本發(fā)明涉及一種軟土地層盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)磨削既有構(gòu)筑物混凝土樁基的系統(tǒng)，特別涉及一種在城市中心地下盾構(gòu)地鐵隧道時(shí)，采用軟土地層盾構(gòu)機(jī)來盾構(gòu)磨削既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基的系統(tǒng)及磨樁方法。

背景技術(shù)：

在城市中心區(qū)域進(jìn)行地鐵盾構(gòu)施工時(shí)，由于既有建筑樁基及現(xiàn)有地下管線的存在，使地鐵規(guī)劃線路需要盾構(gòu)穿越城市既有樁基的情況越來越多。由于既有構(gòu)筑物承載著城市的重要功能，如何使盾構(gòu)施工過程，不影響既有構(gòu)筑物的正常使用，成為盾構(gòu)施工面臨的新課題。在地鐵隧道盾構(gòu)區(qū)間，有時(shí)會(huì)遇到需要對(duì)既有樁基進(jìn)行切除的情況，此類情況，一般采用拆除原構(gòu)筑物，并進(jìn)行地面拔樁，或開挖豎井后鑿樁的方式，對(duì)障礙樁進(jìn)行事先拆除，以保證盾構(gòu)的正常施工，但此類施工方法存在對(duì)周邊環(huán)境影響大，施工成本高和工期長的缺陷，特別是在城市中心區(qū)域，受環(huán)境客觀因素限制，此類施工方法無法實(shí)施。

軟土地層盾構(gòu)機(jī)是一種在軟土地層中進(jìn)行隧道施工的設(shè)備，相對(duì)復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)來講，具有設(shè)備成本低，刀盤結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易的優(yōu)點(diǎn)。在軟土地層盾構(gòu)施工過程中，當(dāng)遇到鋼筋混凝土既有構(gòu)筑物樁基時(shí)，如何使用軟土地層盾構(gòu)機(jī)，來截?cái)嗨龅降募扔袠?gòu)筑物的混凝土樁基，以保證地面既有構(gòu)筑物的穩(wěn)定、安全和不間斷使用，是施工中迫切需要解決的問題。由于軟土地層盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)配備的是變速泵推進(jìn)系統(tǒng)，變速泵是盾構(gòu)機(jī)刀盤向前推進(jìn)的動(dòng)力源。軟土地層盾構(gòu)機(jī)在施工時(shí)，盾構(gòu)切斷鋼筋混凝土既有構(gòu)筑物樁基過程中，盾構(gòu)機(jī)刀盤的向前推力主要是依賴于變速泵，由于變速泵輸出氣流的不穩(wěn)定，導(dǎo)致刀盤向前推進(jìn)磨樁的速度也不穩(wěn)定，使盾構(gòu)機(jī)司機(jī)現(xiàn)場磨樁操作不容易把控。另外，現(xiàn)有的軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤，不具有切削鋼筋混凝土的能力，特別是中心刀具的配置，不能勝任切削鋼筋的任務(wù)，其刀盤上刀具軌跡的布置，也無法將所磨樁切削的混凝土鋼筋截成小段，經(jīng)常發(fā)生刀盤被所磨鋼筋纏繞卡滯的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種軟土地層盾構(gòu)磨樁系統(tǒng)及其磨樁方法，解決了軟土地層盾構(gòu)機(jī)在盾構(gòu)磨削盾構(gòu)區(qū)間上的既有構(gòu)筑物樁基的鋼筋混凝土?xí)r，存在的鋼筋切段困難和對(duì)既有構(gòu)筑物的穩(wěn)定影響較大的技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的：

一種軟土地層盾構(gòu)磨樁系統(tǒng)，包括軟土地層盾構(gòu)機(jī)和既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基，在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)中配置有變速泵；其特征在于，在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)的變速泵的輸出氣路上，串聯(lián)有一個(gè)氣路轉(zhuǎn)換開關(guān)閥，在該氣路轉(zhuǎn)換開關(guān)閥的另一輸入口上連接有定速流量泵；軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤是磨削在既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基上的。

