CN111335905B - 一种敞开式隧道掘进机空推步进装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种敞开式隧道掘进机空推步进装置及方法，在刀盘盾体上设计一套钢结构组成的接收架，并通过焊接机构与刀盘盾体紧焊接密贴合，从而改变掘进机刀盘盾体顶撑面结构形状，使刀盘盾体顶撑范围结构形状与隧洞二衬结构形状保持一致，达到快速空推步进的目的，且由于该方法无需新增液压泵站、无需再新增推进油缸以及无需牵引装置，并且，在刀盘盾体与接收架定位过程中遇到阻碍物时，压力传感器向PLC控制箱发送压力过载信号，通过PLC控制箱控制激光切割头对阻碍物进行切割去除。

Description

一种敞开式隧道掘进机空推步进装置及方法
技术领域
本发明涉及TBM施T工艺，具体来说，涉及一种敞开式隧道掘进机空推步进装置及方法。
背景技术
TBM施工工艺目前在国内大型输水隧洞工程、铁路隧道工程以及市政隧道工程等各类隧道工程中得到了较多的应用。TBM除具备完备的掘进功能外(开挖、支护、出渣一整套隧洞施工工艺)，在某些特定工程，TBM在完成隧洞掘进任务后贯通在另一段已开挖隧洞内，需空推步进至特定吊出位置(如竖井、具备吊出条件的开阔地带等)方可解体吊出，实现TBM设备的重复利用。目前国内的空推步进技术需根据TBM掘进机结构设计特点，设计一套小行程推进装置(新增液压泵站或利用TBM设备的某个系统的液压泵站、加装推进油缸(含油缸基座)以及一套牵引装置等)，才能实现TBM的空推步进，如图8所示。该方法成本高，步进效率低(每行程40～60cm不等)，如何在隧洞内实现TBM快速空推步进，提高效率，降低成本，是目前亟待解决的问题。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种敞开式隧道掘进机空推步进装置及方法，通过PLC控制箱修改TBM掘进PLC程序，即在不转动刀盘的情况下，TBM可往前推进，直接利用TBM设备的掘进功能，将改造完成的TBM刀盘盾体撑紧在隧洞的洞壁上，利用TBM设备行程油缸收缩/伸长，达到快速空推步进的目的，且由于该方法无需新增液压泵站、无需再新增推进油缸以及无需牵引装置，大大降低了施工成本，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，包括刀盘盾体和与刀盘盾体传动连接的推进机构，所述刀盘盾体的前端焊接接收架；所述推进机构上安装用于固定接收架的焊接机构；所述推进机构在刀盘盾体后端还设有激光切割头，激光切割头和焊接机构安装在转盘上，转盘固定在推进机构上；所述推进机构的末端设有PLC控制箱，PLC控制箱与激光切割头、焊接机构电连接。
更进一步地，所述刀盘盾体的前端面加工有多个球状的凸起，刀盘盾体在球状的凸起的内部分别填装压力传感器，每个压力传感器分别与PLC控制箱内的控制元件连接。
更进一步地，所述PLC控制箱内的控制元件包括一台工控机、一台用于编程的笔记本电脑和一个触摸屏，所述工控机用于记录各种由自动化元件所采集的数据，并通过一个OPC服务器适时的传输到操作室的触摸屏上。
更进一步地，所述接收架的内端面设为与刀盘盾体前端面相匹配的弧形，并在弧形面上设有与球状的凸起相匹配的凹面槽；所述接收架的内端面安装在刀盘盾体前端面上，并通过凹面槽与球状的凸起定位安装，在所述的凹面槽与球状的凸起之间还通过焊接机构焊接固定；所述接收架的外轮廓由四个断面构成，其包括顶部水平断面、与顶部水平断面相接的弧形断面、设置在弧形断面与底部水平断面之间的竖直断面构成。
更进一步地，所述接收架外轮廓的四个断面结构与待掘进的隧洞的内侧墙面相匹配，在隧洞的底部埋设钢筋砼底板，隧洞的底部在钢筋砼底板的两侧浇筑钢筋砼边墙。
更进一步地，所述焊接机构设有里外两组安装在转盘上，焊接机构包括焊接箱、电动气缸、菱形伸缩架、转台和喷嘴；所述焊接箱和电动气缸通过导线与PLC控制箱电连接，电动气缸的前端传动连接菱形伸缩架，菱形伸缩架的另一端安装转台，转台上安装喷嘴，喷嘴由焊接箱提供焊接动力。
更进一步地，所述推进机构包括液压缸、转轴和联轴器；所述液压缸受控于PLC控制箱，液压缸的输出端连接转轴，转轴的另一端通过联轴器与刀盘盾体固定安装。
更进一步地，所述激光切割头采用光纤激光自动调焦切割头D38-Z-JX，激光切割头的切割线与接收架的上下两个断面平齐。
本发明还提供一种技术方案：一种敞开式隧道掘进机空推步进的方法，包括以下步骤：
