盾构掘进岩层过程中使螺旋机重新伸入土仓的方法与流程

1.本发明属于盾构施工技术领域，具体涉及一种盾构掘进岩层过程中使螺旋机重新伸入土仓的方法。


背景技术：

2.螺旋机是盾构机的重要组成部分，螺旋机不仅可以排除土仓内的石渣，还可以控制螺旋机底部压力进而维持盾构开挖面土压平衡，因此螺旋机能否正常工作直接影响盾构能否顺利进行。
3.如图1所示，盾构螺旋机一般包括螺旋筒体2、设置螺旋筒体2内的带叶片的螺旋轴1、设置在螺旋筒体前端的前闸门6、设置在螺旋筒体后端的后闸门5以及安装在螺旋筒体上的伸缩油缸3，前闸门与土仓4连接，螺旋筒体由前后两段组成，螺旋轴1安装在螺旋筒体的后段，通过伸缩油缸可以控制螺旋筒体前后两段的相对滑动，进而控制螺旋轴伸出或缩进螺旋筒体内。
4.目前，在岩层地质条件下盾构施工过程中，经常性发生盾构机螺旋轴被土仓内石块等异物卡死的情况，螺旋轴一旦卡死就不能旋转导致无法出渣。目前技术人员一般采用正反转或小幅度伸缩螺旋轴的方式进行脱困，然而在驱动伸缩油缸缩回使螺旋轴小幅度缩回的过程中若稍有不慎，容易使螺旋轴越过前闸门完全缩入螺旋筒体内，缩入螺旋筒体内的螺旋轴虽然脱困可以旋转，却由于土仓内石块堆积堵塞前闸门，导致螺旋轴无法越过前闸门重新伸入土仓，从而无法从土仓搅入石块进螺旋筒体进行出渣工作。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种盾构掘进岩层过程中使螺旋机重新伸入土仓的方法，它可以使得完全缩入螺旋筒体内的螺旋轴重新伸入土仓内，使得盾构机恢复出渣工作。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种盾构掘进岩层过程中使螺旋机重新伸入土仓的方法，包括以下步骤：s1、使螺旋轴正转，直至出空螺旋筒体内的石渣；s2、经后闸门向螺旋筒体内投入填充物，并使螺旋轴反转，以使填充物向土仓的方向输送，直至填充物的体积超过螺旋筒体的体积，此时部分填充物推开堵塞在前闸门处的石渣进入土仓内，其中，所述填充物包括可变形填充材料和刚性填充材料；s3使螺旋轴正转，同时使伸缩油缸顶升，以使土仓内的填充物向外排出的同时使螺旋轴向土仓的方向伸出，直至螺旋轴重新伸入土仓底部。
7.可选的，所述填充物的体积为螺旋筒体体积的1-1.5倍。
8.可选的，所述可变形填充材料与刚性填充材料的体积比为（2-10）：1。
9.可选的，所述可变形填充材料包括沙袋、泥袋和橡胶材料中的一种或几种。
10.可选的，所述刚性填充材料包括碳酸钙、砖块、石块和木块中的一种或几种。
11.可选的，步骤s2中，向螺旋筒体内投入填充物和使螺旋轴反转交替重复进行。
12.可选的，步骤s2中，螺旋轴反转的速度为0.5-1r/min。
13.可选的，步骤s3中，螺旋轴正转的速度为0.5-1r/min。
14.可选的，步骤s3中，若伸缩油缸顶升过程受阻，则交替重复进行使螺旋轴反转和使螺旋轴正转，螺旋轴正转的同时使伸缩油缸顶升。
15.可选的，步骤s3中，所述螺旋轴重新伸入土仓底部具体为螺旋轴伸入土仓内的长度为60cm
±
10cm。
16.本发明产生的有益效果是：本发明先将螺旋筒体内石渣排空，以腾出填充物空间，再向螺旋筒体内投入含有可变形填充材料和刚性填充材料的填充物，并通过螺旋轴反转使填充物向土仓方向运行，当填充物的体积超出螺旋筒体的体积时，填充物于是向土仓的方向继续运行，当其接触堵塞在前闸门处的石渣时，由于填充物内含有刚性填充材料可以增加摩擦力，于是填充物可以顺利推开石渣将其顶出一部分空间，使得部分填充物进入土仓内，为后面螺旋轴的伸出提供空间，然后正转螺旋轴向外排出填充物，同时伸缩油缸顶升使得螺旋轴向土仓方向伸出，因为填充物内的可变形填充材料具备可压缩性，可以使得螺旋轴顺利伸入填充物内，进而顺利伸出，从而重新进入土仓底部，帮助盾构机恢复出渣工作。
附图说明
