1.一種盾構直接切削大直徑樁系統(tǒng)施工方法,其特征在于,包括以下內(nèi)容:在遵循“選型-控制-輔助-監(jiān)測-評估”的原則上進行刀具選型、刀盤刀具布置、無軸螺旋輸送機改造;然后以刀盤扭矩為核心進行盾構推力、扭矩、轉速和推速控制;輔助泡沫劑添加進行渣土改良;然后監(jiān)測地層、結構變形沉降,分析出土鋼筋和渣土,對當前盾構工作狀態(tài)進行評估,從而調(diào)整盾構掘進參數(shù),使得盾構更適應當前工況,防止刀盤卡死現(xiàn)象;最后,在盾構出洞時,對刀具進行磨損、損傷檢測,評估當前刀盤刀具配置的適應性以及盾構掘進參數(shù)控制、輔助措施的適應性。
2.根據(jù)權利要求1所述的盾構直接切削大直徑樁系統(tǒng)施工方法,其特征在于:為適應本工程需磨樁、在礫砂層、中粗砂和砂卵石地層掘進下穿淺覆土構筑物,盾構機刀盤采用輻條式中間支撐結構,刀盤配置有:(1)三層高度分別為160mm、140mm、120mm的周邊刀;(2)刀具高度為110mm的切削刀每圈三對;(3)刀具高度為140mm、120mm的撕裂刀分為15圈布置:①15#~10#圈軌跡上,每圈4把撕裂刀,分2層布置,2用2備;②9#~3#圈軌跡上,每圈3把撕裂刀,分2層布置,2用1備;③2#~1#圈軌跡上,每圈2把撕裂刀,1用1備;(4)為改善中心部位土體的切削和攪拌效果,在中心部位設計一把尺寸較大的三叉形魚尾刀,魚尾刀超前撕裂刀450mm,(5)刀具刀頭合金為e5型碳化鎢合金,刀座焊耐磨焊條。
3.根據(jù)權利要求1所述的盾構直接切削大直徑樁系統(tǒng)施工方法,其特征在于:螺旋機采用帶式螺旋并適當增大螺旋機直徑,同時在螺旋輸送機內(nèi)壁鑲嵌合金起到加固保護作用,螺旋葉片直徑為φ900mm,螺距1100mm,最大有效排土能力達到409m3/h,旋轉速度0~16.7rpm,液壓馬達25.7kn·m×32.3mpa×2臺,螺旋機扭矩166kn·m(32.3mpa)。
4.根據(jù)權利要求1所述的盾構直接切削大直徑樁系統(tǒng)施工方法,其特征在于:通過分析盾構機實時掘進參數(shù)中的刀盤扭矩的大小以及變化趨勢的快慢來控制盾構機的推力、轉速和推進速度,盾構機刀盤扭矩8284kn·m,總推力為f=48000kn,在切樁過程中,控制刀盤扭矩約為額定扭矩的36%~48%;盾構推力約為額定推力的52%~63%。
5.根據(jù)權利要求1所述的盾構直接切削大直徑樁系統(tǒng)施工方法,其特征在于:為適應這種全斷面富水砂卵石地層施工,在加泥的基礎上同時使用泡沫系統(tǒng),利用加入泡沫改善砂卵石的粒狀構造。盾構掘進時,加泥量以掘進每環(huán)切削土體體積的5~10%計算,6395mm直徑的盾構機掘進每環(huán)的泥漿注入量為2.5m3~4.5m3,泥漿噴注壓力取0.15~0.3mpa;泡沫溶液的組成:泡沫添加劑5%~7%,水93%~95%;泡沫組成:90%~95%壓縮空氣和5%~10%泡沫溶液混合而成,盾構掘進時,泡沫注入量以掘進每環(huán)切削土體體積的1.25%~1.88%計算,6395mm直徑的盾構機掘進施工每環(huán)需加泡沫溶液的量為500l~750l,泡沫注入壓力設定為0.15~0.3mpa。