S1：将推进机构与刀盘盾体通过液压缸、转轴和联轴器传动连接，并在转轴的前端焊接转盘；
S2：在转盘上安装焊接机构和激光切割头，并将焊接机构、激光切割头与推进机构末端的PLC控制箱电连接；
S3：将接收架制作好后固定在隧洞的内侧墙面上，通过PLC控制箱控制推进机构推动刀盘盾体向前进给，直至刀盘盾体的前端面与接收架的内端面定位嵌合；
S4：在刀盘盾体与接收架定位过程中遇到阻碍物，通过PLC控制箱控制激光切割头对阻碍物进行切割去除；
S5：再通过PLC控制箱驱动焊接机构工作，焊接机构通过电动气缸推动菱形伸缩架带动转台和喷嘴向前推进至刀盘盾体与接收架的安装面，再由喷嘴对接缝处进行焊接，焊接完成后，收回菱形伸缩架即可。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置及方法，依据敞开式隧道掘进机结构设计特点和空推步进工艺特点，结合TBM设备的推进功能，实现了敞开式TBM完成隧洞掘进贯通过程，在空推步进之前，在刀盘盾体上设计一套钢结构组成的接收架，并通过焊接机构与刀盘盾体紧焊接密贴合，从而改变掘进机刀盘盾体顶撑面结构形状，使刀盘盾体顶撑范围结构形状与隧洞二衬结构形状保持一致；空推步进时，通过PLC控制箱修改TBM掘进PLC程序，即在不转动刀盘的情况下，TBM可往前推进，直接利用TBM设备的掘进功能，将改造完成的TBM刀盘盾体撑紧在隧洞的洞壁上，利用TBM设备行程油缸收缩/伸长，达到快速空推步进的目的，且由于该方法无需新增液压泵站、无需再新增推进油缸以及无需牵引装置，大大降低了施工成本。
并且，本发明在刀盘盾体与接收架定位过程中遇到阻碍物时，压力传感器向PLC控制箱发送压力过载信号，通过PLC控制箱控制激光切割头对阻碍物进行切割去除
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例一的隧洞截面图；
图2是根据本发明实施例一的整体结构图；
图3是根据本发明实施例一的刀盘盾体结构图；
图4是根据本发明实施例一的PLC控制箱模块连接图；
图5是根据本发明实施例一的接收架结构图；
图6是根据本发明实施例一的焊接机构结构图；
图7是根据本发明实施例二的隧洞截面图；
图8是现有技术推进机构结构图。
图中：
1、刀盘盾体；101、球状的凸起；102、压力传感器；2、推进机构；201、液压缸；202、转轴；203、联轴器；3、接收架；301、凹面槽；302、顶部水平断面；303、弧形断面；304、竖直断面；305、底部水平断面；4、焊接机构；401、焊接箱；402、电动气缸；403、菱形伸缩架；404、转台；405、喷嘴；5、激光切割头；6、PLC控制箱；601、工控机；602、笔记本电脑；603、触摸屏；604、OPC服务器；7、转盘；8、隧洞；801、钢筋砼底板；802、钢筋砼边墙。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
待掘进的隧洞8以城门洞型为例，如图1所示：隧洞8的底部埋设钢筋砼底板801，隧洞8的底部在钢筋砼底板801的两侧浇筑钢筋砼边墙802。
根据本发明的实施例，
请参阅图2，一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，包括刀盘盾体1和与刀盘盾体1传动连接的推进机构2，刀盘盾体1的前端焊接接收架3；推进机构2上安装用于固定接收架3的焊接机构4；推进机构2在刀盘盾体1后端还设有激光切割头5，激光切割头5和焊接机构4安装在转盘7上，转盘7固定在推进机构2上；推进机构2的末端设有PLC控制箱6，PLC控制箱6与激光切割头5、焊接机构4电连接。
请参阅图3，在上述实施例中，刀盘盾体1的前端面加工有多个球状的凸起101，刀盘盾体1在球状的凸起101的内部分别填装压力传感器102，每个压力传感器102分别与PLC控制箱6内的控制元件连接；通过压力传感器102用于采集刀盘盾体1上各个面的掘进压力，并将压力数值传送到PLC控制箱6上，以便实时监测刀盘盾体1的受力情况，避免出现受力过大压损，造成安全事故的隐患。
请参阅图4，在上述实施例中，PLC控制箱6内的控制元件包括一台工控机601、一台用于编程的笔记本电脑602和一个触摸屏603，工控机601用于记录各种由自动化元件所采集的数据，并通过一个OPC服务器604适时的传输到操作室的触摸屏603上，通过PLC控制箱6可以操控整个装置运作，不用亲临现场，减少人员自身安全隐患。
