一種馬蹄形開敞式盾構體結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及基于盾構機的工作原理、為解決飽和黃土地層礦山法開挖的安全問題而研制的馬蹄形開敞式盾構體結構，屬于盾構技術的延伸。
【背景技術】
[0002]目前在土層中開挖隧道，由于土層強度低，尤其是含水量大時成洞穩定性極差，因此盾構法施工應運而生。盾構法是利用鋼材的高強度和易加工特點，將鋼板加工成隧洞斷面形狀，形成在土層中對施工人員和設備的防護體；再在頭部設置開挖輔助設施如人工挖掘隔倉、切削刀盤、水力噴頭等；在盾體內設置開挖料輸出裝置，如螺旋輸送帶、泥水管路、輕軌斗車；在盾尾設置襯砌支護設施，形成開挖、出土、支護、襯砌配套協作的結構，完成隧道施工的完整方法。
[0003]回顧盾構法的形成、發展和現狀，1823年，倫敦泰晤士河隧道建設中，將煤礦礦山工程師的盾構設想變成實際操作嘗試，盡管水下隧道歷時18年，但為類似工程施工開創了有創舉的新方法。
[0004]經過百余年的不懈探索和實踐，20世紀90年代開始，各種類型的盾構設備開發使用逐步進入了繁榮時期。日本東京灣公路隧道被稱為世界超大型道路交通隧道盾構法施工的范例；英法海底隧道更是成為世界盾構技術強國集中施工技術前沿技術成果的典范。盾構技術的不斷發展，不但使土壓平衡、泥水平衡技術日臻完善，而且使得操作更簡單、系統更完善、自動化程度更高、控制精度更準確。在開挖斷面適應性方面，研制成功了單頭、雙頭和多頭刀盤，利用曲軸傳動技術，開發出適應矩形斷面、橢圓形斷面或任意斷面的刀盤和支護設備。
[0005]中國在1962年在上海開始進行盾構法試驗隧道開挖，1970年完成上海打浦路公路隧道，這是中國第一條盾構法施工的水下公路隧道。20世紀90年代，中國各大城市地鐵工程蓬勃發展，一批地下輕軌隧道開始興建，上海、北京、廣州、深圳等地鐵隧道施工都應用了盾構技術。特別是2003年，上海隧道工程有限公司率先采用雙圓隧道工程掘進機施工上海M8線地鐵區間隧道，將中國盾構法隧道施工帶入了與世界先進技術水平同步發展的新時代。
[0006]在中國，如今盾構技術研制水平與世界同步，各種盾構機都能在國內生產，這極大地提高了這一領域發展的速度。
[0007]當今盾構技術的優缺點，在于從盾構施工的基本原理看，為了支撐掌子面的穩定，采用土壓平衡或泥水平衡盾構。土壓平衡盾構適合于地下水少、滲透系數小的粘性土地層、砂性地層和砂礫土層，通過精確控制開挖倉的排土量，保持開挖艙的土體壓力，與開挖面土體保持平衡，防止坍塌。泥水平衡盾構適合于地下水位高、流沙等富水地層及砂礫石含量較高的地層，通過向開挖艙壓注泥漿，一方面平衡工作面土體，另一方面用管道泥漿將開挖料輸送出洞。隨著盾構技術的發展，將不同盾構形式和開挖面穩定方法進行組合，形成復合盾構法。復合盾構可以根據土層地質和水文條件作調整，其本質上是對開挖面支撐方式以及刀具、出渣運輸系統和其他設備調整。復合盾構的組合模式有泥水式、敞開式盾構；土壓平衡、敞開式盾構；泥水式、土壓平衡盾構；敞開式、泥水式、土壓平衡盾構等。
[0008]現在，非圓斷面盾構主要是在開挖面將多個刀盤組合，通過雙軸、多軸和曲軸等方法，控制不同刀盤的運動軌跡，開挖出矩形、橢圓形、馬蹄形、雙圓型、三圓形等各種需要的斷面形狀，在地鐵車站的特殊地下結構中開發利用，并日益成熟。隨著非圓斷面隧道采用盾構施工技術含量越來越高，設計、制造、集成復雜，造價很高。因此工程使用僅限于工程量大的重要工程，在一般工程中很少使用。總之，這些盾構機適用于長隧道或大斷面，優點是自動化程度高、功能多，缺點是制造周期長、構造復雜，造價高。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型的目的是，針對現有技術存在的問題，提供一種機械強度和受理安全指標符合飽和黃土地層礦山法開挖的安全問題要求而研制的馬蹄形開敞式盾構結構。
[0010]為實現上述實用新型目的，本實用新型采用的技術方案是:提供一種馬蹄形開敞式盾構結構，其特征在于，所述盾構結構包括馬蹄形斷面盾構機，在盾構機馬蹄形斷面的周邊設有若干只液壓千斤頂和支撐工字鋼構成的可拆移式反力結構，在反力結構的一側設置有鋼筋混凝土襯砌洞身結構。
[0011]其中優選的技術方案是，在所述馬蹄形盾構機的兩側分別設有十字網格，安裝在盾構機尾部一周的十字網格與液壓千斤頂配合且同時用于反鏟裝車，安裝在盾構機前部的十字網格用于切削土體。
[0012]進一步優選的技術方案是，將所述支撐工字鋼安裝在盾構機尾部的防護部下，并與已安裝的支撐工字鋼和鋼筋條焊接在一起。
[0013]進一步優選的技術方案還有，所述防護部為盾構機推進后由噴射于洞壁上的鋼筋混凝土形成的臨時穩定洞室。
[0014]進一步優選的技術方案還有，所述液壓千斤頂為14只，每只液壓千斤頂的行程為60cmo
[0015]進一步優選的技術方案還有，所述馬蹄形斷面盾構機采用40mm厚Q235鋼板卷制、焊接制成，盾構機的內斷面形狀為帶仰拱的馬蹄形設計開挖斷面，斷面尺寸為5900mmX7600mm，盾構機總周長度為6490mm，其中盾構機的前突上護盾的長度為1800mm，盾構機的前艙、后艙的立隔板的前部全斷面長度為1496mm，盾構機的前艙為切土部分，為了軟塑土體的穩定用40mm鋼板分割成小方格；盾構機的后艙長度為3194mm，盾構機的結構為敞開式護盾，盾構機上布置千斤頂支座，以及千斤頂收回時安裝支護工字鋼支撐。
[0016]進一步優選的技術方案還有，在所述盾構機的盾尾與鋼筋混凝土襯砌之間設置有可組裝的鋼桁架的傳力結構。
[0017]進一步優選的技術方案還有，在所述盾構機的前部還加設有縱向和水平加強梁。
[0018]進一步優選的技術方案還有，所述液壓千斤頂被設置在馬蹄形盾構機的兩側和底邊，并將其分為4個區域，通過控制器對每個區域的液壓千斤頂推進的行程分別進行控制。
[0019]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:該馬蹄形開敞式盾構結構具有如下特點: