一种超大直径深竖井简易盾构装置及盾构方法与流程

本发明涉及一种超大直径深竖井简易盾构装置及盾构方法。

背景技术：

近几年来，随着我国各种交通基础建设规模的逐步扩大，对大直径深竖井的建造提出更高的要求。我国竖井井筒的特点：井筒深、断面大、地质条件复杂，导致施工技术复杂、工期长。过去，我国竖井井筒主要采用长段单行作业方式，增加了辅助作业时间，而且浇注混凝土井壁采用活动金属模板，机械化程度低，严重制约施工的总体进度，因支护措施落后，无法解决塌方的问题。

技术实现要素：

本发明解决现有技术问题而提供一种充分利用混凝土管片和切土装置自身重量的效用，实现超大直径深竖井高效施工的超大直径深竖井简易盾构装置及盾构方法。

为了解决上述技术问题，一种超大直径深竖井简易盾构方法，包括下列步骤：

a、将切土片、托管片座与一层钢板圈井壁焊接到一起，形成切土装置；

b、将切土装置安装至竖井预掘进处；

c、将混凝土管片安装至托管片座；

d、利用混凝土泵车向钢板圈井壁与混凝土管片之间的空腔灌注混凝土浆，使二者联为一体；

e、利用挖掘机按照钢板圈井壁的高度为挖掘深度对竖井进行挖掘，当挖掘深度达到既定深度，并且挖掘机挖掘靠近竖井井内壁时，切土装置利用自身重量和/或管片压装机下压力向下切割下行；

f、当钢板圈井壁与地面平齐时，利用吊车吊装新的钢板圈井壁至已有的钢板圈井壁上方，并利用焊机将两者焊接，再将新的混凝土管片安装在已有的混凝土管片上方,并在新的钢板圈井壁和新的混凝土管片之间的空腔灌注混凝土浆，使已有的钢板圈井壁、混凝土管片与新的钢板圈井壁、混凝土管片形成一整体并且提高了切土装置的自重；

g、重复步骤e、f直至达到竖井所需深度。

步骤f中，当钢板圈井壁和混凝土管片的自重大于土的阻力时，切土装置靠自重完成下行。

所述挖掘机和切土装置掘出的渣石通过渣石输送装置输送至井上，并通过装载机和渣石车，完成渣石的转运。

步骤f中，如遇岩层不好施工，切土装置无法下行时，利用掘进切割头对岩石进行切割破碎，完成下行。

一种超大直径深竖井简易盾构装置，包括切土片、托管片座、钢板圈井壁和混凝土管片，所述钢板圈井壁为环形且直径与竖井的直径相匹配，所述钢板圈井壁内侧固定有托管片座，所述切土片的一端固定在托管片座的底部，另一端固定在钢板圈井壁内壁上，使得切土片与钢板圈井壁形成三角形的切刀，所述混凝土管片固定在托管片座上，所述切土片、托管片座、钢板圈井壁和混凝土管片形成靠自重进行盾构的切土装置。

优选地，所述钢板圈井壁与混凝土管片之间设有间隙，所述间隙内填充混凝土浆固定。

优选地，所述钢板圈井壁和混凝土管片的高度随着竖井挖掘深度的加深而增加，并且钢板圈井壁和混凝土管片的高度与竖井的深度相匹配，所述钢板圈井壁和混凝土管片的高度通过在其上对应固定新的钢板圈井壁和混凝土管片来增加。

优选地，所述竖井上设有混凝土泵车、吊车、管片压装机、装载机、渣石车和焊机；竖井底部设有挖掘机；竖井底部与竖井上方通过渣石输送装置连接。

优选地，所述竖井底部设有掘进切割头。

采用上述技术方案的简易盾构装置，通过选用科学合理的竖井井筒施工机械方案，完善和优化各项工序，充分利用钢板圈井壁和混凝土管片自身的重力大的特点，实现超大直径深竖井的高效掘进和支护。综上所述，本发明工法简洁，性能可靠，做到相互配套，满足了超大直径深竖井的机械化施工要求，大幅提高了超大直径深竖井的作业效率和施工速度，极大地提高了竖井施工的支护效果，减少了塌方的危险。

附图说明

图1本发明的立体图。

图2本发明的剖视图。

图3本发明切土装置的结构示意图。

附图中1、混凝土管片；2、钢板圈井壁；3、托管片座；4、切土片；5、混凝土泵车；6、吊车；7、管片压装机；8、装载机；9、渣石车；10、挖掘机；11、掘进切割头；12、渣石输送装置；13、焊机；14、空腔。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1、图2、图3所示一种超大直径深竖井简易盾构装置，包括混凝土管片1；钢板圈井壁2；托管片座3；切土片4；混凝土泵车5；吊车6；管片压装机7；装载机8；渣石车9；挖掘机10；掘进切割头11；渣石输送装置12；焊机13。所述钢板圈井壁2为环形且直径与竖井的直径相匹配，所述钢板圈井壁2内侧焊接有托管片座3，所述切土片4的一端焊接在托管片座3的底部，另一端焊接在钢板圈井壁2内壁上，使得切土片4与钢板圈井壁2形成三角形的切刀，所述混凝土管片固定在托管片座上，所述切土片、托管片座、钢板圈井壁和混凝土管片形成靠自重进行盾构的切土装置。

钢板圈井壁2、切土片4、托管片座3通过焊机13焊为一体，钢板圈井壁2逐层焊接时，混凝土管片1逐层装配在托管片座上，切土装置的重量逐渐增加。

将切土装置安装在竖井预掘进处，在托管片座3上安装混凝土管片1，并使混凝土管片1与钢板圈井壁2和之间留有一定的空腔14，然后，利用混凝土泵车5对空腔14进行混凝土灌注。

在所需开挖的竖井中心部位。设置数台挖掘机10进行周圈挖掘，当挖掘机挖至离竖井井壁边一定距离时，切土装置利用自身重量和管片压装机7的下压力向下切割。

当第一圈钢板圈井壁2基本与地面平齐时，利用吊车6将新一环的钢板圈井壁2吊至原钢板圈井壁2的正上方，安装合适后利用焊机13焊接牢固，利用吊车6吊装新一环混凝土管片1，安装牢固，灌注混凝土完成该循环的支护作业。

利用挖掘机10由竖井中央至周圈位置进行第二环挖掘，当挖掘机10挖至离竖井井壁边一定距离时，切土装置利用自身重量和管片压装机7的下压力向下切割行进。

当钢板圈井壁2焊到一定圈数、混凝土管片1安装到一定层数时，切土装置完全靠自重完成下行，如遇到硬岩或阻力使盾构无法下行时，利用掘进切割头11进行岩石切割破碎；如切土装置仍无法下行时，利用管片压装机7向下压到位。

在竖井开挖一定深度后，从竖井底部至井上安装渣石输送装置12，输送装置12可随着竖井开挖深度的增加，可逐节的加长，使竖井施工能够顺利出渣，并在竖井上方配套装载机8和渣石车9，保证渣石能及时转运走。

最后需要指出的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。