阅读说明：本技术 一种采用***解决盾构机受困的方法 (Method for solving problem of shield tunneling machine being trapped by blasting ) 是由 王博 焦延涛 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种采用爆破解决盾构机受困的方法,步骤一,利用钻机在岩体上开钻孔,将钻孔之间的岩体破碎掉,从而形成空腔；步骤二,转动刀盘重复步骤一形成另外的空腔；步骤三,重复步骤一和步骤二,将这些空腔连通后形成工作洞；步骤四,在工作洞内的岩壁上开爆破孔；步骤五,利用刀盘开口位置将保护装置伸入工作洞内,使保护装置完全张开呈T形填满工作洞,从而将预裂爆破面和盾构机之间通过保护装置完全隔开；步骤六,引爆爆炸物,将预裂爆破面爆破,回收保护装置,清理碎石,尝试转动刀盘即可解决盾构机刀盘的受困,因保护装置的作用,使盾构机不会因爆破受损,且该方法操作简单,施工效率高,可以在短时间内解决盾构机受困问题。(The invention discloses a method for solving the problem of being trapped by a shield machine by adopting blasting, comprising the following steps of firstly, drilling holes on a rock body by using a drilling machine, and crushing the rock body between the drilled holes so as to form a cavity; rotating the cutter head to repeat the first step to form another cavity; step three, repeating the step one and the step two, and communicating the cavities to form a working hole; fourthly, blasting holes are formed in the rock wall in the working hole; step five, extending the protection device into the working hole by utilizing the opening position of the cutter head, and completely opening the protection device to fill the working hole in a T shape, so that the pre-splitting blasting surface and the shield machine are completely separated by the protection device; and step six, detonating explosives, blasting the pre-splitting blasting surface, recovering the protection device, cleaning broken stones, trying to rotate the cutter head to solve the problem that the cutter head of the shield machine is trapped, and enabling the shield machine not to be damaged due to blasting due to the action of the protection device.)

一种采用***解决盾构机受困的方法

技术领域

本发明涉及盾构机隧道施工技术领域，具体的说是一种采用***解决盾构机受困的方法。

背景技术

用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响地面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机进行施工更为经济合理。但由于在掘进的时候地质情况复杂、刀具磨损过大、操作不当或未给盾构机进行定时检查等原因，容易在掘进的时候造成盾构机受困。通常来说有以下几种解决方案：从隧洞顶部钻孔至盾构机的刀盘前面，之后向反方向清除盾构机卡顿周边的围岩进行脱困，但会破坏竖井周边的树林和植被；从隧洞侧面人工钻爆支洞至盾构机的刀盘前面，但施工时间相对较长；从隧洞内部***岩体施工时间短、效率高，但会对盾构机造成破坏。因此需要一种新的方法来解决当前的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用***解决盾构机受困的方法，通过在盾构机刀盘上方布置工作洞并用预裂***的方式清理掉造成盾构机受困的岩体,在***时使用保护装置将盾构机和预裂***面完全隔开从而使解决盾构机的受困更加效率且不影响周边环境的同时将盾构机因***收到的伤害降到最低。

本发明为实现上述技术目的，所采用的技术方案为：一种采用***解决盾构机受困的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，在盾构机的土舱内利用钻机穿过盾构机刀盘上的开口在开口上方和开口的正前方岩体上开多个钻孔，再将钻孔之间的岩体破碎掉，从而形成两个空腔；

步骤二，由于步骤一中刀盘开口上方空腔的存在能够使刀盘转动一定的角度，转动刀盘至无法转动时重复步骤一形成另外的空腔；

步骤三，重复步骤一和步骤二，从而形成若干个空腔，将这些空腔连通后形成一个位于刀盘上方的T形工作洞；

步骤四，在工作洞内与盾构机运行前方对应且位于刀盘之上的岩壁上开若干***孔，从而形成预裂***面，在***孔内填装***物；

步骤五，利用刀盘开口位置将保护装置伸入工作洞内，从而将预裂***面和盾构机之间通过保护装置完全隔开；

步骤六，引爆***物，将预裂***面***，回收保护装置，清理碎石，尝试转动刀盘即可解决盾构机刀盘的受困。

优选的，所述步骤一中，每个钻孔间距约100~200mm，每个钻孔的孔深约200~500mm。

优选的，所述步骤四中，在工作洞内开***孔时，拆掉若干刀盘上的滚刀，利用水钻穿过刀盘的开口和拆掉的滚刀开口布置***孔。

优选的，所述步骤四中，将预裂***面***时，在预裂***面和盾构机外壳之间预留50cm的岩体作为保护层。

优选的，所述步骤四中，***孔在岩壁上的分布为中间一个直径为108mm，深度为1m的***孔，该***孔四周各布置1个直径为83mm，深度为1.5m的***孔，所有***孔堵塞长度为不小于300mm炮泥封堵。

