[发明专利]一种复合地层盾构掘进施工方法

摘要

本发明公开了一种复合地层盾构掘进施工方法，包括步骤：步骤一、复合地层地质勘探；步骤二、根据复合地层地质情况选取盾构刀具；步骤三、根据复合地层地质情况选择盾构掘进施工模式；步骤四、根据复合地层地质情况选择盾构掘进参数，包括以下步骤：步骤401、计算盾构机的推力；步骤402、计算盾构机的扭矩；步骤五、盾构掘进施工，包括以下步骤：步骤501、盾构掘进方向反馈；步骤502、盾构掘进方向调整。本发明结构简单、设计合理，根据复合地层的变化，合理选取盾构机，正确选取掘进参数，延长刀盘的使用寿命，提高刀盘对复合地层的适应性，保证盾构施工安全、快速、经济的进行，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

主权项

1.一种复合地层盾构掘进施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、复合地层地质勘探：通过在复合地层上钻孔，探明复合地层的地质状况；步骤二、根据复合地层地质情况选取盾构刀具，包括以下步骤：步骤201、盾构刀具受力分析：步骤202、盾构刀具布置：根据复合地层的地质状况安装不同的刀具，根据刀尖距S在刀盘上布置刀具，刀尖距其中，表示复合地层的岩石破碎角，T表示相邻两个滚刀刀尖之间的宽度，H表示滚刀贯入度；步骤203、计算单个滚刀在破碎区的压力P，其中，C表示无量纲系数，δ_c表示复合地层的岩石单轴抗压强度，δ_t表示复合地层的岩石抗拉强度，R表示滚刀半径，φ表示滚刀刀沿与复合地层的岩石的接触角度，步骤204、计算滚刀所受合力F_t，其中，ψ表示刀尖压力分布系数；步骤205、计算盾构机实际推力值：盾构机实际推力值Ft'＝mFt，其中m表示盾构刀盘上安装的滚刀的数量，m为正整数；步骤三、根据复合地层地质情况选择盾构掘进施工模式：针对复合地层的地质状况选择不同的掘进模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，在硬岩地层中采用欠压模式和土压平衡模式；步骤四、根据复合地层地质情况选择盾构掘进参数：步骤401、计算盾构机的推力：盾构机的理论推力值F＝F1+F2+F3+F4+F5，F1表示盾构机盾壳与围岩的摩擦力，F2表示盾构机的有效推力，F3表示盾尾与管片之间的摩阻力，F4表示后方台车的阻力，F5表示密封土舱内的土压力引起的反作用力；其中，F2＝mF2'，m表示盾构刀盘上安装的滚刀的数量，F2'表示单个滚刀贯入岩石的理论有效推力，K_d表示岩石的滚压系数，R_d表示岩石的抗压强度，r_i表示盘形滚刀的刃角半径，θ_i表示盘形滚刀的半刃角，表示岩石的自然破碎角；步骤402、计算盾构机的扭矩：盾构机刀盘的扭矩其中C_T表示盾构机电机的转矩常数，φ_M表示盾构机电机线圈的每极磁通，I_i表示盾构机电机的电流，λ表示盾构机电流与电压的相位差，cosλ表示盾构机电机的功率因素；步骤403、结果比较：步骤401中得到的盾构机理论推力值F和步骤205中得到的盾构机实际推力值Ft'需要满足：Ft'＝1.5F；步骤五、盾构掘进施工：步骤501、盾构掘进方向反馈：在盾构掘进中采用激光导向，实现盾构机的掘进方向与隧道的理论中心线方向的对齐；步骤502、盾构掘进方向调整：通过调整盾构机对每组油缸的不同推进压力，调节盾构机的掘进方向，使盾构机的掘进方向趋向隧道的理论中心线方向。