一种隧道联络通道用盾构顶管一体机及施工方法与流程

本发明涉及联络通道施工，特别是指一种隧道联络通道用盾构顶管一体机及施工方法。

背景技术：

1、随着社会的不断发展，城市地面空间资源日益匮乏，地下空间开发强度不断提升。在隧道施工技术领域，相邻的两个隧道之间需要设计、建造多个联络通道，其主要应用于火灾救援、消防疏散和排水。

2、目前，联络通道的修建已逐步由传统的矿山法、冷冻法、地面加固等工法向施工效率高、安全风险低、经济性好的机械法转变，且每台机械法联络通道掘进机的使用寿命一般不少于十条联络通道。现有技术中如申请号为201610975537.9的中国专利公开了一种隧道联络通道用盾构机及其联络通道掘进方法，其采用盾构推进的方式，可适用于较长距离的联络通道施工，但需要在联络通道内进行管片拼装，对施工难度及施工效率都造成了较大的负面影响。而如申请号为202111018962.6的中国专利公开了一种利用顶管技术的机械法联络通道施工方法，其采用顶管推进的方式，显著提升了施工效率，但只适用于短距离（30m以内）直线联络通道的修建，无法完成较长距离或曲线联络通道的建设。

3、综上所述，目前机械法修建隧道联络通道选型困难。因此，设计一种无需增加任何配件、无需经过任何改造，即可实现盾构模式、顶管模式或顶盾模式施工的掘进机很有必要。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种隧道联络通道用盾构顶管一体机及施工方法，解决了现有技术中机械法修建隧道联络通道选型困难的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道联络通道用盾构顶管一体机，包括设备主机和管片吊运装置，还包括反力止退装置、始发端支撑行走平台、始发端密封系统与接收端密封系统；始发端密封系统设置在始发端主隧道钢管片内壁且对应联络通道处；接收端密封系统设置在接收端主隧道钢管片内壁且对应联络通道处；优选地，所述反力止退装置相对相对始发主隧道固定设置；既可固定连接在主隧道内壁上，也可固定连接在始发端支撑行走平台上。始发端支撑行走平台设置在始发端主隧道钢管片底部且对应联络通道处；管片吊运装置与始发端支撑行走平台相对应；优选地，所述反力止退装置包括上部止退装置和下部止退装置，上部止退装置和下部止退装置与设备主机配合，完成其从始发端支撑行走平台上的盾构模式始发或顶管模式始发或顶盾模式始发。

3、顶管模式始发或顶盾模式始发时，盾体内设有预先安装好的盾构负环管片或盾体内设有预先安装好的盾构负环管片和调节环，调节环的一端与盾构负环管片连接、另一端与顶管管片的连接，通过反力止退装置顶推盾构负环管片或调节环及与设备主机的推进系统的配合进行始发。

4、盾构模式始发时，盾体内设有盾构管片，且盾构管片位于设备主机与反力止退装置之间，设备主机的推进系统通过顶推盾构管片及与反力止退装置的配合进行始发。

5、进一步优选，所述始发端密封系统包括密封套筒，密封套筒内壁上设有至少两道环形密封刷，两道环形密封刷之间的套筒壁上开设有多个油脂注入孔，密封套筒上布置有观察窗。

6、进一步优选，所述的隧道联络通道用盾构顶管一体机，还包括接收端支撑行走平台，接收端支撑行走平台上设置有支撑接收端密封系统的接收调整支架；所述始发端支撑行走平台包括多个平台单元，靠近始发端密封系统的平台单元上设有始发调整支架。

7、进一步优选，所述上部止退装置包括上部止退顶铁，上部止退顶铁的后部通过第一支撑导向机构连接在固定结构上，上部止退顶铁上连接有上部止退油缸组，且在上部止退油缸组作用下，上部止退顶铁沿第一支撑导向机构前后运动。

8、进一步优选，所述上部止退油缸组包括连接端止退油缸组和避让端止退油缸组；所述上部止退顶铁为倒l形结构件，且一端为竖梁连接端、另一端为避让端，连接端止退油缸组连接在竖梁连接端，避让端止退油缸组连接在避让端，上部顶铁支撑结构对上部止退顶铁提供支撑及运动导向。

9、进一步优选，所述下部止退装置包括下部止退顶铁，下部止退顶铁通过第二支撑导向机构设置在固定结构上，下部止退顶铁上连接有下部止退油缸组，且在下部止退油缸组作用下，下部止退顶铁能沿第二支撑导向机构前后运动，下部止退顶铁为与管片匹配的弧形结构件。

10、一种隧道联络通道用盾构顶管一体机的施工方法，步骤如下：s1：根据联络通道的类型选择盾构模式施工或顶管模式施工或顶盾模式施工；

11、s2：对两主隧道内对应联络通道始发端和接收端处进行加固处理；

12、s3：安装始发端支撑行走平台、接收端支撑行走平台；设备主机与始发端密封系统组装；

13、s4：盾构顶管一体机整机设备进场：将设备主机及附属设备安装在始发端支撑行走平台上，通过牵引车或自行走装置将设备主机运输至主隧道内联络通道始发位置，到达始发位置后，进行整机设备的支撑和固定；

