一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统及方法与流程

本发明涉及盾构隧道施工领域，更具体地说，本发明涉及一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统及方法。

背景技术：

盾构机在掘进过程中，会遇到各种复杂的地质条件，如硬岩、砂岩和砂卵石等地层，盾构机在该类地层中长距离掘进，刀盘和刀具磨损将会非常严重，严重降低盾构机掘进效率和使用寿命，会造成工期的延误和工程费用的增加。盾构在掘进过程中当刀盘刀具磨损到一定程度时需要及时进行维修和保养。目前盾构刀盘刀具修复主要有常压修复和带压修复两种。常压修复即通过竖井或地层加固扩挖后进行常压开舱，在工厂或施工现场进行修复作业；带压修复的原理是在停机位置刀盘前方建立压力空间屏障，由维修人员在该空间内动火修复刀盘刀具。带压修复技术要求高，危险性较大，一般适用于受环境条件限制无法开凿竖井或加固地面的位置(如江河湖海隧道)；常压修复技术相对成熟，应用也较为广泛。打设竖井存在工期长、造价高等问题，时间成本和经济成本很高，不适用于需要频繁开舱换刀的工程。本发明提供了一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统，大幅减少了刀盘刀具修复前期工作量和经济成本。

技术实现要素：

为了解决盾构机常压修复前期工作中打设竖井存在工期长、造价高等问题，本发明提供了一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统及方法，大幅减少了刀盘刀具修复前期工作量和经济成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统，辅助桩包括刀盘侧方空心桩、刀盘中心空心桩和素混凝土桩；

刀盘侧方空心桩位于盾构机的侧面；刀盘中心空心桩和素混凝土桩位于盾构机正前方；

辅助桩底部距离盾构机底部的距离至少为1m。

作为优选方式，盾构机两侧均设置刀盘侧方空心桩。

作为优选方式，刀盘侧方空心桩或者刀盘中心空心桩的空心部分底部低于隧道中心或者盾构机刀盘中心0.5m～1.5m。

作为优选方式，刀盘中心空心桩和素混凝土桩为一排，刀盘侧方空心桩为另一排。

作为优选方式，在刀盘侧方空心桩和/或刀盘中心空心桩的上方设置有抽风装置。

作为优选方式，抽风装置为风机。

作为优选方式，在刀盘侧方空心桩和/或刀盘中心空心桩的上方设置混凝土导台，混凝土导台上安装风机托架，风机托架上安装风机。

作为优选方式，风机托架包括两根横梁和两根纵梁，横梁和纵梁用于托起风机。

作为优选方式，横梁和纵梁采用工字钢，横梁和纵梁焊接成为风机托架。

一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保方法，刀盘侧方空心桩和/或刀盘中心空心桩井口处设有混凝土导台，刀盘侧方空心桩和/或刀盘中心空心桩在盾构机掘进范围内为玻璃纤维混凝土结构，等待桩体混凝土强度达到要求后即可让盾构机刀盘掘进，当盾构机刀盘穿过刀盘侧方空心桩和/或刀盘中心空心桩的侧壁后，进行地层降水，将水位降至盾构机外轮廓底部以下至少1m，接下来将盾构机土仓内部土清理干净留出作业空间，作业人员可以在刀盘侧方空心桩和/或刀盘中心空心桩空心部分对刀盘进行作业。

作为优选方式，刀盘侧方空心桩和/或刀盘中心空心桩上方放置风机托架，将风机放置在风机托架上方，当人员在刀盘侧方空心桩和/或刀盘中心空心桩内部进行作业时可通过风机进行抽气，可将桩内废气抽出保证作业空间安全。

本发明的有益效果是：

刀盘中心空心桩可对盾构机刀盘正面及刀具进行修复，刀盘侧方空心桩可对盾构机刀盘侧面及刀具进行修复，素混凝土桩可对作业空间内土体进行加固，防止土体垮塌，同时在作业过程中可将盾构机刀盘转动以改变盾构机刀盘的位置，使得在刀盘侧方空心桩和/或刀盘中心空心桩内的作业人员可对整个刀盘及刀具进行修复。

本发明所提供的基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统，通过在盾构机刀盘周围打设刀盘侧方空心桩、刀盘中心空心桩和素混凝土桩，使得盾构机刀盘周围土体加固的同时为作业人员提供空间进行刀盘刀具改造，此种空心桩与素混凝土桩的布置方式，不仅可以为刀盘正面进行修复改造提供空间，同时可为刀盘边缘侧面进行改造提供空间，可对刀盘整体进行修复改造。相对于盾构带压修复或采用竖井、洞内土体扩挖的盾构常压修复方式，本发明提供的一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统大大提高了施工工效及施工安全性，为需要频繁开舱换刀作业的工程提供了参考。

