[发明专利]通过饱水砂层并在砂层中有大量孤石的盾构开挖方法

说明书

本发明公开了一种通过饱水砂层并在砂层中有大量孤石的盾构开挖方法，涉及浅埋盾构技术领域；采用开舱式的盾构装置，该盾构装置采用反铲式的挖掘器具作开挖，并将土、砂、石、孤石扒向开挖舱，通过皮带运输机运出，同时使用破碎器将大孤石进行破碎；在饱水砂层中开挖过程中，盾构装置的开挖舱及操作舱内充入大于舱内水压的高压气体来阻止水、砂、泥的涌入，并向掌子面喷射泡沫来防止掌子面泥、砂的坍塌妨碍开挖的有序进行。采用本发明提供的上述方法，既可以保证安全开挖，阻止水、砂、泥涌入开挖舱和操作舱，又可以通过破碎器破碎孤石，解决在城市中富水砂层和水下开挖时对大直径孤石进行破碎的问题。

技术领域

本发明涉及地铁、输水隧洞、地下管廊等地下工程的浅埋盾构技术领域，尤其涉及一种通过饱水砂层并在砂层中有大量孤石的盾构开挖方法。

背景技术

地铁或浅埋的地下管道穿越工程进行施工的过程中，不时会遇到埋于泥、砂等地层中的孤石(或称滚石)，需要对其进行破碎处理。

目前，如果孤石块径较小，例如最大径小于40cm，可以采用常用的圆盘切削式的刀盘和刀头进行破碎，但是，除了大直径(约10m直径以上)的刀盘外，刀盘上的开口一般均仅能通过≤50cm的孤石。再大的孤石(直径＞50cm)则要通过爆破、粉碎等方法破碎之。但在城市中，利用打孔爆破的方法破碎大孤石往往是不容许的。而若孤石量达到每千延米地铁或管线达到几百、上千块，则对施工的影响极大。特别是当盾构机从河下穿过，或地下水十分丰富时采用进舱处理孤石，或在地面上打孔爆破困难时，则施工难度更大。所以，需要开发一种方法来解决在城市中地下水丰富或在下穿河、湖、浅海时对大直径孤石进行破碎的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过饱水砂层并在砂层中有大量孤石的盾构开挖方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种通过饱水砂层并在砂层中有大量孤石的盾构开挖方法，采用开舱式的盾构装置，该盾构装置采用反铲式的挖掘器具作开挖，并将土、砂、石、孤石扒向开挖舱，通过皮带运输机运出，同时使用破碎器将大孤石进行破碎；在饱水砂层中开挖过程中，所述盾构装置的开挖舱及操作舱内充入大于舱内水压的高压气体来阻止水、砂、泥的涌入，并向掌子面喷射泡沫来防止掌子面泥、砂的坍塌妨碍开挖的有序进行。

优选地，所述盾构装置还包括多个过渡舱，所述过渡舱的压力低于开挖舱和操作舱，且所述过渡舱位于所述操作舱之后，沿远离所述操作舱的方向排列，所述过渡舱的压力逐渐减小，操作人员进入盾构装置的过程中，首先进入气压低的舱中停留一段时间适应后，再进入压力更高的舱中，操作人员离开盾构装置的过程中，首先进入气压低的舱中停留一段时间适应后，再进入压力更低的舱中。

优选地，所述过渡舱设置为两个，分别为第一过渡舱和第二过渡舱，所述第一过渡舱靠近所述操作舱设置，所述第二过渡舱之后设置有控制舱，所述开挖舱中设置有多个摄像头，所述控制舱中设置有显示器和控制器，所述摄像头将监控图像发送至所述显示器并显示，操控人员根据显示内容通过所述控制器远程控制各操作机械进行工作。

优选地，所述皮带运输机包括前段和后段，从开挖舱扒向皮带运输机的土、砂、石、孤石，首先进入位于开挖舱中的皮带运输机前段，所述前段运出的土、砂、石、孤石通过密封漏斗，再卸入位于与所述第二过渡舱气压一致的工作密封过渡舱的皮带运输机后段，最后通过自然气压舱运出。

优选地，所述反铲式的挖掘器具、破碎器以及用于向掌子面喷射泡沫的喷射器均安装在所述操作舱的前端，在开挖舱中工作。所述操作舱、过渡舱和控制舱位于上层，且从前端至后端依次排列，所述开挖舱、工作密封过渡舱和自然气压舱位于下层，且从前端至后端依次排列，各舱之间通过钢板焊接连接，每个舱均设置有密封门，操作人员可通过所述密封门从操作舱或第一过渡舱进入开挖舱，从开挖舱进入工作密封过渡舱，经过工作密封过渡舱进入自然气压舱。