CN110185459B - 一种盾构地下分岔装置及其施工方法 - Google Patents

一种盾构地下分岔装置及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盾构地下分岔装置，包括干线盾构机（1），所述干线盾构机（1）包括从前到后依次连接的刀盘一（2）、前盾一（3）、中盾（4）和尾盾一（5）；所述中盾（4）包括中盾前段和中盾后段，所述中盾后段的底端设置有支撑座（6），所述支撑座（6）上放置有支线盾构机（7）；本发明还公开了一种盾构地下分岔装置的施工方法。本发明提供的一种盾构地下分岔装置及其施工方法具有以下优点：分岔位置不受地面、地质及地下管线的影响，可以自由的选择。对周边的环境影响小，由于全程采用地下作业，对地面的交通及构筑物没有影响。分岔始发作业无需进行地质改良工作，且不需施作工作井，能大大节约施工成本和缩短工期。

Description

一种盾构地下分岔装置及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种盾构地下分岔装置及其施工方法，尤其涉及一种用于构筑T型分岔隧道的盾构地下分岔装置及其施工方法，属于盾构施工技术领域。
背景技术
以往采用盾构法构筑T型分岔隧道时，必须在分岔处设置一口工作井，并对工作井的三端头进行地基加固及开口部位的补强工作。这样分岔点的设置就受地理位置及自然条件的影响很大，且工作井及端头加固的施工成本高，安全风险大、施工周期长。因此，以缩短工期、降低工程造价和提高安全性为目的，设计一种新的T型分岔隧道的盾构地下分岔装置及其施工方法显得尤为必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，本发明提供一种盾构地下分岔装置，该分岔装置的分岔位置不受地面、地质及地下管线的影响，可缩短工期、降低工程造价。
同时，本发明提供一种盾构地下分岔装置的施工方法，该施工方法全程采用地下作业，对地面的交通及构筑物没有影响，并且分岔始发作业无需进行地质改良工作，且不需施作工作井，能大大节约施工成本和缩短工期。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种盾构地下分岔装置，包括干线盾构机，所述干线盾构机包括从前到后依次连接的刀盘一、前盾一、中盾和尾盾一；
所述中盾包括中盾前段和中盾后段，所述中盾前段和中盾后段之间通过临时连接结构相连接；
所述中盾后段的底端设置有支撑座，所述支撑座上放置有支线盾构机，位于所述中盾后段内的所述支线盾构机包括从前到后依次连接的刀盘二、前盾二和支线盾构推进千斤顶，与所述刀盘二相对的所述干线盾构机的盾壳上设置有洞口，所述洞口内设置有导向环，所述导向环内侧设置有洞口密封圈，所述中盾后段的内表面在与所述支线盾构推进千斤顶相对处设置有用于支撑所述支线盾构推进千斤顶的反力墙。
所述前盾一与中盾前段之间通过球面铰接结构一相连；所述中盾后段与所述尾盾一之间通过球面铰接结构二相连。
所述球面铰接结构一包括设置于所述前盾一尾端的内球面一和设置于所述中盾前段首端的外球面一，所述内球面一和外球面一滑动连接，所述前盾一和所述中盾前段之间采用若干铰接油缸一相连；
所述球面铰接结构二包括设置于所述中盾后段尾端的内球面二和设置于所述尾盾一首端的外球面二，所述内球面二和外球面二滑动连接，所述中盾后段和所述尾盾一之间采用若干铰接油缸二相连。
所述临时连接结构为通过连接件连接。
所述连接件包括销钉、螺钉或螺栓。
所述支线盾构机的外径为所述干线盾构机的60~70%。
所述尾盾一内安装有用于分岔前掘进需要的干线盾构推进千斤顶一与干线管片拼装机一；所述中盾前段内安装有用于分岔后掘进需要的干线盾构推进千斤顶二、干线管片拼装机二和支线管片拼装机；所述中盾后段内安装有所述支线盾构机。
一种盾构地下分岔装置的施工方法，包括以下步骤：当干线盾构机到达指定的分岔位置时：
S01，拆除干线盾构机的尾盾一上的干线盾构推进千斤顶一、球面铰接结构二和干线管片拼装机一；
