本發(fā)明屬于超深豎井施工的，具體涉及一種超深豎井盾構(gòu)與爆破綜合掘進(jìn)方法。

背景技術(shù)：

1、我國城市發(fā)展迅速，但在發(fā)展數(shù)十年過程中，由于各階段發(fā)展理念改變、城市規(guī)劃不合理、經(jīng)濟(jì)成本和人口增長等，造成城市空間利用率和布局不合理、以及老破改造等，城市發(fā)展不能滿足人民需求，城市更新改造成為未來發(fā)展趨勢。隨著我國城市更新進(jìn)度加快，地下空間利用問題日益突出。各大城市建造了豎井車庫用于緩解停車難問題，地下儲蓄水池調(diào)節(jié)洪澇災(zāi)害及水資源回收利用，采用豎井作為地下能源儲存及地下儲能空間，山嶺隧道通風(fēng)豎井等。豎井施工方法分為人工開挖施工、半機(jī)械開挖施工以及機(jī)械開挖施工。盾構(gòu)因其開挖速度快、安全性高、周邊環(huán)境影響小等優(yōu)勢而普遍應(yīng)用。

2、大直徑超深豎井機(jī)械化施工一直是地下工程領(lǐng)域面臨的難題，目前施工多采用人工開挖豎井，在地面建造好井筒后，隨開挖下沉，施工速度慢，而且井筒在下沉?xí)r容易存在偏斜、下沉不順利、需添加助沉劑等問題。近年來，隨著科技的發(fā)展逐步出現(xiàn)了一些機(jī)械化施工設(shè)備，但存在機(jī)械化程度低、出渣速度慢影響施工進(jìn)度、刀具磨損嚴(yán)重頻繁換刀等問題。特別是超深豎井施工，地層復(fù)雜無法綜合利用盾構(gòu)安全性高、周邊環(huán)境影響小和鉆爆法開挖硬巖效率高等特點(diǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種超深豎井盾構(gòu)與爆破綜合掘進(jìn)方法，利用到分離式刀盤盾構(gòu)機(jī)，該分離式刀盤盾構(gòu)機(jī)由刀盤組件、伸縮組件、環(huán)形刀盤驅(qū)動組件、中心刀盤驅(qū)動組件和護(hù)盾組成，環(huán)形刀盤驅(qū)動組件和中心刀盤驅(qū)動組件均設(shè)于護(hù)盾內(nèi)，伸縮組件安裝在環(huán)形刀盤驅(qū)動組件上并同刀盤組件連接，中心刀盤驅(qū)動組件同刀盤組件連接，刀盤組件包括弧形塊刀盤和中心刀盤，伸縮組件驅(qū)動弧形塊刀盤進(jìn)行升降運(yùn)動，環(huán)形刀盤驅(qū)動組件驅(qū)動伸縮組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，中心刀盤驅(qū)動組件驅(qū)動中心刀盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在超深豎井掘進(jìn)過程中，首先對土體或強(qiáng)度較低巖土體采用分離式刀盤盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全斷面掘進(jìn)，然后對硬巖地層采用弧形塊刀盤盾構(gòu)形成環(huán)形導(dǎo)洞，為大直徑硬巖豎井鉆爆開挖提供預(yù)裂面和增加爆破臨空面，最后在核心硬巖掌子面巖體采用鉆爆法施工，采用豎井盾構(gòu)與爆破綜合掘進(jìn)方法可不僅實現(xiàn)精準(zhǔn)控制消除超欠挖，還能減少爆破藥卷數(shù)量，提高超深豎井施工效率，節(jié)省成本。

2、本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

3、一種超深豎井盾構(gòu)與爆破綜合掘進(jìn)方法，所述掘進(jìn)方法包括以下步驟：

4、s1：利用分離式刀盤盾構(gòu)機(jī)開挖豎井內(nèi)的巖土層；

5、其中，所述分離式刀盤盾構(gòu)機(jī)包括刀盤組件、伸縮組件、環(huán)形刀盤驅(qū)動組件、中心刀盤驅(qū)動組件和護(hù)盾，所述環(huán)形刀盤驅(qū)動組件和所述中心刀盤驅(qū)動組件均設(shè)于所述護(hù)盾內(nèi)，所述伸縮組件安裝在所述環(huán)形刀盤驅(qū)動組件上并同所述刀盤組件連接，所述中心刀盤驅(qū)動組件同所述刀盤組件連接；所述刀盤組件包括弧形塊刀盤和中心刀盤，所述弧形塊刀盤設(shè)于所述中心刀盤的外側(cè)，所述弧形塊刀盤沿周向設(shè)置有多個，所述中心刀盤包括中心圓刀盤和扇形刀盤，所述扇形刀盤沿所述中心圓刀盤周向設(shè)置有多個，相鄰所述弧形塊刀盤之間以及相鄰所述扇形刀盤之間均形成有進(jìn)渣口；所述伸縮組件驅(qū)動所述弧形塊刀盤進(jìn)行升降運(yùn)動，所述環(huán)形刀盤驅(qū)動組件驅(qū)動所述伸縮組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述中心刀盤驅(qū)動組件驅(qū)動所述中心刀盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；

6、在開挖所述巖土層時，所述伸縮組件處于最小行程狀態(tài)，啟動所述環(huán)形刀盤驅(qū)動組件和所述中心刀盤驅(qū)動組件，所述環(huán)形刀盤驅(qū)動組件和所述中心刀盤驅(qū)動組件驅(qū)動所述刀盤組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)開挖；

