[发明专利]一种钢结构盾构换刀空间结构及施工方法

说明书

本发明提供了一种钢结构盾构换刀空间结构及施工方法，该结构是：在隧道盾构机前方轴线上、距离盾头净距1.2m处布置竖向钢护筒；水平向钢箱水平悬伸于竖向钢护筒与盾构机机头之间，一端与竖向钢护筒相接，另一端与盾构机机头之间保留10cm间距，作为竖向钢护筒通往盾构机机头的水平向通道；最底层箱体的底部的岩层内对应挖设有箱下空间；竖向钢护筒、多层水平向钢箱及箱下空间，共同形成供盾构机换刀的换刀操作空间。本发明为盾构机创造出安全可靠、易于施工与拆除的换刀安全操作空间，解决隧道盾构机换刀难题。

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，更具体地说是一种钢结构盾构换刀空间结构及施工方法。

背景技术

城市地铁隧道常采用盾构法施工，根据土质选择相应的盾构刀具。大多数情况下，盾构机是在土质地层内施工，正常情况下同一种刀具可以完成一个区间的施工，但当地质条件发生变化，如遇到岩层时原有刀具磨损严重，无法继续施工，则需要更换可以切削岩石的高强度刀具。

然而，更换刀具技术难度大，如何创造更换刀具操作空间是件非常困难的事，过去采取的方法主要有：若掌子面能够自稳或经预处理后的掌子面能够自稳，则采用常压换刀；若掌子面不能自稳，但能够满足带压作业气密性要求，则采用带压换刀；若具备地面加固条件，掌子面不能自稳，且不能够满足带压作业气密性作业要求时，则采用地面加固方法；若不具备地面加固条件，掌子面不能自稳，且不能够满足带压作业气密性作业要求时，则采用砂浆置换方法。若盾构机前方岩土稳定性极差，前述4种方法均不能解决问题时，则只有从机头前方采取明挖方法，工程量大，成本高昂。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，为此提出一种钢结构盾构换刀空间结构，同时提出相应的施工方法，为盾构机创造出安全可靠、易于施工与拆除的换刀安全操作空间，解决隧道盾构机换刀难题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢结构盾构换刀空间结构，其结构特点是：

在隧道盾构机前方轴线上、距离盾头净距1.2m处布置竖向钢护筒，所述竖向钢护筒为多节式拼接结构，筒体直径上大下小，以隧道顶部1.0m高度为界，以上为直径2.0m的大直径筒段，以下为直径1.8m的小直径筒段；

在所述竖向钢护筒朝向盾构机一侧的筒壁上、正对盾构机的位置处开设安装孔，用于安装水平向钢箱，所述水平向钢箱设有至多两层，单层箱体最大高度不大于1.5m，并均是采用多段式拼接结构，各层箱体竖向叠设，整体高度按照土层厚度对应设置，水平悬伸于竖向钢护筒与盾构机机头之间，一端相适配地插设于安装孔中，另一端与盾构机机头之间保留10cm间距，作为竖向钢护筒通往盾构机机头的水平向通道，最底层箱体的底部支撑在岩层上，所述岩层内、位于最底层箱体的正下方自最底层箱体底部竖直向下至盾头圆心以下0.4m深度位置之间，按照水平向钢箱的宽度挖设有相同宽度的箱下空间；

所述水平向钢箱采用逐段依次顶进的方式施工，自竖向钢护筒朝向盾构机机头，将上层箱体依次分为A1、A2……An各段，将下层箱体依次分为B1、B2……Bn各段，采用上下两层交替顶进的施工顺序，按照A1-B1-A2-B2……An-Bn的顺序将各段箱体自竖向钢护筒朝向盾构机机头依次顶进；

所述竖向钢护筒、多层水平向钢箱及所述箱下空间，共同形成供盾构机换刀的换刀操作空间。

该钢结构盾构换刀空间结构的结构特点也在于：

所述竖向钢护筒由3cm厚钢板制成。

所述竖向钢护筒是由多节筒体竖向拼接组装而成，相邻两节筒体之间焊接相连，每节筒体长度为3-5m。

每层水平向钢箱的各段箱体自竖向钢护筒向盾构机机头沿水平向依次拼接，每段箱体的长度按照水箱钢箱总长均分。

每层水平向钢箱中，每段箱体长度为40-50cm。