请参阅图5，在上述实施例中，接收架3的内端面设为与刀盘盾体1前端面相匹配的弧形，并在弧形面上设有与球状的凸起101相匹配的凹面槽301；接收架3的内端面安装在刀盘盾体1前端面上，并通过凹面槽301与球状的凸起101定位安装，在凹面槽301与球状的凸起101之间还通过焊接机构4焊接固定；接收架3的外轮廓由四个断面构成，其包括顶部水平断面302、与顶部水平断面302相接的弧形断面303、设置在弧形断面303与底部水平断面305之间的竖直断面304构成。
在上述实施例中，接收架3外轮廓的四个断面结构与待掘进的隧洞8的内侧墙面相匹配，在隧洞8的底部埋设钢筋砼底板801，隧洞8的底部在钢筋砼底板801的两侧浇筑钢筋砼边墙802。
请参阅图6，在上述实施例中，焊接机构4设有里外两组安装在转盘7上，焊接机构4包括焊接箱401、电动气缸402、菱形伸缩架403、转台404和喷嘴405；焊接箱401和电动气缸402通过导线与PLC控制箱6电连接，电动气缸402的前端传动连接菱形伸缩架403，菱形伸缩架403的另一端安装转台404，转台404上安装喷嘴405，喷嘴405由焊接箱401提供焊接动力。
在上述实施例中，推进机构2包括液压缸201、转轴202和联轴器203；所述液压缸201受控于PLC控制箱6，液压缸201的输出端连接转轴202，转轴202的另一端通过联轴器203与刀盘盾体1固定安装。
在上述实施例中激光切割头5采用光纤激光自动调焦切割头D38-Z-JX，激光切割头5的切割线与接收架3的上下两个断面平齐。
基于上述描述，为了进一步更好的解释说明本发明，还一种敞开式隧道掘进机空推步进的方法，包括以下步骤：
第一步：将推进机构2与刀盘盾体1通过液压缸201、转轴202和联轴器203传动连接，并在转轴202的前端焊接转盘7；
第二步：在转盘7上安装焊接机构4和激光切割头5，并将焊接机构4、激光切割头5与推进机构2末端的PLC控制箱6电连接；
第三步：将接收架3制作好后固定在隧洞8的内侧墙面上，通过PLC控制箱6控制推进机构2推动刀盘盾体1向前进给，直至刀盘盾体1的前端面与接收架3的内端面定位嵌合；
第四步：在刀盘盾体1与接收架3定位过程中遇到阻碍物，压力传感器102向PLC控制箱6发送压力过载信号，通过PLC控制箱6控制激光切割头5对阻碍物进行切割去除；
第五步：再通过PLC控制箱6驱动焊接机构4工作，焊接机构4通过电动气缸402推动菱形伸缩架403带动转台404和喷嘴405向前推进至刀盘盾体1与接收架3的安装面，再由喷嘴405对接缝处进行焊接，焊接完成后，收回菱形伸缩架403即可。
实施例二：
待掘进的隧洞8以圆洞型为例，如图7所示：隧洞8底部的六分之一处埋设钢筋砼底板801，隧洞8的底部在钢筋砼底板801的两侧浇筑钢筋砼边墙802，钢筋砼边墙802浇筑至隧洞8的二分之一高。
根据本发明的实施例，
一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，包括刀盘盾体1和与刀盘盾体1传动连接的推进机构2，刀盘盾体1的前端焊接接收架3；推进机构2上安装用于固定接收架3的焊接机构4；推进机构2在刀盘盾体1后端还设有激光切割头5，激光切割头5和焊接机构4安装在转盘7上，转盘7固定在推进机构2上；推进机构2的末端设有PLC控制箱6，PLC控制箱6与激光切割头5、焊接机构4电连接。
在上述实施例中，刀盘盾体1的前端面加工有多个球状的凸起101，刀盘盾体1在球状的凸起101的内部分别填装压力传感器102，每个压力传感器102分别与PLC控制箱6内的控制元件连接；通过压力传感器102用于采集刀盘盾体1上各个面的掘进压力，并将压力数值传送到PLC控制箱6上，以便实时监测刀盘盾体1的受力情况，避免出现受力过大压损，造成安全事故的隐患。
在上述实施例中，PLC控制箱6内的控制元件包括一台工控机601、一台用于编程的笔记本电脑602和一个触摸屏603，工控机601用于记录各种由自动化元件所采集的数据，并通过一个OPC服务器604适时的传输到操作室的触摸屏603上，通过PLC控制箱6可以操控整个装置运作，不用亲临现场，减少人员自身安全隐患。