优选的，所述***孔在岩壁上的分布最终将刀盘上方的岩体清理出与盾构机呈120°夹角的扇形空隙，尝试转动刀盘使其脱困，若依旧不能脱困，在扇形空隙两侧的岩体上继续布置***孔，以将扇形空隙扩大，使其与盾构机的夹角呈180°。

优选的，步骤五和步骤六中所述的保护装置包括通过刀盘开口伸入工作洞的防爆外板，防爆外板的上表面设有凹腔，在该凹腔内通过贯穿防爆外板尾部宽度方向的连接轴转动设置有第一防爆内板，且第一防爆内板可绕连接轴转动至与防爆外板垂直的位置；

所述第一防爆内板为内部具有中空腔室的矩形板状件，在第一防爆内板的中空腔室内沿其宽度方向设有隔板，隔板将第一防爆内板的中空腔室分为板腔室和容纳连接轴的轴腔室，板腔室宽度方向两侧开有长条形通孔，在板腔室内沿第一防爆内板长度方向中轴线对称设有第二防爆内板，且第二防爆内板外侧在外力作用下可穿出长条形通孔，此时第二防爆内板内侧卡在第一防爆内板的中空腔室内以形成第二防爆内板和第一防爆内板的连接；

第二防爆内板为内部中空的矩形板状件，每个第二防爆内板的外侧沿其长度方向开有长条形通孔，每个第二防爆内板内设有第三防爆内板，第三防爆内板外侧在外力作用下可穿出长条形通孔，此时第三防爆内板内侧卡在第二防爆内板的内部以形成第三防爆内板和第二防爆内板的连接；

第三防爆内板为内部中空的矩形板状件，每个第三防爆内板的外侧沿其长度方向开有长条形通孔，每个第三防爆内板内设有第四防爆内板，第四防爆内板外侧边缘穿出长条形通孔且设有圆孔，第四防爆内板外侧在外力作用下穿出长条形通孔，此时第四防爆内板的内侧卡在第三防爆内板的内部以形成第四防爆内板和第三防爆内板的连接。

优选的，第二防爆内板的内侧两端设有固定弹片，当所述第二防爆内板缩在第一防爆内板的内部时，固定弹片卡设在第一防爆内板上设的内侧孔中，另一个固定弹片卡设在隔板上设有的内侧孔中，当第二防爆内板受到外力时，固定弹片变形从内侧孔里弹出并随第二防爆内板向外侧运动，当第二防爆内板拉出至极限位置时，第二防爆内板两端的固定弹片分别卡设在第一防爆内板和隔板的外侧孔中；

第三防爆内板的内侧两端也设有固定弹片，当所述第三防爆内板缩在第二防爆内板的内部时，固定弹片卡设在第二防爆内板两端的内侧孔中，当第三防爆内板受到外力时，第三防爆内板上的固定弹片变形从内侧孔里弹出并随第三防爆内板向外侧运动，当第三防爆内板拉出至极限位置时，固定弹片卡设在第二防爆内板的外侧孔中；

第四防爆内板的内侧两端也设有固定弹片，当所述第四防爆内板缩在第三防爆内板的内部时，固定弹片卡设在第三防爆内板两端的内侧孔中，当第四防爆内板受到外力时，第四防爆内板上的固定弹片变形从内侧孔里弹出并随第四防爆内板向外侧运动，当第四防爆内板拉出至极限位置时，固定弹片卡设在第三防爆内板的外侧孔中。

优选的，步骤五中，将保护装置伸入工作洞后，转动连接轴使第一防爆内板与防爆外板呈垂直状态，利用第四防爆内板上的圆孔，向外拉动第四防爆内板，将第四防爆内板、第三防爆内板以及第二防爆内板移动至第一防爆内板的两侧；步骤六中，将预裂***面***后，利用第四防爆内板的圆孔，向内推动第四防爆内板，将第四防爆内板、第三防爆内板以及第二防爆内板移动至第一防爆内板的板腔室内，再转动连接轴，将第一防爆内板回收至防爆外板的凹腔内，收回保护装置。