S02，将中盾后段与尾盾一的铰接处绕一周焊接，使中盾后段与尾盾一成为一个整体；该铰接处即为内球面二和外球面二滑动连接处；
S03，启动支线盾构机，运动至支线盾构机的前盾二末端位于洞口密封圈处，停止运动，并采用若干垫铁横向连接于支线盾构推进千斤顶与反力墙之间；
S04，拆除垫铁，将支线盾构机的尾盾二运至分岔口并与支线盾构机的前盾二对口、焊接；
S05，重新在支线盾构推进千斤顶与反力墙之间安装垫铁，然后启动支线盾构机继续掘进，当尾盾二的末端运动至洞口密封圈处时，停止运动，并在尾盾二的内圈安装RC管片，再启动支线盾构机，继续掘进80-120m，中途将所有后续台车吊运至支线隧道，并安装调试；
S06，拆除支线盾构机的始发设备，将干线盾构机的中盾上的临时连接结构松开，尾盾一上焊接一圈反力支座用于给干线盾构机提供推进反力；
S07，干线盾构机的中盾前段和中盾后段相分离，前盾一带着中盾前段继续掘进，中盾后段与尾盾一作为干线隧道主体的一部分；
S08，待干线盾构机所有后续设备通过分岔口后，在分岔口处设置门吊和轨道，用来满足支线隧道和干线隧道的物资运输；
S09，支线隧道和干线隧道同时施工。
所述始发设备包括支撑座、反力墙、导向环、洞口密封圈和垫铁。
所述分岔口为中盾后段处。
本发明的盾构地下分岔装置及施工方法是从干线盾构机的径向上推出一台内藏于干线盾构机中盾的支线盾构机，干线盾构机和支线盾构机两者之间呈T型交叉，使用两台盾构机（即干线盾构机和支线盾构机）同时构造出两条隧道。
本发明的盾构地下分岔装置及其施工方法具有以下优点：
1、分岔位置不受地面、地质及地下管线的影响，可以自由的选择。
2、对周边的环境影响小，由于全程采用地下作业，对地面的交通及构筑物没有影响。
3、分岔始发作业无需进行地质改良工作，且不需施作工作井，能大大节约施工成本和缩短工期。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的支线盾构机T型分岔前的结构示意图；
图3为本发明的支线盾构机T型分岔中的结构示意图；
图4为本发明的支线盾构机T型分岔后的结构示意图；
图5为本发明施工后的T型分岔隧道的结构示意图；
图6为本发明的球面铰接结构一的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1~图2所示，一种盾构地下分岔装置，包括干线盾构机1，所述干线盾构机1包括从前到后依次连接的刀盘一2、前盾一3、中盾4和尾盾一5；
所述中盾4包括中盾前段和中盾后段，所述中盾前段和中盾后段之间通过临时连接结构24相连接；
所述中盾后段的底端设置有支撑座6，所述支撑座6上放置有支线盾构机7，位于所述中盾后段内的所述支线盾构机7包括从前到后依次连接的刀盘二8、前盾二13和支线盾构推进千斤顶17，与所述刀盘二8相对的所述干线盾构机1的盾壳上设置有洞口9，所述洞口9内设置有导向环10，所述导向环10内侧设置有洞口密封圈11，所述中盾后段的内表面在与所述支线盾构推进千斤顶17相对处设置有用于支撑所述支线盾构推进千斤顶17的反力墙14。
所述前盾一3与中盾前段之间通过球面铰接结构一15相连；所述中盾后段与所述尾盾一5之间通过球面铰接结构二16相连。
如图6所示所述球面铰接结构一15包括设置于所述前盾一3尾端的内球面一28和设置于所述中盾前段首端的外球面一29，所述内球面一28和外球面一29滑动连接，所述前盾一3和所述中盾前段之间采用若干铰接油缸一12相连；
所述球面铰接结构二16包括设置于所述中盾后段尾端的内球面二和设置于所述尾盾一5首端的外球面二，所述内球面二和外球面二滑动连接，所述中盾后段和所述尾盾一5之间采用若干铰接油缸二相连。
本实施例的干线盾构机1的盾壳采用两段主动铰接结构，即球面铰接结构一15和球面铰接结构二16，采用两段主动铰接结构，使本实施例的盾构地下分岔装置能够在分岔前和分岔后都能满足小半径转弯的需要。
所述临时连接结构24为通过连接件连接。
所述连接件包括销钉、螺钉或螺栓。
所述支线盾构机7的外径为所述干线盾构机1的60~70%，从而可满足将支线盾构机7藏于干线盾构机1内部。