在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤的中心刀座上呈一字形地設(shè)置有六把貝殼刀，相鄰的兩把貝殼刀的間距為10厘米，六把貝殼刀中的每把貝殼刀的高度是從刀盤中心向刀盤邊緣依次降低的，距離刀盤邊緣最近的貝殼刀的高度是高出刀盤面板20厘米的；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤平面區(qū)域上，刀間距為100毫米；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤邊圓弧區(qū)域上，刀間距為50毫米。

在刀盤輻條上設(shè)置有楔形先行刀；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤上，刀具軌跡半徑小于1985毫米的區(qū)域上，每個(gè)刀具軌跡線上設(shè)置有兩把楔形先行刀，這兩把楔形先行刀中的一把楔形先行刀的高度為200毫米，這兩把楔形先行刀中的另一把楔形先行刀的高度為170毫米；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤上，在刀具軌跡半徑大于1985毫米的區(qū)域上，每個(gè)刀具軌跡線上設(shè)置有肆把楔形先行刀，這肆把楔形先行刀中的一把楔形先行刀的高度為200毫米，這肆把楔形先行刀中的另叁把楔形先行刀的高度為170毫米。

楔形先行刀是焊接式的，在焊接式的楔形先行刀的兩端設(shè)置有弧形硬質(zhì)合金塊，在焊接式的楔形先行刀的中間設(shè)置有硬質(zhì)合金條；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤上還設(shè)置有刮刀，刮刀的高度為140毫米。

一種軟土地層盾構(gòu)磨樁方法，其特征在于，當(dāng)軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤距離預(yù)切割的既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基50厘米時(shí)，啟動(dòng)軟土地層盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)中的變速泵的輸氣管路上串聯(lián)的氣路轉(zhuǎn)換開關(guān)閥，用定速流量泵代替盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的液壓變速泵，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)推力由定速流量泵提供；控制刀盤的推進(jìn)速度為每分鐘1-2毫米，使軟土地層盾構(gòu)機(jī)在恒定速度下，向前推進(jìn)磨削既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基，直至將既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基切斷為止。

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度恒定，對(duì)所磨削的樁基擾動(dòng)才小，避免了盾構(gòu)進(jìn)尺過快，導(dǎo)致刀盤卡死。同時(shí)切削下的鋼筋最長為10厘米，避免了鋼筋纏繞在刀盤上，進(jìn)而影響后期正常掘進(jìn)，對(duì)土倉及螺旋機(jī)出渣也不會(huì)產(chǎn)生卡滯現(xiàn)象。

本發(fā)明主要是通過定速流量泵代替盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的液壓變速泵，來實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)對(duì)既有構(gòu)筑物樁基的恒定低速的磨削，代替了人工手動(dòng)控制盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)磨削的方式，達(dá)到了穩(wěn)定磨削樁基的目的，對(duì)既有樁基進(jìn)行截?cái)?，使被磨斷鋼筋不?huì)產(chǎn)生向下的拖拽力，起到了盡量減少被磨削樁基的擾動(dòng)作用，降低了樁基地面出現(xiàn)大幅度沉降的可能。在盾構(gòu)一次性掘進(jìn)中，無需更換刀具。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的軟土地層盾構(gòu)機(jī)刀盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的在盾構(gòu)機(jī)刀盤的中心刀座5上設(shè)置的六把貝殼刀1在俯視方向上的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的在盾構(gòu)機(jī)刀盤的中心刀座5上設(shè)置的六把貝殼刀1在側(cè)視方向上的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的貝殼刀的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