7、s2：利用所述分離式刀盤盾構(gòu)機(jī)在所述豎井內(nèi)的硬巖地層的掌子面上開挖環(huán)形導(dǎo)洞；

8、其中，在開挖所述硬巖地層時，關(guān)閉所述中心刀盤驅(qū)動組件，啟動所述伸縮組件和所述環(huán)形刀盤驅(qū)動組件，所述伸縮組件驅(qū)動所述弧形塊刀盤向下運(yùn)動，所述環(huán)形刀盤驅(qū)動組件驅(qū)動所述弧形塊刀盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

9、s3：所述環(huán)形導(dǎo)洞開挖完成后，關(guān)閉所述伸縮組件和所述環(huán)形刀盤驅(qū)動組件；

10、s4：在未被開挖的所述掌子面上開設(shè)炮孔，并在所述炮孔內(nèi)安裝藥卷；

11、s5：啟動所述伸縮組件，所述伸縮組件驅(qū)動所述弧形塊刀盤向上運(yùn)動，使所述弧形塊刀盤回退至所述掌子面上；

12、s6：起爆所述藥卷，并清除所述藥卷爆破后產(chǎn)生的巖渣；

13、s7：重復(fù)步驟s2至步驟s6，開挖下一所述掌子面，直至所述豎井開挖完成。

14、所述環(huán)形刀盤驅(qū)動組件包括反力架、行星電機(jī)和齒輪，所述行星電機(jī)沿所述反力架周向布置有多個，所述行星電機(jī)的行星電機(jī)軸上設(shè)有齒輪。

15、所述反力架由扇形支撐板、反力板、徑向肋板和弧形肋板組成，所述反力板為圓形，所述扇形支撐板沿所述反力板周向布置有多個，所述徑向肋板和所述弧形肋板分別沿所述扇形支撐板的徑向和弧向布置。

16、所述伸縮組件包括液壓缸、基座和環(huán)形齒輪，所述環(huán)形齒輪和所述液壓缸分別設(shè)于所述基座的上側(cè)和下側(cè)，所述環(huán)形齒輪與所述驅(qū)動組件的齒輪相嚙合，所述液壓缸沿所述基座周向布置有多組并安裝在防護(hù)伸縮管內(nèi)，所述液壓缸的底座固定在所述基座上、伸縮桿同所述弧形塊刀盤連接，所述基座下側(cè)由內(nèi)至外依次設(shè)置有螺旋排渣壁和防護(hù)罩。

17、所述中心刀盤驅(qū)動組件包括刀盤架和中心刀盤電機(jī)，所述中心刀盤電機(jī)的底座安裝在所述反力架上、中心刀盤電機(jī)軸通過所述刀盤架同所述中心刀盤的扇形刀盤連接，所述中心刀盤電機(jī)驅(qū)動所述中心刀盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

18、所述刀盤架由連接盤和托腳組成，所述連接盤為圓環(huán)狀，所述連接盤兩側(cè)分別同所述中心刀盤電機(jī)的中心刀盤電機(jī)軸和所述托腳連接，所述托腳為傾斜設(shè)置并沿所述連接盤周向布置有多個，所述托腳同所述中心刀盤的扇形刀盤連接。

19、所述刀盤組件還包括滾刀和刮刀，所述弧形塊刀盤的弧向兩側(cè)各設(shè)有一組所述刮刀，所述弧形塊刀盤中部設(shè)有一組所述滾刀，所述扇形刀盤的弧向兩側(cè)各設(shè)有若干組所述刮刀，所述扇形刀盤中部設(shè)有若干組所述滾刀，所述中心圓刀盤上設(shè)有若干組所述滾刀。

20、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

21、(1)分離式刀盤盾構(gòu)機(jī)可實現(xiàn)同一設(shè)備在土層、巖土地層和硬巖地層等復(fù)雜地層的連續(xù)超深掘進(jìn)；

22、(2)在超深豎井掘進(jìn)過程中，首先對土體或強(qiáng)度較低巖土體采用分離式刀盤盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全斷面掘進(jìn)，然后對硬巖地層采用弧形塊刀盤盾構(gòu)形成環(huán)形導(dǎo)洞，為大直徑硬巖豎井鉆爆開挖提供預(yù)裂面和增加爆破臨空面，最后在核心硬巖掌子面巖體采用鉆爆法施工，采用豎井盾構(gòu)與爆破綜合掘進(jìn)方法可不僅實現(xiàn)精準(zhǔn)控制消除超欠挖，還能減少爆破藥卷數(shù)量，提高超深豎井施工效率，節(jié)省成本；

23、(3)盾構(gòu)掘進(jìn)安全性高但存在硬巖地層刀具磨損嚴(yán)重維護(hù)費(fèi)用高問題，而鉆爆法成本低但安全性較低，結(jié)合盾構(gòu)法與鉆爆法優(yōu)缺點(diǎn)，僅采用弧形塊刀具形成豎井預(yù)裂面與增加爆破臨空面，減少刀具數(shù)量和使用時長，減少刀具磨損，節(jié)省成本；

24、(4)利用弧形塊刀盤盾構(gòu)機(jī)施工豎井，可在豎井井壁周圍形成臨時支護(hù)，保證豎井施工安全；

25、(5)螺旋排渣壁可利用螺旋結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，將巖渣從環(huán)形導(dǎo)洞內(nèi)排出。