优选的，所述防爆外板上设有固定孔，所述第一防爆内板的尾端设有高弹性钢片，第一防爆内板与防爆外板呈垂直状态时，第一防爆内板的高弹性钢片卡人固定孔固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明通过在盾构机刀盘顶部的岩体中挖掘工作洞，并利用预裂***的方式对盾构机上方的岩体进行清理，对周边环境的影响较小且该解决方法不影响施工进度，所需时间短，操作简单；

2）本发明通过在盾构机刀盘顶部的岩体中挖掘工作洞，***前利用保护装置将岩体和盾构机之间完全隔开，再采用高效、破坏较小的的预裂***的方式清理岩体时，因保护装置的保护不会破坏盾构机本身结构；

3）本发明的保护装置通过将第四防爆内板、第三防爆内板以及第二防爆内板设置在第一防爆内板内部，通过固定弹片、内侧孔以及外侧孔的配合，实现防爆内板之间的可伸缩和固定，结构简单，易制造，在空间有限的隧洞中，使用方便；

4）本发明的保护装置通过在防爆外板中设置凹腔，将第一防爆内板通过连接轴固定在凹腔中，可实现第一防爆内板翻转成与防爆外板呈90°，使保护装置不占用空间，整体完美契合所挖掘的工作洞形状；

5）本发明的在***时在盾构机和预裂***面之间预留50cm的岩体作为保护层，提高了对盾构机的保护；

6）本发明在***结束后进行喷雾洒水，并向土舱内压入新鲜空气，降低土舱内的粉尘且排除有害气体，增强了安全性。

附图说明

图1是本发明的整体示意图；

图2是本发明保护装置的工作示意图；

图3是本发明保护装置结构示意图；

图4是本发明防爆外板上表面示意图；

图5是本发明防爆外板下表面示意图；

图6是本发明第一防爆内板剖视图；

图7是本发明防爆内板张开状态示意图；

图8是本发明第一防爆内板主视图；

图9是本发明第一防爆内板左视图；

图10是本发明工作洞形状示意图；

图11是本发明的预裂***面示意图；

图12是本发明的扇形***角度示意图；

图中标记：1、防爆外板，101、固定孔，2、第一防爆内板，201、高弹性钢片，202、轴腔室，203、板腔室，3、第二防爆内板，4、第三防爆内板，5、第四防爆内板，6、隔板，7、固定弹片，8、内侧孔，9、外侧孔，10、连接轴，11、把手，12、岩体，13、工作洞，14、预裂***面，1401、***孔，15、刀盘，16、盾构机。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步阐述。

实施例1

如图所示，一种采用***解决盾构机受困的方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一，空腔挖掘阶段，首先在盾构机16的土舱内焊接用来固定钻机的支架，接好冷却水管后，利用刀盘15开口对刀盘15上方和前方的岩体12钻孔取芯，控制好钻孔速度，每个钻孔的间距约为100~200mm，每个钻孔的孔深约为200~500mm，在钻孔完成后，通过分离顶穿过刀盘15开口把每个钻孔之间的岩体12破碎掉，以形成两个长约250mm、宽约250mm的空腔。

步骤二，由于步骤一中刀盘15上方空腔的存在能够使刀盘15转动一定的角度，转动刀盘15至无法转动时重复步骤一形成另外的空腔；

步骤三，工作洞完成阶段，重复多次步骤二后，所有空腔连通直至最终形成一个长约3m、宽约1.5m、高约1.2m的T形空腔作为工作洞13；

步骤四，预裂***阶段，如图2所示，拆掉刀盘15的3个滚刀，利用拆掉的滚刀开口和刀盘15开口，通过在土舱内的水钻对工作洞13内盾构机16行进方向对应刀盘15之上的岩壁上布置***孔1401，以形成预裂***面14，***孔1401在预裂***面14上的分布为中间钻出一个直径为108mm、深度为1m的***孔1401作为临界孔，临界孔的四周各钻出1个直径为83mm，深度为1.5m的***孔1401，***孔1401和临界孔的堵塞长度均为不小于300mm炮泥封堵，在***孔1401内装填***、延时导爆索、***；

