缩单元包括液压油缸、法兰盘和法兰垫，其中:所述液压油缸的后端与所述转动单元固定连接，所述液压油缸的前端与所述帽檐连接，并在所述液压油缸与所述帽檐的连接部位设置所述法兰盘和所述法兰垫。9.根据权利要求8所述的一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，所述帽檐由帽檐钢板和帽檐固定底板组成，其中:所述帽檐固定底板上设置有螺栓孔，螺栓穿过所述螺栓孔和所述法兰盘上的螺栓孔实现所述同步伸缩单元与所述帽檐的连接固定;所述帽檐钢板与所述帽檐固定底板焊接在一起，且所述帽檐钢板与所述帽檐固定底板垂直焊接连接。10.根据权利要求9所述的一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，其特征在于，所述帽檐钢板弯曲成与盾构刀盘外径一致的圆弧;所述帽檐钢板的前端为一刃角、后端与所述帽檐固定底板固定连接。
【专利摘要】本发明提供一种盾构在上软下硬地层中急曲线施工的轴线控制方法，包括：第一步、沿盾构路线进行地层调查；第二步、在盾构机上安装帽檐装置，所述帽檐装置包括至少两套固定单元、转动单元、至少三套同步伸缩单元和帽檐，在盾构机壳体的内侧安装固定单元；帽檐沿着固定单元在转动单元的带动下在盾构内部旋转到任意位置，并通过帽檐推出长度的多少来连续不断调节转弯纠偏；第三步、应用帽檐装置控制盾构及在上软下硬地层中急曲线施工。本发明将使得盾构的轴线控制和轴线纠偏变得更加灵活自如，增加了轴线控制质量，减少了急曲线纠偏产生的超挖量。
【IPC分类】E02D1/02, E21D9/08, E21D9/093
【公开号】CN105649641
【申请号】
【发明人】高宪民, 周阳宗, 郭银波, 李晓亮, 武铁路, 赵守宪, 朱小藻, 沈水龙, 范志高, 苏周勃, 肖瑞传, 刘锐, 孙国辉, 韩守初, 吴怀娜, 刘晓雪
【申请人】中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司, 中铁十六局集团有限公司, 上海交通大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月1日