CN109763827A - 一种竖井盾构施工方法及竖井盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖井盾构施工方法及竖井盾构机，其在既有隧道对应待施工竖井的始发端处通过钻杆周向分布钻出多个贯穿始发端处既有隧道管片和待施工竖井所在地层的钻孔以穿设钢索，在地面对应待施工竖井出口的接收端处设置牵引机构，并将多根钢索的两端分别与始发端处的盾构机的盾壳和接收端处的牵引机构相连，使牵引机构可通过钢索拉动盾构机向前掘进，并可在盾构机不暂停掘进的情况下，依次拼装管片环和延长盾壳，至直完成竖井的掘进施工，并形成分别从始发端延伸至接收端的加长型盾壳和竖井管片环，可大幅度缩短施工时间，提高施工效率、降低施工成本并减少对地层扰动，防止地表过大沉降和开挖地面塌陷等施工风险的发生。

Description

一种竖井盾构施工方法及竖井盾构机

技术领域

本发明涉及竖井施工技术领域，特别涉及一种竖井盾构施工方法及竖井盾构机。

背景技术

在隧道（特别是长隧道）施工过程中，为了缩短工期，往往会在既有隧道上方施建通连既有隧道与地面的竖井以增加工作面，或者作为地铁竖向通风结构或深埋排水隧洞的集水井而修建。现有竖井施工一般均是自上而下掘进，掘进至一定深度后，再进行衬砌结构施工，掘进和衬砌施工交替进行，机械化程度低，施工工序复杂，效率较低。

如若采用盾构施工，将能在一定程度上提高施工效率，但受目前盾构机的结构及工作方式的影响，采用盾构施工仍存在不足，主要原因是，1、盾构施工过程中，盾构机推进和管片拼装是两个独立的过程，即盾构机千斤顶支撑靴顶在新拼装的竖井管片环侧壁时，方可向前掘进，此时无法拼装管片；当盾构机千斤顶支撑靴回缩时，才可进行管片的拼装，而此时又无法掘进。两个过程交错进行，盾构机频繁地暂停-前进，直至完成竖井的管片拼装，效率较低，仍需要较多的施工时间；2、竖井中管片若从下往上竖向拼装，管片本身就需要承载一部分上部结构的荷载，从管片结构强度安全方面考虑，不足以提供盾构机掘进所需的千斤顶力，还会对地层产生较大扰动，在竖井盾构施工中尤其明显。3、土体会因管片环外径小于盾构机盾壳外径而不断形成盾尾空隙，这就要求在盾构机推进的过程中进行同步注浆，以及时将形成的空隙填充，从而防止周围地层发生较大程度的坍塌变形对周围的地表建筑造成破坏。而同步注浆需要大量的人员和设备操作空间，施工难度大以及施工成本高；另外，注浆不到位时，还可能引起开挖面坍塌，地表过大沉降等问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种竖井盾构施工方法及竖井盾构机，旨在提高施工效率，降低施工成本以及降低施工过程对地层扰动，防止地表沉降和开挖面塌陷等施工风险的发生。

为实现上述目的，本发明提出一种竖井盾构施工方法，包括如下步骤：

S1、在既有隧道对应待施工竖井的始发端处安装始发结构，在地面对应待施工竖井出口的接收端处安装密封接收结构和牵引机构；

S2、在始发端处对应待施工竖井的区域通过钻杆周向分布钻出多个贯穿始发端处既有隧道管片和竖井所在地层的钻孔，并在钻孔穿设钢索；

S3、在始发端处安装不具有同步注浆系统和盾构千斤顶推进系统的盾构机，所述盾构机的刀盘半径小于盾构机的盾壳的内半径，所述钢索位于刀盘和盾壳的间隙之间；

S4、将多根钢索的一端分别与盾壳固连，另一端穿过密封接收结构预设的过孔后与牵引机构固连；

S5、使牵引机构通过钢索拉动盾构机从始发端往接收端方向掘进预定位移并拼装竖井管片形成至少一节竖井管片环；

S6、在保持牵引机构通过钢索拉动盾构机掘进的同时，在盾构机的盾壳的后端拼装一节延长盾壳，以对盾壳进行加长；

S7、使盾构机往接收端方向继续掘进预定位移并继续拼装竖井管片；

S8、按上述步骤S6和步骤S7重复操作至完成竖井的掘进施工，并形成分别从始发端延伸至接收端的加长型盾壳和竖井管片环；

S9、在已拼装的竖井管片预设的锚杆孔处往土层打入穿过加长型盾壳的锚杆，以对拼装的竖井管片进行锚固；

S10、在保留加长型盾壳作为初衬的情况下，将始发结构、密封接收结构以及盾构机的其余构件拆除；

S11、对加长型盾壳的两端与既有隧道的接合处进行水密处理，并完成竖井盾构施工。

为实现上述目的，本发明还提出一种竖井盾构机，包括:

盾构机，所述盾构机可置于既有隧道对应待施工竖井的始发端处，包括刀盘、刀具系统、土仓、轴承、电机、管片拼装系统以及盾壳，所述刀盘半径小于盾构机的盾壳的内半径；

牵引机构，所述牵引机构可置于地面对应待施工竖井的接收端处；以及

多根钢索，多根所述钢索周向分布，多根所述钢索的一端分别位于刀盘与盾壳的间隙之间，并与盾壳固连，多根所述钢索的另一端与牵引机构相连，牵引机构工作时，可通过钢索拉动盾构机往接收端入掘进。

本发明技术方案在既有隧道对应待施工竖井的始发端处通过钻杆周向分布钻出多个贯穿始发端处既有隧道管片和待施工竖井所在地层的钻孔以穿设钢索，在地面对应待施工竖井出口的接收端处设置牵引机构，并将多根钢索的两端分别与始发端处的盾构机的盾壳和接收端处的牵引机构相连，使牵引机构可通过钢索拉动盾构机向前掘进，并可在盾构机不暂停掘进的情况下，依次拼装管片环和延长盾壳，至直完成竖井的掘进施工，并形成分别从始发端延伸至接收端的加长型盾壳和竖井管片环，可大幅度缩短施工时间，提高施工效率、降低施工成本并减少对地层扰动，防止地表过大沉降和开挖地面塌陷等施工风险的发生。另外，盾构施工过程中逐渐对盾壳进行拼装加长并最终保留在土体中，形成从始发端延伸至接收端的加长型盾壳，使整条竖井相应的地层土体均得到加长型盾壳的支撑，杜绝了盾尾空隙的产生，从而无须在掘进的过程中进行同步注浆，节省了同步注浆所需的大量的人员和设备操作空间，进而可大幅度降低施工难度以及施工成本；且其将钢制的加长型盾壳保留在土体中作为初衬，可提高整条竖井的结构强度，防止出现开挖面坍塌，地表沉降等问题。

附图说明

图1为在既有隧道内安装了始发结构、盾构机，在地面安装了钢支撑架和牵引机构，且钻孔穿设钢索的示意图；

图2为图1的A部分的放大详图；

图3为盾构机即将掘通地面时的示意图；

图4为盾构机掘通地面，对竖井管片进行锚固并拆除盾构机的其余构件和密封接收结构后，浇筑环形混凝土扩大基础结构和用盖板将竖井封盖的示意图；

图5为将始发结构拆除并对竖井管片环的两端与加长型盾壳的接合处进行水密处理后的示意图；

图6图5的俯视图；

图7为牵引机构、密封接收结构的配合示意图；

图8为钻杆和钢索的装配示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种竖井盾构施工方法。

本发明实施例中，如图1至8所示，该竖井盾构施工方法，包括如下步骤：

S1、在既有隧道100对应待施工竖井的始发端处安装始发结构200，在地面400对应待施工竖井出口的接收端401处安装密封接收结构500和牵引机构4；

具体地，在步骤S1中，所述在既有隧道100对应待施工竖井的始发端101处安装始发结构200，包括在既有隧道100朝向始发端的一侧（即既有隧道的底部）安装始发支撑机构201、在既有隧道100对应始发端的位置安装密封导向钢管套202的过程。所述始发支撑机构201可以为可移动的滑轮支撑架或者为可拆卸固定的加固基架（如图1所示为加固基架），作为施工过程中的承重基础。进一步地，为避免始发支撑机构201承重较大而压坏既有隧道管片，可在既有隧道100朝向始发端的一侧（即既有隧道的底部）安装始发支撑机构201之前铺设加固管片203，然后，将始发支撑机构201装于加固管片203上。