14、s5：始发端及接收端密封系统的安装：将始发端密封系统固定至联络通道始发端洞门钢环，并注入油脂及膨润土混合液完成始发端的密封及保压，将接收端密封系统固定至联络通道接收端洞门钢环，并注入渣土泥浆进行加压测试，保证盾构顶管一体机破除主隧道管片时地层及管片的稳定；

15、s6：反力止退装置的安装固定：将反力止退装置一端固定在联络通道始发洞门对应的始发端主隧道钢管片或始发平台上，反力止退装置的上部止退装置和下部止退装置与设备主机的推进系统配合，完成其从始发端支撑行走平台上的盾构模式始发或顶管模式始发或顶盾模式始发；

16、s7：进行盾构模式施工或顶管模式施工或顶盾模式施工：盾构模式施工时按如下步骤进行：

17、a1. 控制上部止退装置和下部止退装置的上下两组止退油缸组伸出并锁紧，通过管片吊运装置及管片运输小车将盾构管片运送至拼装机工作区域；控制推进系统的推进油缸的伸缩，拼装机完成盾构管片的拼装；

18、a2. 通过驱动系统带动刀盘转动开挖、螺旋输送机出渣、上下两组止退油缸组同步缩回作用至已拼管片，从而拉动主机向前掘进，直至上下两个止退顶铁后方的空间满足管片吊运装置吊运管片，此时将上下两组止退油缸组锁死；

19、a3. 通过驱动带动刀盘转动开挖、螺旋输送机出渣、推进系统的推进油缸同步伸出向前掘进，同时通过管片吊运装置将管片吊运至拼装机工作区域，掘进一环后停止掘进并通过拼装机进行新的一环管片拼装；若遇到曲线开挖，通过控制推进系统的不同推进油缸的不同伸出长度进行推进；

20、a4. 重复步骤a3，直至掘进贯穿整个联络通道，然后通过接收端支撑行走平台及接收端密封系统配合完成接收与支护；

21、顶管模式施工时按如下步骤进行：

22、b1. 通过驱动系统带动刀盘转动开挖、螺旋输送机出渣、上部止退装置和下部止退装置的上下两组止退油缸组同步缩回作用至已拼盾构负环管片或调节环从而拉动设备主机向前掘进，直至顶推一环结束；

23、b2. 锁紧上部止退油缸组，同时下部止退油缸组带动下部止退顶铁沿开挖隧道轴向后退，此时，通过上部止退顶铁防止设备或管片后退，并且上部止退顶铁后方及下部止退顶铁前方的空间满足管片吊运装置吊运管片；

24、b3. 所述的顶管管片为分半设计，通过管片吊运装置将下部顶管管片吊运至盾构负环管片或调节环后方下部与下部止退顶铁之间；

25、b4. 下部止退油缸组带动下部止退顶铁沿开挖隧道轴向前进直至顶紧下部顶管管片，并锁紧下部止退油缸组；

26、b5. 控制上部止退油缸组带动上部止退顶铁沿开挖隧道轴向后退，此时，通过下部止退装置防止设备或顶管管片向后移动；

27、b6. 拆除避让端止退油缸组与上部止退顶铁的连接，并转动避让端止退油缸组的油缸，为上部顶管管片的运输腾出空间；将上部顶管管片吊运至指定位置，并完成拼装；

28、b7. 将避让端止退油缸组与上部止退顶铁重新连接；连接端止退油缸组和避让端止退油缸组同时工作，顶紧上环管片；

29、b8. 重复步骤b1-b7，直至掘进贯穿整个联络通道，若设备主机未到达指定接收位置，可通过设备主机的推进系统伸出将设备主机推进至指定接收位置，然后通过接收端支撑行走平台及接收端密封系统配合完成接收与支护。

30、顶盾模式施工时按如下步骤进行：

31、c1.重复顶管模式施工步骤b1-b7，完成数环推进及顶管管片的拼装；

32、c2.进行盾构模式施工步骤a3-a4，完成顶盾模式施工。

33、s8：设备拆除撤场：将联络通道始发端与接收端及附属设备拆卸，通过牵引车或自行走装置运送出隧道，完成联络通道的掘进。

34、所述步骤s3中在盾构顶管一体机整机设备进场时，如果采用顶管模式施工或顶盾模式施工，则需要将盾构负环管片或盾构负环管片与调节环在地面依次拼装完成后随主机一起进场；如果采用盾构模式施工，选择在地面完成始发前盾构负环管片的拼装或在设备运送至始发位置后在洞内进行拼装皆可。

35、本发明的有益效果为：本发明隧道联络通道用盾构顶管一体机，利用设备主机与管片吊运装置、反力止退装置等的配合，无需经过任何改造，既能实现长距离联络通道的盾构模式施工，又能实现短距离联络通道的顶管模式施工。整体结构设计合理，在保证安全生产的前提下，大幅提高了设备的适应性，降低了使用成本，更大程度上满足市场的需求。本发明隧道联络通道用盾构顶管一体机及其施工方法，相较于市场上现有的盾构或顶管联络通道施工工法，其在无需任何改造便可以适应长距离、且具有曲线段联络通道的盾构掘进，又可完成短距离下高效、经济的顶管掘进。此外，本发明采用的反力止退装置将顶管设备止退装置中的止退油缸分步式伸出实现管节及设备止退功能，降低止退过程的操作难度，提高掘进施工效率及施工精度。