步骤五，利用刀盘15开口位置将保护装置伸入工作洞13内，利用工具转动保护装置的把手11从而使连接轴10将第一防爆内板2转动至与防爆外板1垂直位置后，分别利用工具伸入第四防爆内板5的圆孔中拉动第四防爆内板5从而使第三防爆内板4、第二防爆内板3被拉至第一防爆内板2的两侧使保护装置呈张开状态，将T形工作洞13填满，之后将保护装置固定在土舱内的支架上，最终将预裂***面14和盾构机16之间通过保护装置完全隔开；

步骤六，引爆***物，将预裂***面14***，向内侧推动第四防爆内板5，将防爆内板闭合后，转动连接轴10将第一防爆内板2转动至防爆外板1凹腔内，回收保护装置，清理碎石，尝试转动刀盘15即可解决盾构机16刀盘15的受困。

本实施例中，在预裂***面14和盾构机16之间预留50cm的岩体12，根据步骤四的预裂***面14上的***孔1401布置，最终将盾构机16上方岩体12按扇形***出120°的空隙，之后尝试转动刀盘15，若依旧受困，则沿以开挖的扇形空隙两侧的岩体12上继续布置***孔1401，钻***孔1401时沿着刀盘15的外侧或沿着盾构机16前盾外部半径上部向反方向钻孔，将其***扩挖成180°开挖面约为1.5倍盾构机15半径，从而解决盾构机16受困问题。

在预裂***结束后，向土舱内压入新鲜空气并进行喷雾洒水，从而将土舱内的有害气体通过土舱及人闸门尽快排出以及尽可能降低土舱内的粉尘浓度，在***期间加强对隧洞通风设施的检查和维修，保证隧洞内空气的新鲜，钻孔时，先送水，后送风。

实施例2

本实施例是对实施例1中的保护装置的具体构造做进一步阐述，如图所示步骤五和步骤六中所述的保护装置包括通过刀盘15开口伸入工作洞13的防爆外板1，防爆外板1的上表面设有凹腔，在该凹腔内通过贯穿防爆外板1尾部宽度方向的连接轴10转动设置有第一防爆内板2，且第一防爆内板2可绕连接轴10转动至与防爆外板1垂直的位置；

所述第一防爆内板2为内部具有中空腔室的矩形板状件，所述第一防爆内板2的中空腔室内沿其宽度方向设有隔板6，隔板6将第一防爆内板2的中空腔室分为板腔室203和容纳连接轴10的轴腔室202，板腔室203宽度方向两侧开有长条形通孔，在板腔室203内沿第一防爆内板2长度方向中轴线对称设有第二防爆内板3，且第二防爆内板3外侧在外力作用下可穿出长条形通孔，此时第二防爆内板3内侧卡在第一防爆内板2的中空腔室内以形成第二防爆内板3和第一防爆内板2的连接；

第二防爆内板3为内部中空的矩形板状件，每个第二防爆内板3的外侧沿其长度方向开有长条形通孔，每个第二防爆内板3内设有第三防爆内板4，第三防爆内板4外侧在外力作用下可穿出长条形通孔，此时第三防爆内板4内侧卡在第二防爆内板3的内部以形成第三防爆内板4和第二防爆内板3的连接；

第三防爆内板4为内部中空的矩形板状件，每个第三防爆内板4的外侧沿其长度方向开有长条形通孔，每个第三防爆内板4内设有第四防爆内板5，第四防爆内板5外侧边缘穿出长条形通孔且设有圆孔，第四防爆内板5外侧在外力作用下穿出长条形通孔，此时第四防爆内板5的内侧卡在第三防爆内板4的内部以形成第四防爆内板5和第三防爆内板4的连接。

本实施例中，第四防爆内板5往外侧边缘开有圆孔的部分依次穿过第三防爆内板4、第二防爆内板3以及第一防爆内板上2的长条形通孔，使得该开有圆孔的部分露出在第一防爆内板2的外部。

实施例3

本实施例是实施例2的进一步优化方案，如图所示，第二防爆内板3的内侧两端设有固定弹片7，当所述第二防爆内板3缩在第一防爆内板2的内部时，固定弹片7卡设在第一防爆内板2上设的内侧孔8中，另一个固定弹片7卡设在隔板6上设有的内侧孔8中，当第二防爆内板3受到外力时，固定弹片7变形从内侧孔8里弹出并随第二防爆内板3向外侧运动，当第二防爆内板3拉出至极限位置时，第二防爆内板3两端的固定弹片7分别卡设在第一防爆内板2和隔板6的外侧孔9中；