具体地，在步骤1中，所述安装密封导向钢管套202的过程包括在既有隧道100的管片的待掘通区域的外围预埋环形的钢板204，在钢板204上设置环形密封圈205，将密封导向钢管套202与钢板204连接并与环形密封圈205相抵，以及在密封导向钢管套202的外壁周向设置多个一端与密封导向钢管套202相抵，另一端与既有隧道100的管片相抵的支撑千斤顶206的过程。其中，环形密封圈205可使密封导向钢管套202与既有隧道100的结合处形成水密，支撑千斤顶206可使密封导向钢管套202保持稳定，密封导向钢管套202的内径与盾构机300的盾壳11的外径相适（或者说略大于盾壳11的外径），以对盾构机300的掘进进行导向并防止盾构机300从始发端向接收端掘进过程中，地下水携带泥土经密封导向钢管套202进入既有隧道100。进一步地，安装密封导向钢管套202的过程还包括在密封导向钢管套202的外周壁周向开设多个贯穿其内壁面的注油孔2021，并在密封导向钢管套202的内壁面位于注油孔2021的至少下方的位置安装密封刷7（或称刷式密封），然后在盾构机300掘进的过程中，经注油孔2021将润滑油注入至密封导向钢管套202的内壁和盾壳11的外壁之间的过程，起密封和润滑作用，而密封刷7则可防止盾构机300推进时，润滑油往外渗漏。注油孔2021优选六个且周向均匀分布。

具体地，如图1以及图8所示，在地面400对应待施工竖井的接收端401处安装密封接收结构500的方式有多种，在一实施例中，包括在地面400对应竖井出口的接收端401处设置一端敞开的金属材质（如钢）的接收套筒501，使接收套筒501敞开的一端与接收端401处的地面密封相抵并将接收端处的地面的待掘通区域包围，并在接收端401处的地面设置将接收套筒501围于其内的钢支撑架503，以及在接收端401处的地面位于接收套筒501的外侧固设与接收套筒501固连的接收反力架502的过程，所述牵引机构设置于钢支撑架503上。进一步地，为提高钢支撑架503的结构强度，还可包括在钢支撑架503上安装下端与接收反力架502相抵的反力千斤顶（未图示）的操作，以在牵引机构4拉动钢索6时，为钢支撑架503提供支撑反力。

S2、在始发端101处对应待施工竖井的区域通过钻杆5周向分布钻出多个贯穿始发端101处既有隧道100管片和竖井所在地层的钻孔（未标示），并在钻孔穿设钢索6。

具体地，所述钻杆5包括管状的杆体51以及固设于杆体51前端的钻头52，所述钢索6的一端从杆体51的后端伸入杆体51内部并与杆体51或者钻头52固连，钻杆5钻穿始发端101处既有隧道和竖井所在地层的过程中，钢索6的一端随钻杆5依次穿过始发端101处既有隧道100管片和竖井所在地层，穿过后，从接收端401处将钻杆5逐根拔出，并将钢索6与钻杆5拆分即完成钢索6穿设钻孔的工作。换而言之，在钻孔穿设钢索6的步骤包括将钢索6伸入钻杆5的管状杆体51并与钻杆5固紧，接着使钻杆5钻穿始发端处既有隧道管片和竖井所在地层，然后在接收端401处将钻杆5逐根从钻孔中拔出，并将钻杆5与钢索6拆分的过程，可以理解地，所述钻杆5可通过液压拔管机（未图示）从钻孔中拔出，至于液压拔管机的具体结构以及工作原理为现有技术，这里不再进行赘述。

一般而言，钻杆5由钻机驱动而实现钻孔，至于钻杆5机的结构以及如何驱动钻杆5钻孔为现有技术，这里不再进行赘述。

进一步地，所述杆体51的周壁开设有多个通连其内部的注浆孔（未图示），注浆孔优选梅花孔，步骤S2中，将钻杆5拔出钻孔之前，还包括往杆体51内部注浆（即注入水泥浆），使进入杆体51内部的浆液经注浆孔向钻孔所在的土体600扩散，以对待施工竖井周边地层进行加固的过程。

S3、在始发端101处安装不具有同步注浆系统和盾构千斤顶推进系统的盾构机300，所述盾构机300的刀盘301半径小于盾构机300的盾壳11的内半径，所述钢索位6于刀盘301和盾壳11的间隙之间。

具体地，盾构机300的安装主要包括刀盘301、刀具系统、土仓（未图示）、轴承（未图示）、电机（未图示）、管片拼装系统（未图示）以及盾壳11等构件的安装，具体如何安装以及如何工作，为现有技术，这里不再进行赘述。

在本发明实施例中，所述钻杆5的外直径可根据盾壳11内半径和刀盘301半径之差而设定，一般应小于盾壳11内半径和刀盘301半径之差，例如，以盾壳11内半径比刀盘301半径大20~30厘米为例，钻杆5的外直径最好设置为小于或等于20厘米，优选20厘米。钢索6的结构则可根据受力要求而定，一般由多束七丝钢绞线集束所形成，例如采用三十束直径为15.2毫米的七丝钢绞线集束所形成，其端部用承载体61固定，且每隔一段距离用集线环62固定，然后将钢绞线集束插入插处杆体51，并将前端的承载体61固定于杆体51内部或者钻头52的位置。

S4、将多根钢索6的一端分别与盾壳11固连，另一端穿过接收结构500预设的过孔后与牵引机构4固连。

具体地，所述密封接收结构500与钻孔相对的位置开设有供多根所述钢索6分别穿过的过孔（未图示），将多根钢索6的另一端穿过相应过孔后，还包括对过孔与钢索6的配合处进行密封处理的过程，例如可在过孔处设置密封圈（未图示），为避免钢索被牵引机构4拉动时磨损过孔处的密封圈，可在钢索外部套设软性的保护套筒63，使该密封圈分别与保护套筒63和过孔密封相抵，对过孔与钢索6的配合处进行密封处理后，还包括往密封接收结构500与接收端处的管片所形成的密封空间402注入保压泥浆的过程，具体如何设置可采用现有技术，例如设置在接收套筒501开孔并安装阀门（未图示），经阀门往密封空间注入保压泥浆。

可以选择地，所述牵引机构4为多个安装于钢支撑架503上并与钢索6相对的液压卷扬装置41。

S5、使牵引机构4通过钢索6拉动盾构机300从始发端往接收端方向掘进预定位移（此时，盾构机300的刀盘301旋转并切削始发端处既有隧道和竖井所在地层土体），并拼装竖井管片形成至少一节竖井管片环2。

具体地，盾构机300从始发端101向接收端401掘进之前，还包括在盾壳11内侧拼装多节负管片环3，以通过负管片环3为后续拼装竖井管片时提供支撑反力的过程。应当说明的是，负管片环3是指位于竖井外的管片环，其在盾构施工过程中，为竖井管片2的拼装提供支撑反力，待竖井盾构施工结束后，则需拆除负管片环3。当然，也可以采用设置支架的方式在拼装竖井管片时提供支撑反力。

可以理解地，所述预定位移一般应该小于盾壳11的长度，使盾壳11部分位于竖井外，这样便于后续延长盾壳12的拼装。应当说明的是，盾构机300在掘进的过程中如何拼装竖井管片为现有技术，例如采中国专利公布号为“CN108060928A”的发明专利申请所公开的拼装结构和拼装方式，这里不再进行赘述。

可以理解地，液压卷扬装置41通过钢索6拉动盾构机300掘进的过程中，还包括对盾构机300前进方向进行监测，若发现盾构机300前进方向出现偏差，应及时调整相应钢索6所对应的液压卷扬装置41的转速，从而纠正盾构机300前进方向的过程。一般而言，在盾构机300前进方向正确的情况下，液压卷扬装置41最好通过钢索6拉动盾构机300匀速前进。

S6、在保持牵引机构4通过钢索6拉动盾构机300掘进的同时，在盾构机300的盾壳11的后端拼装一节延长盾壳12，以对盾壳11进行加长。

应当说明的是，盾构机300在掘进的过程中如何拼装延长盾壳12可参考中国专利公布号为“CN108590695A”的发明专利申请所公开的拼装结构和拼装方式和中国专利公布号为“CN108060928A”的发明专利申请所公开的拼装结构和拼装方式，这里不再进行赘述。

S7、使盾构机300往接收端401方向继续掘进预定位移并继续拼装竖井管片。

S8、按上述步骤S6和步骤S7重复操作至完成竖井的掘进施工，并形成分别从始发端延伸至接收端的加长型盾壳1和竖井管片环2；

具体地，竖井管片基本采用混凝土管片，但为提高竖井接收端处的结构强度，最后一节竖井管片环21的竖井管片（即接收端处的竖井管片环）采用钢制管片，并可与盾壳11焊接固连。