所述尾盾一5内安装有用于分岔前掘进需要的干线盾构推进千斤顶一18与干线管片拼装机一；所述中盾前段内安装有用于分岔后掘进需要的干线盾构推进千斤顶二19、干线管片拼装机二和支线管片拼装机；所述中盾后段内安装有支线盾构机7。
即，本实施例的干线盾构机1的中盾4是两段式结构，分别为通过临时连接结构24相连接中盾前段和中盾后段；
中盾前段内藏拼装机及干线盾构推进千斤顶二19，中盾后段内藏支线盾构机7。分岔前，中盾前段和中盾后段两者连接成一个整体。分岔后，中盾前段和中盾后段两段分离，中盾前段作为分岔后干线盾构机1的尾盾；中盾后段作为支线盾构机7的始发结构，始发结束后中盾后段作为盾构隧道主体的一部分，不再回收利用。
干线盾构机1的尾盾一5上安装有用于分岔前掘进需要的干线盾构推进千斤顶一18与干线管片拼装机一，分岔后这些设备需拆除。
同时，本实施例提供一种盾构地下分岔装置的施工方法，具体包括以下步骤：当干线盾构机1到达指定的分岔位置时：
S01，拆除干线盾构机1的尾盾一5上的干线盾构推进千斤顶一18、球面铰接结构二16和干线管片拼装机一；
S02，将中盾后段与尾盾一5的铰接处绕一周焊接，使中盾后段与尾盾一5成为一个整体；该铰接处即为内球面二和外球面二滑动连接处；
S03，启动支线盾构机7，运动至如图3所示的位置，即运动至支线盾构机7的前盾二13末端位于洞口密封圈11处，停止运动，并采用若干垫铁20横向连接于支线盾构推进千斤顶17与反力墙14之间；本实施例中，为方便安拆，采用型钢与钢板焊接的垫铁20替代RC管片22来做临时支撑。
S04，拆除垫铁20，将支线盾构机7的尾盾二21运至分岔口并与支线盾构机7的前盾二13对口、焊接；
S05，重新在支线盾构推进千斤顶17与反力墙14之间安装垫铁20，然后启动支线盾构机7继续掘进，当运动到如图4所示的位置时，即当尾盾二21的末端运动至洞口密封圈11处时，停止运动，并在尾盾二21的内圈安装RC管片22，再启动支线盾构机7，继续掘进80-120m，优选为100m，中途将所有后续台车吊运至支线隧道26，并安装调试；
S06，拆除支线盾构机7的始发设备，将干线盾构机1的中盾4上的临时连接结构24松开，尾盾一5上焊接一圈反力支座23用于给干线盾构机1提供推进反力；
S07，如图5所示，将干线盾构机1的中盾前段和中盾后段相分离，前盾一3带着中盾前段继续掘进，中盾后段与尾盾一5作为干线隧道27主体的一部分；
S08，待干线盾构机1所有后续设备通过分岔口后，在分岔口处设置门吊和轨道，用来满足支线隧道26和干线隧道27的物资运输；
S09，支线隧道26和干线隧道27同时施工。
所述始发设备包括支撑座6、反力墙14、导向环10、洞口密封圈11和垫铁20。
所述分岔口为中盾后段处。
所述支撑座6内部贯穿有干线盾构机管路25。
本实施例的盾构地下分岔装置及施工方法是从干线盾构机1的径向上推出一台内藏于干线盾构机1中盾4的支线盾构机7，干线盾构机1和支线盾构机7两者之间呈T型交叉，使用两台盾构机（即干线盾构机1和支线盾构机7）同时构造出两条隧道。
本实施例的盾构地下分岔装置及其施工方法具有以下优点：
1、分岔位置不受地面、地质及地下管线的影响，可以自由的选择。
2、对周边的环境影响小，由于全程采用地下作业，对地面的交通及构筑物没有影响。
3、分岔始发作业无需进行地质改良工作，且不需施作工作井，能大大节约施工成本和缩短工期。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种盾构地下分岔装置，其特征在于：包括干线盾构机（1），所述干线盾构机（1）包括从前到后依次连接的刀盘一（2）、前盾一（3）、中盾（4）和尾盾一（5）；
所述中盾（4）包括中盾前段和中盾后段，所述中盾前段和中盾后段之间通过临时连接结构（24）相连接；
所述中盾后段的底端设置有支撑座（6），所述支撑座（6）上放置有支线盾构机（7），位于所述中盾后段内的所述支线盾构机（7）包括从前到后依次连接的刀盘二（8）、前盾二（13）和支线盾构推进千斤顶（17），与所述刀盘二（8）相对的所述干线盾构机（1）的盾壳上设置有洞口（9），所述洞口（9）内设置有导向环（10），所述导向环（10）内侧设置有洞口密封圈（11），所述中盾后段的内表面在与所述支线盾构推进千斤顶（17）相对处设置有用于支撑所述支线盾构推进千斤顶（17）的反力墙（14）。
