一种用于软土地层施工的盾构机及其施工方法与流程

本申请涉及盾构隧道施工的，尤其是涉及一种用于软土地层施工的盾构机及其施工方法。

背景技术：

1、随着城市地铁不断发展,为满足换乘、线路规划调整、用地难题等不同需求,盾构磨除既有运营车站地下连续墙施工屡见不鲜。目前，在面对地质条件、水文条件、周边环境都相对比较复杂的软土地层进行盾构施工时,容易发生土层坍塌、喷涌、影响既有车站结构等问题，给施工带来极大困难和安全隐患，因此，如何在软土地层且存在承压地下水的地质条件下,使用盾构机安全可靠地穿越并切除既有运营地铁车站的地下连续墙结构，施工单位急需采用新技术和新工法以提升施工安全性和可靠性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本申请提供一种用于软土地层施工的盾构机及其施工方法。

2、第一方面，本申请提供的一种用于软土地层施工的盾构机，采用如下的技术方案：

3、一种用于软土地层施工的盾构机，包括设置在盾构机前端的掘进总成，所述掘进总成包括仓壳体、后盘架、固定设置在仓壳体与后盘架之间的中盘架、转动设置在仓壳体前端的刀盘、以及用于将开挖出的渣土排出的渣土输送系统，所述后盘架上设置有用于驱使刀盘转动的驱动机构，所述刀盘上设置有刀具，所述仓壳体上开设有若干注浆孔，所述中盘架上设置有用于向注浆孔输送水泥砂浆的注浆管线，所述注浆管线上安装有注浆泵。

4、可选的，所述驱动机构包括行星减速器、轮毂和电动机，所述行星减速器安装在后盘架上，所述电动机用于驱使行星减速器的输入轴转动，所述轮毂的一端与行星减速器的输出轴同轴固定连接，所述轮毂的另一端与刀盘同轴固定连接。

5、可选的，所述刀具设置有多种，包括设置于刀盘中心的三菱形齿形中心鱼尾刀、以及沿刀盘周向布置的若干贝壳刀、保径刀和超挖刀。

6、可选的，所述刀盘的侧壁沿刀盘的周向固定设置有耐磨钢板，所述刀盘的前端焊接有耐磨网格。

7、可选的，所述渣土输送系统包括螺旋输送机、盾尾渣仓、泥浆泵和渣浆管线，所述螺旋输送机贯穿所述仓壳体，所述盾尾渣仓与螺旋输送机的尾端连通，所述泥浆泵的入口端与盾尾渣仓连通，所述渣浆管线与泥浆泵的出口端连通、且用于将渣浆输送到地面。

8、可选的，所述螺旋输送机包括固定设置在中盘架上的渣土输送管、转动设置在渣土输送管内的转轴、以及用于驱使转轴转动的驱动源，所述渣土输送管贯穿仓壳体，所述转轴上固定设置有螺旋叶片，所述驱动源用于带动转轴正转或反转。

9、可选的，还包括泡沫系统和膨润土系统，所述刀盘的正面和背面均布置有泡沫系统和膨润土系统的注射口。

10、可选的，所述刀盘的背面沿刀盘的周向开设有进料腔，各所述注射口均与进料腔连通，所述刀盘上同轴转动设置有密封盘，所述密封盘用于封闭进料腔，所述密封盘上设置有进料口，所述泡沫系统和膨润土系统共同连接有输送管线，所述输送管线与密封盘的进料口连通，所述输送管线上设置有输送泵。

11、可选的，所述刀盘的背面设置有搅拌棒。

12、第二方面，本申请提供一种用于软土地层施工的盾构机的施工方法，采用如下的技术方案：

13、一种用于软土地层施工的盾构机的施工方法，包括以下步骤：

14、s1、盾构机在软土地层施工时，通过驱动机构驱使刀盘转动，随着盾构机的前进，通过刀盘上的刀具进行隧道开挖；

15、s2、随着隧道的开挖，通过渣土输送系统将开挖出的渣土及时排出；

16、s3、隧道开挖的过程中，通过注浆管线输送水泥砂浆，并通过仓壳体上的注浆孔向隧道的掘进面及时喷射水泥砂浆，进而对掘进面进行注浆加固

17、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

18、1.本申请在软土地层进行盾构施工时，通过驱动机构驱使刀盘转动，随着盾构机的前进，通过刀盘上的刀具进行隧道开挖，通过渣土输送系统将开挖出的渣土及时排出；且隧道开挖的过程中，通过注浆管线输送水泥砂浆，并通过仓壳体上的注浆孔向隧道的掘进面及时喷射水泥砂浆，进而对掘进面进行注浆加固，有效避免隧道周围的土层坍塌，或是出现喷涌等情况，进而避免对既有车站结构造成影响。

19、2.本申请通过在刀盘上设置多种刀具，使得该刀盘能够适应软土层和承压含水层的特殊地质条件,保证开挖效率,防止刀盘卡渣和损坏，提高了开挖效率和刀具适用性。

20、3.本申请通过设置泡沫系统和膨润土系统，盾构机在掘进过程中，通过刀盘上的注射口向开挖出的渣土中添加适量的泡沫或者高浓度膨润土泥浆，使开挖出的渣土以及既有运营车站地下连续墙磨除过程中切除的钢筋能够更加顺利的通过螺旋输送机排出，同时，充分利用螺旋输送机上转轴的正转和反转，防止螺旋输送机的转轴卡死。

1.一种用于软土地层施工的盾构机，其特征在于：包括设置在盾构机前端的掘进总成，所述掘进总成包括仓壳体(1)、后盘架(2)、固定设置在仓壳体(1)与后盘架(2)之间的中盘架(3)、转动设置在仓壳体(1)前端的刀盘(4)、以及用于将开挖出的渣土排出的渣土输送系统，所述后盘架(2)上设置有用于驱使刀盘(4)转动的驱动机构，所述刀盘(4)上设置有刀具，所述仓壳体(1)上开设有若干注浆孔(11)，所述中盘架(3)上设置有用于向注浆孔(11)输送水泥砂浆的注浆管线(31)，所述注浆管线(31)上安装有注浆泵(32)。

2.根据权利要求1所述的一种用于软土地层施工的盾构机，其特征在于：所述驱动机构包括行星减速器(21)、轮毂(22)和电动机(23)，所述行星减速器(21)安装在后盘架(2)上，所述电动机(23)用于驱使行星减速器(21)的输入轴转动，所述轮毂(22)的一端与行星减速器(21)的输出轴同轴固定连接，所述轮毂(22)的另一端与刀盘(4)同轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于软土地层施工的盾构机，其特征在于：所述刀具设置有多种，包括设置于刀盘(4)中心的三菱形齿形中心鱼尾刀、以及沿刀盘(4)周向布置的若干贝壳刀、保径刀和超挖刀。

4.根据权利要求1所述的一种用于软土地层施工的盾构机，其特征在于：所述刀盘(4)的侧壁沿刀盘(4)的周向固定设置有耐磨钢板(41)，所述刀盘(4)的前端焊接有耐磨网格(42)。

5.根据权利要求1所述的一种用于软土地层施工的盾构机，其特征在于：所述渣土输送系统包括螺旋输送机(5)、盾尾渣仓(24)、泥浆泵(25)和渣浆管线(26)，所述螺旋输送机(5)贯穿所述仓壳体(1)，所述盾尾渣仓(24)与螺旋输送机(5)的尾端连通，所述泥浆泵(25)的入口端与盾尾渣仓(24)连通，所述渣浆管线(26)与泥浆泵(25)的出口端连通、且用于将渣浆输送到地面。

6.根据权利要求5所述的一种用于软土地层施工的盾构机，其特征在于：所述螺旋输送机(5)包括固定设置在中盘架(3)上的渣土输送管(51)、转动设置在渣土输送管(51)内的转轴(52)、以及用于驱使转轴(52)转动的驱动源(53)，所述渣土输送管(51)贯穿仓壳体(1)，所述转轴(52)上固定设置有螺旋叶片(521)，所述驱动源(53)用于带动转轴(52)正转或反转。

7.根据权利要求6所述的一种用于软土地层施工的盾构机，其特征在于：还包括泡沫系统和膨润土系统，所述刀盘(4)的正面和背面均布置有泡沫系统和膨润土系统的注射口(43)。

8.根据权利要求7所述的一种用于软土地层施工的盾构机，其特征在于：所述刀盘(4)的背面沿刀盘(4)的周向开设有进料腔(44)，各所述注射口(43)均与进料腔(44)连通，所述刀盘(4)上同轴转动设置有密封盘(45)，所述密封盘(45)用于封闭进料腔(44)，所述密封盘(45)上设置有进料口(451)，所述泡沫系统和膨润土系统共同连接有输送管线(46)，所述输送管线(46)与密封盘(45)的进料口(451)连通，所述输送管线(46)上设置有输送泵(461)。

9.根据权利要求7所述的一种用于软土地层施工的盾构机，其特征在于：所述刀盘(4)的背面设置有搅拌棒(47)。

10.一种基于权利要求1-9中任意一项所述的用于软土地层施工的盾构机的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：