17.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：图1是本发明提供的盾构螺旋机的结构示意图。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.如图1所示，本发明提供一种盾构掘进岩层过程中使螺旋机重新伸入土仓的方法，包括以下步骤：s1、使螺旋轴1正转，直至出空螺旋筒体2内的石渣；s2、经后闸门5向螺旋筒体内投入填充物，并使螺旋轴1反转，以使填充物向土仓的方向输送，直至填充物的体积超过螺旋筒体2的体积，此时部分填充物推开堵塞在前闸门6处的石渣进入土仓4内，其中，填充物包括可变形填充材料和刚性填充材料；s3使螺旋轴1正转，同时使伸缩油缸3顶升，以使土仓4内的填充物向外排出的同时使螺旋轴1向土仓4的方向伸出，直至螺旋轴1重新伸入土仓底部。
21.在一个实施例中，填充物的体积为螺旋筒体体积的1-1.5倍，使得足够多的填充物进入土仓内，为螺旋轴的伸出提供足够的空间，较佳的，以填充物进入土仓60cm左右为佳。
22.在一个实施例中，可变形填充材料与刚性填充材料的体积比为（2-10）：1，以5：1最佳。可变形填充材料的体积较多，以便螺旋轴能顺利伸入填充物内完成伸出动作。
23.在一个实施例中，可变形填充材料包括沙袋、泥袋和橡胶材料中的一种或几种，尤以沙袋、泥袋为佳，因为在施工现场这两种材料比较常见及时取得，可以节约时间和成本。
24.在一个实施例中，刚性填充材料包括碳酸钙、砖块、石块和木块中的一种或几种，尤以砖块、石块、木块为佳，因为在施工现场这几种材料比较常见及时取得，可以节约时间和成本。
25.在一个实施例中，步骤s2中，向螺旋筒体内投入填充物和使螺旋轴反转交替重复进行，以免对机械造成伤害。
26.在一个实施例中，步骤s2中，螺旋轴缓慢反转，反转速度可为0.5-1r/min，步骤s3中，螺旋轴缓慢正转，正转速度可为0.5-1r/min。在输送填充物的过程中螺旋轴缓慢旋转，可以避免对机械造成伤害。
27.在一个实施例中，步骤s3中，观察伸缩油缸行程，若顶伸速度突然降或压力突增，判断螺旋轴伸出过程中前端遇到石块导致无法转动，导致伸缩油缸顶升过程受阻，则反转螺旋轴，将填充物再次填塞进土仓内，然后再正转螺旋轴同时使伸缩油缸顶升，如此交替重复进行使螺旋轴反转和使螺旋轴正转，螺旋轴正转的同时使伸缩油缸顶升，直至螺旋轴重新伸入土仓底部。
28.在一个实施例中，步骤s3中，螺旋轴重新伸入土仓底部具体为螺旋轴伸入土仓内的长度为60cm
±
10cm，螺旋轴进入土仓的长度达到一定值即可正常输送石渣。
29.盾构在岩层地质条件下施工时，经常性发生盾构机螺旋轴被土仓内石块等异物卡死的情况，受到施工条件的限制，现有的脱困方法都较为费时费力。因此，本发明提出一种可以利用施工现场现有条件无需额外增设机械设备的方法，可以省时省力的帮助螺旋轴重新伸入土仓内。
30.结合上述实施例，以下通过一个具体应用例对本发明进行进一步说明。
31.一种盾构掘进岩层过程中使螺旋机重新伸入土仓的方法，包括以下步骤：（1）螺旋轴正转出空螺旋筒体内石渣；（2）全部打开后闸门；（3）根据现场实际情况选用填充物，在此应用例中现场方便取得沙袋和砖块，于是经后闸门向螺旋筒体内填塞沙袋和砖块，沙袋和砖块投放体积比例约5：1；（4）缓慢反转螺旋轴，将沙袋和砖块向土仓的方向输送；（5）交替重复（3）、（4）两个步骤，直到填充约1~1.5倍螺旋筒体体积的沙袋及砖块，此时一部分砂袋和砖块推开石渣进入土仓，为第6步顶伸提供空间；（6）缓慢正转螺旋轴，同时顶伸伸缩油缸，将砂袋和砖块向外输送，同时螺旋轴向土仓内伸出，螺旋轴正转有利于顶升；（7）观察伸缩油缸行程，通过伸缩油缸才能调节螺旋轴伸入土仓的位置，若顶伸速度突然降或压力突增，判断螺旋轴顶端遇到石块，则交替（4）、（6）两个步骤，使填充物再次进入土仓为螺旋轴顶升提供空间，直到螺旋轴伸入土仓底部。
32.本发明仅利用现场的材料即可使螺旋轴重新伸入土仓，可以大大节约设备成本和时间成本。
33.最后应说明的是：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，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。