至于最终需拼接多少节延长盾壳12，视竖井和延长盾壳12的长度而定。完成掘进施工后，如加长型盾壳1的两端过多伸出竖井，需要将过多伸出的部分切除。相邻的延长盾壳12之间的拼接方式与上述的延长盾壳12和盾壳11的拼接方式一致，这里不再进行赘述。

S9、在已拼装的竖井管片预设的锚杆孔（未图示）处往土层打入穿过加长型盾壳的锚杆8，以对拼装的竖井管片进行锚固。

具体地，所述锚杆8优选倾斜朝下的方式打入土层，以确保对竖井管片和加长型盾壳的支撑强度。锚杆8的结构以及打入方法可以有多种实施方式，可以采用现有技术，例如参考中国专利公布号为“CN109026068A”的发明专利申请所公开的结构和方法，这里不再进行赘述。

S10、在保留加长型盾壳1作为初衬的情况下，将始发结构200、密封接收结构500以及盾构机300的其余构件拆除。

S11、对加长型盾壳1的两端与既有隧道100和地面400的接合处进行水密处理，并完成竖井盾构施工。

应当说明的是，为降低盾构机300的切削阻力，既有隧道100的管片至少待掘通区域采用可切削复合管片，可切削复合管片的具体结构为现有技术，这里不再进行赘述。

进一步地，在步骤S3中，还包括在所述盾壳11环向安装与盾壳外周壁平齐的铲刀13的过程，以在盾构机300掘进的过程中，通过铲刀13铲除刀盘301刀具切削不到的土体，以确保盾构机300开挖直径不变，所述铲刀13呈前小后大的楔形状。

进一步地，步骤S10中，在拆除密封接收结构以及盾构机的其余构件之后，且拆除始发结构之前，还包括对接收端401处的地面400位于加长型盾壳1外围区域进行扩大开挖，使加长型盾壳1和/或竖井管片环的上端部分外露，然后在扩大开挖的区域浇筑环形混凝土扩大基础结构700，使其与加长型盾壳1和/或竖井管片环的上端结合，连成一体的过程，该扩大基础结构700可有效固定长型盾壳1和/或竖井管片结构，为加长型盾壳1和/或竖井管片环提供支持力。在浇筑扩大基础结构700之后，还包括制作与扩大基础结构700适配的圆形混凝土盖板800，用作竖井封盖的过程。

本发明还公开了一种竖井盾构机。

在本发明实施例中，如图1至8所示，该竖井盾构机包括盾构机300、牵引机构和多根钢索。盾构机可置于既有隧道100对应待施工竖井的始发端处，包括刀盘301、刀具系统、土仓、轴承、电机、管片拼装系统以及盾壳11，所述刀盘301半径小于盾构机300的盾壳11的内半径；所述牵引机构4可置于地面400对应待施工竖井的接收端401处；多根所述钢索6周向分布，多根所述钢索6的一端分别位于刀盘301与盾壳11的间隙之间，并与盾壳11固连，多根所述钢索6的另一端与牵引机构4相连，牵引机构4工作时，可通过钢索6拉动盾构机300往接收端处掘进。竖井盾构机的施工方法请参见上述竖井盾构施工方法，这里不再进行赘述。

进一步地，所述盾壳11环向安装有与盾壳外周壁平齐的铲刀13，以在盾构机300掘进的过程中，通过铲刀13铲除刀盘301刀具切削不到的土体，以确保盾构机300开挖直径不变，所述铲刀13呈前小后大的楔形状。至于钢索6的具体结构请参见上述实施例，这里不再进行赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种竖井盾构施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在既有隧道对应待施工竖井的始发端处安装始发结构，在地面对应待施工竖井出口的接收端处安装密封接收结构和牵引机构；