2.根据权利要求1所述的一种盾构地下分岔装置，其特征在于：所述前盾一（3）与中盾前段之间通过球面铰接结构一（15）相连；所述中盾后段与所述尾盾一（5）之间通过球面铰接结构二（16）相连。
3.根据权利要求2所述的一种盾构地下分岔装置，其特征在于：所述球面铰接结构一（15）包括设置于所述前盾一（3）尾端的内球面一（28）和设置于所述中盾前段首端的外球面一（29），所述内球面一（28）和外球面一（29）滑动连接，所述前盾一（3）和所述中盾前段之间采用若干铰接油缸一（12）相连；
所述球面铰接结构二（16）包括设置于所述中盾后段尾端的内球面二和设置于所述尾盾一（5）首端的外球面二，所述内球面二和外球面二滑动连接，所述中盾后段和所述尾盾一（5）之间采用若干铰接油缸二相连。
4.根据权利要求1所述的一种盾构地下分岔装置，其特征在于：所述临时连接结构（24）为连接件。
5.根据权利要求4所述的一种盾构地下分岔装置，其特征在于：所述连接件包括销钉、螺钉或螺栓。
6.根据权利要求1所述的一种盾构地下分岔装置，其特征在于：所述支线盾构机（7）的外径为所述干线盾构机（1）的60~70%。
7.根据权利要求1所述的一种盾构地下分岔装置，其特征在于：所述尾盾一（5）内安装有用于分岔前掘进需要的干线盾构推进千斤顶一（18）与干线管片拼装机一；所述中盾前段内安装有用于分岔后掘进需要的干线盾构推进千斤顶二（19）、干线管片拼装机二和支线管片拼装机；所述中盾后段内安装有所述支线盾构机（7）。
8.根据权利要求1~7任一项所述的一种盾构地下分岔装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：当干线盾构机（1）到达指定的分岔位置时：
S01，拆除干线盾构机（1）的尾盾一（5）上的干线盾构推进千斤顶一（18）、球面铰接结构二（16）和干线管片拼装机一；
S02，将中盾后段与尾盾一（5）的铰接处绕一周焊接，使中盾后段与尾盾一（5）成为一个整体；该铰接处即为内球面二和外球面二滑动连接处；
S03，启动支线盾构机（7），运动至支线盾构机（7）的前盾二（13）末端位于洞口密封圈（11）处，停止运动，并采用若干垫铁（20）横向连接于支线盾构推进千斤顶（17）与反力墙（14）之间；
S04，拆除垫铁（20），将支线盾构机（7）的尾盾二（21）运至分岔口并与支线盾构机（7）的前盾二（13）对口、焊接；
S05，重新在支线盾构推进千斤顶（17）与反力墙（14）之间安装垫铁（20），然后启动支线盾构机（7）继续掘进，当尾盾二（21）的末端运动至洞口密封圈（11）处时，停止运动，并在尾盾二（21）的内圈安装RC管片（22），再启动支线盾构机（7），继续掘进80-120m，中途将所有后续台车吊运至支线隧道（26），并安装调试；
S06，拆除支线盾构机（7）的始发设备，将干线盾构机（1）的中盾（4）上的临时连接结构（24）松开，尾盾一（5）上焊接一圈反力支座（23）用于给干线盾构机（1）提供推进反力；
S07，干线盾构机（1）的中盾前段和中盾后段相分离，前盾一（3）带着中盾前段继续掘进，中盾后段与尾盾一（5）作为干线隧道（27）主体的一部分；
S08，待干线盾构机（1）所有后续设备通过分岔口后，在分岔口处设置门吊和轨道，用来满足支线隧道（26）和干线隧道（27）的物资运输；
S09，支线隧道（26）和干线隧道（27）同时施工。
9.根据权利要求8所述的一种盾构地下分岔装置的施工方法，其特征在于：所述始发设备包括支撑座（6）、反力墙（14）、导向环（10）、洞口密封圈（11）和垫铁（20）。
10.根据权利要求8所述的一种盾构地下分岔装置的施工方法，其特征在于：所述分岔口在中盾后段处。
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