6.根據(jù)權利要求1所述的盾構直接切削大直徑樁系統(tǒng)施工方法,其特征在于:掘進階段緊密依靠沉降監(jiān)測數(shù)據(jù),及時調(diào)整盾構掘進參數(shù),不斷完善施工工藝,及時調(diào)整到盾構機穿越該類地層的最佳參數(shù),為盾構風險點及后續(xù)掘進提供參數(shù),監(jiān)測數(shù)據(jù)主要包括:地面變形監(jiān)測、地面建(構)筑物調(diào)查及沉降監(jiān)測、隧道沉浮和水平位移、隧道凈空收斂量測、地層中位移量測、管片內(nèi)力量測、地層接觸應力量測及地下水位觀測等。其中地表沉降監(jiān)測警戒值20mm、管線沉降監(jiān)測警戒值15mm、建筑物傾斜警戒值1‰、建筑物沉降警戒值10mm、拱頂沉降警戒值20mm;盾構掘進參數(shù):推力維持在25000kn~28000kn,扭矩平穩(wěn)維持在4000kn·m左右,掘進速度維持在20mm/min~50mm/min,刀盤轉速維持穩(wěn)定為1.1rpm可在盡量減少沉降量的前提下,順利完成盾構破樁掘進工作。
7.根據(jù)權利要求1所述的盾構直接切削大直徑樁系統(tǒng)施工方法,其特征在于:分析出土鋼筋的種類、數(shù)量、長度、出土時間以及切斷形式判斷盾構機刀盤刀具的工作狀態(tài),以出土時間為時間軸,把每一根鋼筋的出土時間按照先后進行排序,并對時間軸進行分段,同時對每一時間段內(nèi)鋼筋長度、種類、數(shù)量以及斷面形式進行分段整理。分析每不同時間段內(nèi)鋼筋的長度、種類、數(shù)量以及斷面形式。若單位時間段內(nèi)產(chǎn)生的長度0-500mm鋼筋數(shù)量占比超過50%,長度510-1000mm鋼筋數(shù)量占比超過20%,鋼筋斷面貝殼刀全斷面切削形式占比超過80%,說明在該單位時間段內(nèi)刀盤刀具的磨損情況較差,刀具可以有效將鋼筋切斷為短鋼筋;若單位時間段內(nèi)產(chǎn)生的長度0-500mm以及510-1000mm鋼筋數(shù)量相比于前序時間段內(nèi)排出的鋼筋數(shù)量均少于30%,且鋼筋斷面形式中全斷面切削占比少于60%,半斷面切削以及直接拉斷形式占比超過了40%,則說明刀盤刀具喪失了部分切削鋼筋能力,刀具磨損較為嚴重;若單位時間段內(nèi)出土鋼筋均超過1000mm,且數(shù)量明顯減少,斷面形式幾乎不可見切削痕跡,超過80%占比為直接拉斷形式,則考慮刀具磨損嚴重,甚至部分刀具崩落的可能性。這時候考慮盾構停機,對刀具進行檢修或者更換。
8.根據(jù)權利要求1所述的盾構直接切削大直徑樁系統(tǒng)施工方法,其特征在于:測量并且分析盾構機刀盤刀具的磨損、崩裂和合金掉落程度來評估當前刀盤刀具配置的合理性以及盾構掘進參數(shù)控制、輔助措施的適應性,盾構出洞后,對刀盤刀具進行清洗,用游標卡尺對每一刀具進行現(xiàn)場實地測量,主要測量數(shù)據(jù)包括:刀具邊緣高度、刀具中央高度、刀具厚度、合金崩落數(shù)量以及刀具整體脫落數(shù)量。根據(jù)得到的磨損數(shù)據(jù)對刀盤刀具磨損做出綜合評估,對不同類型刀具中央高度、邊緣高度和厚度取數(shù)量加權平均值處理,評估分為輕微磨損、中度磨損、重度磨損、嚴重磨損四個等級,分別對應磨損量1-5mm、6-10mm、11-15mm、16-20mm,合金崩落數(shù)量1-3塊、4-6塊、7-9塊、10-12塊,刀具脫落數(shù)量1-2把、3-4把、5-6把、7-8把;若刀盤刀開挖破樁工作能力,若刀盤刀具評估結果為較重磨損或嚴重磨損,則當前刀盤刀具評估結果為輕微磨損或中度磨損則認為刀盤設計是合理的,并且具有良好的具配置的合理性、盾構掘進參數(shù)控制的適配性以及各種輔助措施的適應性需要進一步改良優(yōu)化,考慮改進刀具間距、高低差,減小刀盤扭矩、推力以及轉速,增加泥漿注入量以及泡沫添加劑含量等,確保刀具能夠在最佳狀態(tài)下完成切樁掘進工作。