附图说明

图1为基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统平面位置图；

图2为中心空心桩位置剖面图；

图3为侧方空心桩位置剖面图；

图4为素混凝土桩位置剖面图；

图5为风机托架构造图；

图中，1-刀盘侧方空心桩，2-刀盘中心空心桩，3-素混凝土桩，4-盾构机外轮廓，5-盾构机土仓，6-盾构机刀盘，7-混凝土导台，8-风机托架，9-风机，10-作业人员。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1-图4所示，一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统，辅助桩包括刀盘侧方空心桩1、刀盘中心空心桩2和素混凝土桩3；

刀盘侧方空心桩1位于盾构机或隧道的侧面；刀盘中心空心桩2和素混凝土桩3位于盾构机正前方；

辅助桩底部距离盾构机底部的距离至少为1m。

在一个优选实施例中，盾构机或隧道两侧均设置刀盘侧方空心桩1。

在一个优选实施例中，刀盘侧方空心桩1或者刀盘中心空心桩2的空心部分底部低于隧道中心或者盾构机刀盘6中心0.5m～1.5m。

在一个优选实施例中，刀盘中心空心桩2和素混凝土桩3为一排，刀盘侧方空心桩1为另一排，刀盘侧方空心桩1更靠近盾构机。

在一个优选实施例中，在刀盘侧方空心桩1和/或刀盘中心空心桩2的上方设置有抽风装置。在一个优选实施例中，抽风装置为风机9。

在一个优选实施例中，在刀盘侧方空心桩1和/或刀盘中心空心桩2的上方设置混凝土导台7，混凝土导台7上安装风机托架8，风机托架8上安装风机9。

在一个优选实施例中，如图5所示，风机托架8包括两根横梁和两根纵梁，横梁和纵梁用于托起风机9。

在一个优选实施例中，横梁和纵梁采用工字钢，横梁和纵梁焊接成为风机托架8。

一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保方法，刀盘侧方空心桩1和/或刀盘中心空心桩2井口处设有混凝土导台7，刀盘侧方空心桩1和/或刀盘中心空心桩2在盾构机掘进范围内为玻璃纤维混凝土结构，等待桩体混凝土强度达到要求后即可让盾构机刀盘6掘进，当盾构机刀盘6穿过刀盘侧方空心桩1和/或刀盘中心空心桩2的侧壁一定距离(距离需满足作业人员10能够在刀盘侧方空心桩1和/或刀盘中心空心桩2内操作为宜)后，进行地层降水，将水位降至盾构机外轮廓4底部以下至少1m，接下来将盾构机土仓5内部土清理干净留出作业空间，作业人员10可以在刀盘侧方空心桩1和/或刀盘中心空心桩2空心部分对刀盘进行作业。

在一个优选实施例中，刀盘侧方空心桩1和/或刀盘中心空心桩2上方放置风机托架8，将风机9放置在风机托架8上方，当人员在刀盘侧方空心桩1和/或刀盘中心空心桩2内部进行作业时可通过风机9进行抽气，可将桩内废气抽出保证作业空间安全。

本发明公开了一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统，所述维保空间系统包括刀盘侧方空心桩1、刀盘中心空心桩2和素混凝土桩3所形成的支护屏障，刀盘侧方空心桩1和刀盘中心空心桩2顶部建造有有混凝土导台7，导台上安装有风机托架8和风机9。刀盘中心空心桩2与素混凝土桩3为一排，刀盘侧方空心桩1分别位于隧道边缘两侧，位置稍向后。空心桩在盾构机掘进范围内为玻璃纤维混凝土结构，盾构机向前掘进并切削空心桩，刀盘嵌入空心桩中，同时地面进行地层降水，工人在空心桩中对盾构机刀盘6正侧面板和刀具的进行维保，施工期间应保证空心桩内空气流通。相对于盾构机带压修复或采用竖井、洞内土体扩挖的盾构常压修复方式，本发明大大提高了时间效益和经济效益。相对于盾构带压修复或采用竖井、洞内土体扩挖的盾构常压修复方式，本发明提供的一种基于辅助桩的盾构机正侧面维保空间系统大大提高了施工工效及施工安全性，为需要频繁开舱换刀作业的工程提供了参考。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。