矩形顶管机开挖盲区的处理方法与流程

本发明涉及顶管机施工技术领域，具体而言，涉及一种矩形顶管机开挖盲区的处理方法。

背景技术：

矩形顶管机常用于城市地铁出入口、过街通道等。与圆形断面相比，矩形断面的有效使用面积增大20％以上，可以更有效地利用空间，并且在相同空间需求下，矩形断面隧道覆土更浅，矩形顶管机因其截面形状，常设计成大刀盘和小刀盘交错排列的形式，这种结构设计造成相邻刀盘之间和刀盘与盾体之间会存在间隙，该间隙被称为开挖盲区，相关技术中对具有开挖盲区的矩形顶管机采用曲柄摇杆式浮动刀盘结构设计，但该方案相对一般形态矩形顶管机，存在土体扰动大、中心回转轴受力大且难以校核等问题，并且施工过程中浮动刀盘容易损坏，维修困难。

矩形顶管机因其断面利用率高，越来越受学者重视，但矩形顶管机存在的开挖盲区问题一直未得到有效解决。掘进过程中，开挖盲区的土体无法被矩形顶管机的刀盘破碎，因此会增大掘进机前进阻力，同时，未破碎土体也会使得矩形顶管机的机头姿态发生偏移。

开挖盲区对矩形顶管机的施工带来许多负面影响，相关技术中尚没有很好的解决方案。因此，矩形顶管机开挖盲区的处理技术意义重大。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个方面在于，提出一种矩形顶管机开挖盲区的处理方法。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种矩形顶管机开挖盲区的处理方法，包括：根据矩形顶管机的刀盘布局图预先确定待开挖面上开挖盲区的位置；在开挖盲区进行钻孔；控制矩形顶管机开始施工。

本发明提供的矩形顶管机开挖盲区的处理方法，在矩形顶管机施工前，先根据矩形顶管机的刀盘布局图预先确定待开挖面上开挖盲区的位置，并在开挖盲区进行钻孔，可以有效预防、破碎开挖盲区的土体，为矩形顶管机后续施工打好基础。通过预先钻孔破坏开挖盲区上的土体，可以提高土体的流动性，钻孔作业结束后，再进行矩形顶管机的施工，此时，矩形顶管机只需对开挖盲区的土体进行轻微扰动即可使其脱落，避免了开挖盲区的土体对矩形顶管机的施工造成干扰，减小矩形顶管机的掘进阻力，有效降低了刀盘的负担，让矩形顶管机施工更加顺利。此外，预先破坏开挖盲区上的土体，还可以防止矩形顶管机的机头姿态发送偏移，使得矩形顶管机施工后的掘进轨迹更加精确。本发明提供的矩形顶管机开挖盲区的处理方法，简单易于实施，有效解决了矩形顶管机开挖盲区的问题。

具体地，执行在开挖盲区进行钻孔的步骤时，孔的直径可以根据需要调整，当孔的直径设计的较小时，可以提高钻孔效率，降低施工难度。

可以理解的是，本发明提供的矩形顶管机开挖盲区的处理方法，适用于多种地质，并且在硬岩地质中的效果更加显著。此外，本发明提供的矩形顶管机开挖盲区的处理方法，在开挖盲区进行钻孔步骤时，对钻孔工具没有限制，可根据具体的施工环境选择适合的钻孔工具。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的矩形顶管机开挖盲区的处理方法，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，矩形顶管机开挖盲区的处理方法还包括：钻孔后破碎的土体再次硬化时，在接收硐室再次执行在开挖盲区进行钻孔的步骤。

在该技术方案中，矩形顶管机在施工过程中，开挖盲区上因钻孔而破碎的土体再次硬化时，可以在接收硐室再次执行在开挖盲区进行钻孔的步骤，使得开挖盲区的土体再次破碎，以实现避免开挖盲区的土体对矩形顶管机的施工造成干扰，减小矩形顶管机的掘进阻力，使得矩形顶管机开始施工后掘进轨迹更加精确。

在上述任一技术方案中，在开挖盲区进行钻孔的步骤在接收硐室和/或始发硐室执行。

在该技术方案中，在开挖盲区进行钻孔的步骤可以在接收硐室执行，在接收硐室对开挖盲区进行钻孔，不影响矩形顶管机施工，可以随时进行钻孔工作，进而缩短矩形顶管机的施工工期。

或者，在开挖盲区进行钻孔的步骤也可以在始发硐室执行，在始发硐室对开挖盲区进行钻孔，会更有针对性。具体地，可以根据待开挖面的情况进行更有针对性的钻孔，提高施工效率。