S2、在始发端处对应待施工竖井的区域通过钻杆周向分布钻出多个贯穿始发端处既有隧道管片和竖井所在地层的钻孔，并在钻孔穿设钢索；

S3、在始发端处安装不具有同步注浆系统和盾构千斤顶推进系统的盾构机，所述盾构机的刀盘半径小于盾构机的盾壳的内半径，所述钢索位于刀盘和盾壳的间隙之间；

S4、将多根钢索的一端分别与盾壳固连，另一端穿过密封接收结构预设的过孔后与牵引机构固连；

S5、使牵引机构通过钢索拉动盾构机从始发端往接收端方向掘进预定位移并拼装竖井管片形成至少一节竖井管片环；

S6、在保持牵引机构通过钢索拉动盾构机掘进的同时，在盾构机的盾壳的后端拼装一节延长盾壳，以对盾壳进行加长；

S7、使盾构机往接收端方向继续掘进预定位移并继续拼装竖井管片；

S8、按上述步骤S6和步骤S7重复操作至完成竖井的掘进施工，并形成分别从始发端延伸至接收端的加长型盾壳和竖井管片环；

S9、在已拼装的竖井管片预设的锚杆孔处往土层打入穿过加长型盾壳的锚杆，以对拼装的竖井管片进行锚固；

S10、在保留加长型盾壳作为初衬的情况下，将始发结构、密封接收结构以及盾构机的其余构件拆除；

S11、对加长型盾壳的两端与既有隧道的接合处进行水密处理，并完成竖井盾构施工。

2.如权利要求1所述的竖井盾构施工方法，其特征在于：在步骤S1中，所述在既有隧道对应待施工竖井的始发端处安装始发结构，包括在既有隧道朝向始发端的一侧安装始发支撑机构、在既有隧道对应始发端的位置安装密封导向钢管套的过程。

3.如权利要求2所述的竖井盾构施工方法，其特征在于：在既有隧道朝向始发端的一侧安装始发支撑机构之前，还包括在既有隧道朝向始发端的一侧铺设加固管片，然后，将始发支撑机构装于加固管片上的操作。

4.如权利要求1所述的竖井盾构施工方法，其特征在于：所述在地面对应待施工竖井的接收端处安装密封接收结构，包括在地面对应竖井出口的接收端处设置一端敞开的金属材质的接收套筒，使接收套筒敞开的一端与接收端处的地面密封相抵并将接收端处的地面的待掘通区域包围，并在接收端处的地面设置将接收套筒围于其内的钢支撑架，以及在接收端处的地面位于接收套筒的外侧固设与接收套筒固连的接收反力架的过程，所述牵引机构设置于钢支撑架上。

5.如权利要求1所述的竖井盾构施工方法，其特征在于：步骤S2中，钻孔穿设钢索的步骤包括将钢索伸入钻杆的管状杆体并与钻杆固紧，接着使钻杆钻穿始发端处既有隧道管片和竖井所在地层，然后在接收端处将钻杆逐根从钻孔中拔出，并将钻杆与钢索拆分的过程。

6.如权利要求5所述的竖井盾构施工方法，其特征在于：杆体的周壁开设有多个通连其内部的注浆孔，步骤S2中，将钻杆拔出钻孔之前，还包括往杆体内部注浆，使进入杆体内部的浆液经注浆孔向钻孔所在的土体扩散，以对竖井周边地层进行加固的过程。

7.如权利要求4所述的竖井盾构施工方法，其特征在于：所述牵引机构为多个安装于钢支撑架上并与钢索相对的液压卷扬装置，液压卷扬装置通过钢索拉动盾构机掘进的过程中，还包括对盾构机前进方向进行监测，若发现盾构机前进方向出现偏差，应及时调整相应钢索所对应的液压卷扬装置的转速，从而纠正盾构机前进方向的过程。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的竖井盾构施工方法，其特征在于：在拆除密封接收结构以及盾构机的其余构件之后，且拆除始发结构之前，还包括对接收端处的地面位于加长型盾壳外围区域进行扩大开挖，使加长型盾壳和/或竖井管片环的上端部分外露，然后在扩大开挖的区域浇筑环形混凝土扩大基础结构，使其与加长型盾壳和/或竖井管片环的上端结合，连成一体的过程。

9.一种竖井盾构机，其特征在于，包括:

盾构机，所述盾构机可置于既有隧道对应待施工竖井的始发端处，包括刀盘、刀具系统、土仓、轴承、电机、管片拼装系统以及盾壳，所述刀盘半径小于盾构机的盾壳的内半径；

牵引机构，所述牵引机构可置于地面对应待施工竖井的接收端处；以及

多根钢索，多根所述钢索周向分布，多根所述钢索的一端分别位于刀盘与盾壳的间隙之间，并与盾壳固连，多根所述钢索的另一端与牵引机构相连，牵引机构工作时，可通过钢索拉动盾构机往接收端入掘进。

10.如权利要求9所述的竖井盾构机，其特征在于：所述盾壳环向安装有与盾壳外周壁平齐的铲刀。