在城市中心內(nèi)河河床下的軟土地層盾構(gòu)施工中，內(nèi)河上設(shè)置有一座交通繁忙的橋梁，該橋梁的部分樁基設(shè)置在盾構(gòu)區(qū)間上，如何在保證橋梁正常通行下，完成盾構(gòu)區(qū)間上的部分橋梁樁基的盾構(gòu)切除是施工中迫切需要解決的問題。由于軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤在磨削鋼筋混凝土樁基時(shí)，刀盤與橋樁鋼筋磨削時(shí)，刀盤所遇阻力會(huì)發(fā)生變化，而這種阻力的變化會(huì)通過刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳遞到推進(jìn)系統(tǒng)配備的變速泵，變速泵通過改變出氣量，來輸出更大的磨削力，整個(gè)過程最后表現(xiàn)在盾構(gòu)刀盤的跳躍性切割橋樁樁基鋼筋，對(duì)橋樁樁基鋼筋會(huì)產(chǎn)生向下的拖拽力，導(dǎo)致橋樁頂部橋體的受力波動(dòng)，而橋身晃動(dòng)開裂。一種軟土地層盾構(gòu)磨樁系統(tǒng)，包括軟土地層盾構(gòu)機(jī)和既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基，在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)中配置有變速泵；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)的變速泵的輸出氣路上，串聯(lián)有一個(gè)氣路轉(zhuǎn)換開關(guān)閥，在該氣路轉(zhuǎn)換開關(guān)閥的另一輸入口上連接有定速流量泵；軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤是磨削在既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基上的。當(dāng)軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤磨削到盾構(gòu)區(qū)間上的需要切除的既有橋梁樁基前20厘米處時(shí)，將軟土地層盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)中的液壓變速泵關(guān)掉，用定速流量泵取代，然后控制刀盤勻速向前推進(jìn)切割橋梁樁基；盡管刀盤遇到鋼筋后阻力會(huì)發(fā)生變化，但由于定速流量泵輸出的氣流是恒定的，所以能保證刀盤基本勻速切割樁基鋼筋，使刀盤切割橋樁鋼筋時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生大幅波動(dòng)的拉拽力，保證了橋身的基本穩(wěn)定。

在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤的中心刀座5上呈一字形地設(shè)置有六把貝殼刀1，相鄰的兩把貝殼刀的間距為10厘米，六把貝殼刀1中的每把貝殼刀的高度是從刀盤中心向刀盤邊緣依次降低的，距離刀盤邊緣最近的貝殼刀的高度是高出刀盤面板20厘米的；以增強(qiáng)軟土盾構(gòu)機(jī)刀盤對(duì)鋼筋的切割能力；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤平面區(qū)域上，刀間距為100毫米；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤邊圓弧區(qū)域上，刀間距為50毫米；使盾構(gòu)切割下的橋樁的鋼筋成為小段，以防止在刀盤上纏繞，并有利于螺旋輸送機(jī)的輸送排渣。

在刀盤輻條3上設(shè)置有楔形先行刀2；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤上，刀具軌跡半徑小于1985毫米的區(qū)域上，每個(gè)刀具軌跡線上設(shè)置有兩把楔形先行刀2，這兩把楔形先行刀2中的一把楔形先行刀的高度為200毫米，這兩把楔形先行刀2中的另一把楔形先行刀的高度為170毫米；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤上，在刀具軌跡半徑大于1985毫米的區(qū)域上，每個(gè)刀具軌跡線上設(shè)置有肆把楔形先行刀2，這肆把楔形先行刀2中的一把楔形先行刀的高度為200毫米，這肆把楔形先行刀中的另叁把楔形先行刀的高度為170毫米。

楔形先行刀2是焊接式的，在焊接式的楔形先行刀2的兩端設(shè)置有弧形硬質(zhì)合金塊6，在焊接式的楔形先行刀2的中間設(shè)置有硬質(zhì)合金條7，以加強(qiáng)對(duì)鋼筋的切削；在軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤上還設(shè)置有刮刀4，刮刀的高度為140毫米。

一種軟土地層盾構(gòu)磨樁方法，當(dāng)軟土地層盾構(gòu)機(jī)的刀盤距離預(yù)切割的既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基50厘米時(shí)，啟動(dòng)軟土地層盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)中的變速泵的輸氣管路上串聯(lián)的氣路轉(zhuǎn)換開關(guān)閥，用定速流量泵代替盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的液壓變速泵，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)推力由定速流量泵提供；控制刀盤的推進(jìn)速度為每分鐘1-2毫米，使軟土地層盾構(gòu)機(jī)在恒定速度下，向前推進(jìn)磨削既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基，直至將既有構(gòu)筑物的鋼筋混凝土樁基切斷為止。