此外，也可以同时在接收硐室和始发硐室同时执行在开挖盲区进行钻孔的步骤，一方面在在接收硐室对开挖盲区进行钻孔，不影响矩形顶管机施工，另一方面，在在始发硐室内，根据待开挖面的情况进行更有针对性的钻孔，提高施工效率。

在上述任一技术方案中，基于矩形顶管机具有可退回功能，在始发硐室执行在开挖盲区进行钻孔的步骤。

在该技术方案中，当施工过程中，施工工况无接收硐室，或者接收硐室不便于执行在开挖盲区进行钻孔的步骤时，基于矩形顶管机具有可退回功能，可以在始发硐室内，根据待开挖面的情况，执行在开挖盲区进行钻孔的步骤。

在上述任一技术方案中，根据矩形顶管机的刀盘布局图预先确定待开挖面上开挖盲区的位置的步骤为：将矩形顶管机的刀盘布局图绘制在待开挖面上。

在该技术方案中，根据矩形顶管机的刀盘布局图预先确定待开挖面上开挖盲区的位置的步骤为将矩形顶管机的刀盘布局图绘制在待开挖面上。通过将矩形顶管机的刀盘布局图绘制在待开挖面上，可以准确确定刀盘与刀盘之间，以及刀盘与盾体之间的间隙位置，也即，准确确定开挖盲区的位置，进而在开挖盲区进行钻孔的步骤，预先破坏开挖盲区上的土体，以实现避免开挖盲区的土体对矩形顶管机的施工造成干扰，减小矩形顶管机的掘进阻力，使得矩形顶管机开始施工后掘进轨迹更加精确。

此外，也可以采用其他测绘方法确定待开挖面上开挖盲区的位置。

在上述任一技术方案中，矩形顶管机开挖盲区的处理方法还包括：在开挖盲区进行钻孔步骤而破碎的土体再次硬化时，在接收硐室再次执行在开挖盲区进行钻孔的步骤。

在该技术方案中，矩形顶管机施工过程中，在开挖盲区进行钻孔步骤后，开挖盲区上因钻孔而破碎的土体再次硬化时，可以在接收硐室再次执行在开挖盲区进行钻孔的步骤，使得开挖盲区的土体再次破碎，以实现避免开挖盲区的土体对矩形顶管机的施工造成干扰，减小矩形顶管机的掘进阻力，使得矩形顶管机开始施工后掘进轨迹更加精确。

在上述任一技术方案中，使用水平钻机在开挖盲区进行钻孔。

在该技术方案中，通过水平钻机在开挖盲区进行钻孔，施工简单、高效，且水平钻机可便携式移动，从而实现在待开挖面的断面的各个位置上钻孔。此外，水平钻机的钻孔深度至少可达300米，并且所钻孔的孔径可根据需要调整。

可以理解的是，各种类型的水平钻机均适用本发明的技术方案。

在上述任一技术方案中，在开挖盲区进行钻孔步骤的孔的数量为多个。

在该技术方案中，在开挖盲区进行钻孔步骤的孔的数量为多个。通过在开挖盲区钻多个孔，可以对多个位置的土体进行破碎，避免开挖盲区的区域内出现较大面积未被破坏的土体，对矩形顶管机的后续施工造成阻力。

在上述任一技术方案中，孔的数量为多个时，多个孔在开挖盲区上均匀间隔分布。

在该技术方案中，孔的数量为多个时，通过将多个孔均匀间隔分布在开挖盲区的区域内，使得对开挖盲区的土体的破坏更准确，避免出现较大面积未被破坏的土体，对矩形顶管机的后续施工造成阻力。

在上述任一技术方案中，孔的数量与开挖盲区的面积成正比。

在该技术方案中，通过将孔的数量设置为与开挖盲区的面积成正比，可以实现对开挖盲区的土体的破坏更完善，当开挖盲区的面积较大时，可以在开挖盲区钻相对多的孔，这样可以避免开挖盲区的区域内出现较大面积未被破坏的土体，对矩形顶管机的后续施工造成阻力。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例中的矩形顶管机开挖盲区的处理方法的流程图；

图2示出了根据本发明的另一个实施例中的矩形顶管机开挖盲区的处理方法的流程图；

图3示出了根据本发明的另一个实施例中的矩形顶管机开挖盲区的处理方法的流程图；

图4示出了根据本发明的另一个实施例中的矩形顶管机开挖盲区的处理方法的流程图；

图5示出了根据本发明的一个实施例中在开挖盲区钻孔前的待开挖面的示意图；

图6示出了根据本发明的一个实施例中在开挖盲区钻孔后的待开挖面的示意图；

图7示出了根据本发明的一个实施例中在接收硐室或始发硐室的待开挖面的开挖盲区执行钻孔步骤的示意图。

其中，图1至图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100盾体，200刀盘，300开挖盲区，400孔，500接收硐室，600始发硐室，700水平钻机，800待开挖面。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图7描述根据本发明一些实施例所述的矩形顶管机开挖盲区的处理方法。