第三防爆内板4的内侧两端设有固定弹片7，当所述第三防爆内板4缩在第二防爆内板3的内部时，固定弹片7卡设在第二防爆内板3两端的内侧孔8中，当第三防爆内板4受到外力时，第三防爆内板4上的固定弹片7变形从内侧孔8里弹出并随第三防爆内板4向外侧运动，当第三防爆内板4拉出至极限位置时，固定弹片7卡设在第二防爆内板3的外侧孔9中；

第四防爆内板5的内侧两端设有固定弹片7，当所述第四防爆内板5缩在第三防爆内板4的内部时，固定弹片7卡设在第三防爆内板4两端的内侧孔8中，当第四防爆内板5受到外力时，第四防爆内板5上的固定弹片7变形从内侧孔8里弹出并随第四防爆内板5向外侧运动，当第四防爆内板5拉出至极限位置时，固定弹片7卡设在第三防爆内板4的外侧孔9中。

本实施例中第四防爆内板5、第三防爆内板4以及第二防爆内板3的内侧孔8均设在它们的两端靠近内侧的边缘位置，第一防爆内板2顶端和隔板6上的内侧孔8均设在靠近第一防爆内板2长度方向中轴线上，第三防爆内板4、第二防爆内板3的外侧孔9均设在它们的两端靠近外侧的边缘位置，第一防爆内板2顶端的外侧孔9设在其靠近外侧的边缘，隔板6上的外侧孔9设在靠近第一防爆内板2的内壁位置；极限位置是指第四防爆内板5受到外力时运动至只有第四防爆内板5的内侧边缘的小部分还在第三防爆内板4的内部，此时第四防爆内板5上的固定弹片7刚好卡进第三防爆内板4上的外侧孔9，使其保持这种连接方式，此时继续向第四防爆内板5施加拉力时，因第四防爆内板5无法再向第三防爆内板4的外侧移动，从而带动第三防爆内板4向外移动，当第三防爆内板4向外移动至只有第三防爆内板4的内侧边缘小部分还在第二防爆内板3的内部，此时第三防爆内板4上的固定弹片7刚好卡进第二防爆内板3上的外侧孔9，使其保持这种连接方式，此时继续向第四防爆内板5施加拉力，因第四防爆内板5无法再向第三防爆内板4的外侧移动，从而带动第三防爆内板4向外移动，第三防爆内板4无法再向第二防爆内板3的外侧移动，从而带动第二防爆内板3向外侧移动，当第二防爆内板3向外移动至只有第二防爆内板3的内侧边缘小部分还在第一防爆内板2的内部，此时第二防爆内板3上的固定弹片7，刚好卡进第一防爆内板2顶端和隔板6上的外侧孔9，使其保持这种连接方式，最终所有的防爆内板全部伸展至第一防爆内板2的两侧。

实施例4

本实施例是对上述保护装置的具体使用方法做进一步阐述，如图所示步骤五中，将保护装置伸入工作洞13后，转动连接轴10使第一防爆内板2与防爆外板1呈垂直状态，利用第四防爆内板5上的圆孔，向外拉动第四防爆内板5，将第四防爆内板5、第三防爆内板4以及第二防爆内板3移动至第一防爆内板2的两侧；步骤六中，将预裂***面14***后，利用第四防爆内板5的圆孔，向内推动第四防爆内板5，将第四防爆内板5、第三防爆内板4以及第二防爆内板3移动至第一防爆内板2的板腔室203内，再转动连接轴10，将第一防爆内板2回收至防爆外板1的凹腔内，收回保护装置。

本实施例中，第四防爆内板5、第三防爆内板4以及第二防爆内板3从张开状态的回收，参照上述防爆内板的拉出，只是将向外的拉力改为向内的推力，推力或拉力的施力方式为第四防爆内板5露出第一防爆内板2部分上的圆孔，利用工具伸入圆孔施力从而将第四防爆内板5推入第三防爆内板4内部，第三防爆内板4被推入第二防爆内板3内部，第二防爆内板3被推入第一防爆内板2的板腔室203内。

实施例5

本实施例是实施例2的进一步优化方案，所述防爆外板1上设有固定孔101，所述第一防爆内板2的尾端设有高弹性钢片201，第一防爆内板2与防爆外板1呈垂直状态时，第一防爆内板2的高弹性钢片201卡入固定孔101固定。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。