实施例一

如图1、图5和图6所示，本发明提供了一种矩形顶管机开挖盲区的处理方法，包括：

步骤100：根据矩形顶管机的刀盘布局图预先确定待开挖面上开挖盲区的位置；

步骤102：在开挖盲区进行钻孔；

步骤104：控制矩形顶管机开始施工。

本发明提供的矩形顶管机开挖盲区的处理方法，在矩形顶管机施工前，先根据矩形顶管机的刀盘200布局图预先确定待开挖面800上开挖盲区300的位置，并在开挖盲区300进行钻孔400，可以有效预防、破碎开挖盲区300的土体，为矩形顶管机后续施工打好基础。通过预先钻孔400破坏开挖盲区300上的土体，可以提高土体的流动性，钻孔400作业结束后，再进行矩形顶管机的施工，此时，矩形顶管机只需对开挖盲区300的土体进行轻微扰动即可使其脱落，避免了开挖盲区300的土体对矩形顶管机的施工造成干扰，减小矩形顶管机的掘进阻力，有效降低了刀盘200的负担，让矩形顶管机施工更加顺利。此外，预先破坏开挖盲区300上的土体，还可以防止矩形顶管机的机头姿态发送偏移，使得矩形顶管机施工后的掘进轨迹更加精确。本发明提供的矩形顶管机开挖盲区300的处理方法，简单易于实施，有效解决了矩形顶管机开挖盲区300的问题。

具体地，执行在开挖盲区进行钻孔的步骤时，孔400的直径可以根据需要调整，当孔400的直径设计的较小时，可以提高钻孔400效率，降低施工难度。

可以理解的是，本发明提供的矩形顶管机开挖盲区300的处理方法，适用于多种地质，并且在硬岩地质中的效果更加显著。此外，本发明提供的矩形顶管机开挖盲区的处理方法，在开挖盲区进行钻孔步骤时，对钻孔工具没有限制，可根据具体的施工环境选择适合的钻孔工具。

进一步地，矩形顶管机开挖盲区300的处理方法还包括：钻孔400后破碎的土体再次硬化时，在接收硐室500再次执行在开挖盲区300进行钻孔400的步骤。

如图2所示，在一个具体实施例中，矩形顶管机开挖盲区的处理方法，包括：

步骤200：根据矩形顶管机的刀盘布局图预先确定待开挖面上开挖盲区的位置；

步骤202：在开挖盲区进行钻孔；

步骤204：控制矩形顶管机开始施工；

步骤206：钻孔后破碎的土体再次硬化时，在接收硐室再次执行在开挖盲区进行钻孔的步骤。

矩形顶管机在施工过程中，开挖盲区300上因钻孔400而破碎的土体再次硬化时，可以在接收硐室500再次执行在开挖盲区300进行钻孔400的步骤，使得开挖盲区300的土体再次破碎，以实现避免开挖盲区300的土体对矩形顶管机的施工造成干扰，减小矩形顶管机的掘进阻力，使得矩形顶管机开始施工后掘进轨迹更加精确。

实施例二

如图7所示，在上述任一实施例的基础上，在开挖盲区300进行钻孔400的步骤在接收硐室500和/或始发硐室600执行。具体地，在开挖盲区300进行钻孔400的步骤可以在接收硐室500执行，在接收硐室500对开挖盲区300进行钻孔400，不影响矩形顶管机施工，可以随时进行钻孔400工作，进而缩短矩形顶管机的施工工期。

或者，在开挖盲区300进行钻孔400的步骤也可以在始发硐室600执行，在始发硐室600对开挖盲区300进行钻孔400，会更有针对性。具体地，可以根据待开挖面800的情况进行更有针对性的钻孔400，提高施工效率。

此外，也可以同时在接收硐室500和始发硐室600同时执行在开挖盲区300进行钻孔400的步骤，一方面在在接收硐室500对开挖盲区300进行钻孔400，不影响矩形顶管机施工，另一方面，在在始发硐室600内，根据待开挖面800的情况进行更有针对性的钻孔400，提高施工效率。

进一步地，基于矩形顶管机具有可退回功能，在始发硐室600执行在开挖盲区300进行钻孔400的步骤。

在该设计中，当施工过程中，施工工况无接收硐室500，或者接收硐室500不便于执行在开挖盲区300进行钻孔400的步骤时，基于矩形顶管机具有可退回功能，可以在始发硐室600内，根据待开挖面800的情况，执行在开挖盲区300进行钻孔400的步骤。

实施例三

在上述任一实施例的基础上，根据矩形顶管机的刀盘布局图预先确定待开挖面上开挖盲区的位置的步骤为：将矩形顶管机的刀盘200布局图绘制在待开挖面800上。

如图3所示，在一个具体的实施例中，矩形顶管机开挖盲区的处理方法，包括：

步骤300：将矩形顶管机的刀盘布局图绘制在待开挖面上；

步骤302：在开挖盲区进行钻孔；

步骤304：控制矩形顶管机开始施工。

通过将矩形顶管机的刀盘200布局图绘制在待开挖面800上，可以准确确定刀盘200与刀盘200之间，以及刀盘200与盾体100之间的间隙位置，也即，准确确定开挖盲区300的位置，进而在开挖盲区300进行钻孔400的步骤，预先破坏开挖盲区300上的土体，以实现避免开挖盲区300的土体对矩形顶管机的施工造成干扰，减小矩形顶管机的掘进阻力，使得矩形顶管机开始施工后掘进轨迹更加精确。

此外，也可以采用其他测绘方法确定待开挖面800上开挖盲区300的位置。

实施例四

如图4所示，在上述任一实施例的基础上，矩形顶管机开挖盲区的处理方法，包括：

步骤400：将矩形顶管机的刀盘布局图绘制在待开挖面上；

步骤402：在开挖盲区进行钻孔；

步骤404：控制矩形顶管机开始施工；

步骤406：在开挖盲区进行钻孔步骤而破碎的土体再次硬化时，在接收硐室再次执行在开挖盲区进行钻孔的步骤。

通过在矩形顶管机施工前，将矩形顶管机的刀盘200布局图绘制在待开挖面800上，以确定刀盘200和刀盘200之间、刀盘200和盾体100之间的开挖盲区300，进而在开挖盲区300进行钻孔400，可以有效预防、破碎开挖盲区300的土体，为矩形顶管机后续施工打好基础。通过预先钻孔400破坏开挖盲区300上的土体，可以提到土体的流动性，矩形顶管机掘进过程中，对开挖盲区300的土体进行轻微扰动即可使其脱落，避免了开挖盲区300的土体对矩形顶管机的施工造成干扰，减小矩形顶管机的掘进阻力，有效降低了刀盘200的负担，让矩形顶管机施工更加顺利。此外，预先破坏开挖盲区300上的土体，还可以防止矩形顶管机的机头姿态发送偏移，使得矩形顶管机施工后的掘进轨迹更加精确。

此外，矩形顶管机施工过程中，在开挖盲区300进行钻孔400步骤后，开挖盲区300上因钻孔400而破碎的土体再次硬化时，可以在接收硐室500再次执行在开挖盲区300进行钻孔400的步骤，使得开挖盲区300的土体再次破碎，以实现避免开挖盲区300的土体对矩形顶管机的施工造成干扰，减小矩形顶管机的掘进阻力，使得矩形顶管机开始施工后掘进轨迹更加精确。

进一步地，使用水平钻机700在开挖盲区300进行钻孔，通过水平钻机700在开挖盲区300进行钻孔，施工简单、高效，且水平钻机700可便携式移动，从而实现在待开挖面800的断面的各个位置上钻孔。此外，水平钻机700的钻孔400深度至少可达300米，并且所钻孔的孔400径可根据需要调整。

可以理解的是，各种类型的水平钻机700均适用本发明的技术方案。

实施例五

在上述任一实施例的基础上，在开挖盲区300进行钻孔400步骤的孔400的数量为多个。通过在开挖盲区300钻多个孔400，可以对多个位置的土体进行破碎，避免开挖盲区300的区域内出现较大面积未被破坏的土体，对矩形顶管机的后续施工造成阻力。

进一步地，孔400的数量为多个时，多个孔400在开挖盲区300上均匀间隔分布。通过将多个孔400均匀间隔分布在开挖盲区300的区域内，使得对开挖盲区300的土体的破坏更准确，避免出现较大面积未被破坏的土体，对矩形顶管机的后续施工造成阻力。

进一步地，孔400的数量与开挖盲区300的面积成正比。通过将孔400的数量设置为与开挖盲区300的面积成正比，可以实现对开挖盲区300的土体的破坏更完善，当开挖盲区300的面积较大时，可以在开挖盲区300钻相对多的孔400，这样可以避免开挖盲区300的区域内出现较大面积未被破坏的土体，对矩形顶管机的后续施工造成阻力。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。