在上述实施例中，接收架3的内端面设为与刀盘盾体1前端面相匹配的弧形，并在弧形面上设有与球状的凸起101相匹配的凹面槽301；接收架3的内端面安装在刀盘盾体1前端面上，并通过凹面槽301与球状的凸起101定位安装，在凹面槽301与球状的凸起101之间还通过焊接机构4焊接固定；接收架3的外轮廓由一段半圆形面构成。
在上述实施例中，接收架3外轮廓的半圆形面与待掘进的隧洞8的内侧墙面相匹配。
在上述实施例中，焊接机构4设有里外两组安装在转盘7上，焊接机构4包括焊接箱401、电动气缸402、菱形伸缩架403、转台404和喷嘴405；焊接箱401和电动气缸402通过导线与PLC控制箱6电连接，电动气缸402的前端传动连接菱形伸缩架403，菱形伸缩架403的另一端安装转台404，转台404上安装喷嘴405，喷嘴405由焊接箱401提供焊接动力。
在上述实施例中，推进机构2包括液压缸201、转轴202和联轴器203；所述液压缸201受控于PLC控制箱6，液压缸201的输出端连接转轴202，转轴202的另一端通过联轴器203与刀盘盾体1固定安装。
在上述实施例中激光切割头5采用光纤激光自动调焦切割头D38-Z-JX，激光切割头5的切割线与接收架3的上下两个断面平齐。
基于上述描述，为了进一步更好的解释说明本发明，还一种敞开式隧道掘进机空推步进的方法，包括以下步骤：
第一步：将推进机构2与刀盘盾体1通过液压缸201、转轴202和联轴器203传动连接，并在转轴202的前端焊接转盘7；
第二步：在转盘7上安装焊接机构4和激光切割头5，并将焊接机构4、激光切割头5与推进机构2末端的PLC控制箱6电连接；
第三步：将接收架3制作好后固定在隧洞8的内侧墙面上，通过PLC控制箱6控制推进机构2推动刀盘盾体1向前进给，直至刀盘盾体1的前端面与接收架3的内端面定位嵌合；
第四步：在刀盘盾体1与接收架3定位过程中遇到阻碍物，通过PLC控制箱6控制激光切割头5对阻碍物进行切割去除；
第五步：再通过PLC控制箱6驱动焊接机构4工作，焊接机构4通过电动气缸402推动菱形伸缩架403带动转台404和喷嘴405向前推进至刀盘盾体1与接收架3的安装面，再由喷嘴405对接缝处进行焊接，焊接完成后，收回菱形伸缩架403即可。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明依据敞开式隧道掘进机结构设计特点和空推步进工艺特点，结合TBM设备的推进功能，实现了敞开式TBM完成隧洞8掘进贯通过程，在空推步进之前，在刀盘盾体1上设计一套钢结构组成的接收架3，并通过焊接机构4与刀盘盾体1紧焊接密贴合，从而改变掘进机刀盘盾体1顶撑面结构形状，使刀盘盾体1顶撑范围结构形状与隧洞8二衬结构形状保持一致座推步进时通过PLC控制箱6修改TBM掘进PLC程序，即在不转动刀盘的情况下，TBM可往前推进，直接利用TBM设备的掘进功能，将改造完成的TBM刀盘盾体1撑紧在隧洞8的洞壁上，利用TBM设备行程油缸收缩/伸长(每循环推进最大达1.8米/行程)，达到快速空推步进的目的，且由于该方法无需新增液压泵站、无需再新增推进油缸以及无需牵引装置，大大降低了施工成本，该方法相当于将TBM空推步进工艺通过一套简易接收架3结构和改造刀盘盾体1结构形状，转换为TBM正常的掘进模式，达到了快速空推步进目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，包括刀盘盾体(1)和与刀盘盾体(1)传动连接的推进机构(2)，其特征在于：所述刀盘盾体(1)的前端焊接接收架(3)；所述推进机构(2)上安装用于固定接收架(3)的焊接机构(4)；所述推进机构(2)在刀盘盾体(1)后端还设有激光切割头(5)，激光切割头(5)和焊接机构(4)安装在转盘(7)上，转盘(7)固定在推进机构(2)上；所述推进机构(2)的末端设有PLC控制箱(6)，PLC控制箱(6)与激光切割头(5)、焊接机构(4)电连接；
所述刀盘盾体(1)的前端面加工有多个球状的凸起(101)，刀盘盾体(1)在球状的凸起(101)的内部分别填装压力传感器(102)，每个压力传感器(102)分别与PLC控制箱(6)内的控制元件连接，在刀盘盾体(1)与接收架(3)定位过程中遇到阻碍物时，压力传感器(102)向PLC控制箱(6)发送压力过载信号，通过PLC控制箱(6)控制激光切割头(5)对阻碍物进行切割去除；
所述接收架(3)的内端面设为与刀盘盾体(1)前端面相匹配的弧形，并在弧形面上设有与球状的凸起(101)相匹配的凹面槽(301)，所述接收架(3)的内端面安装在刀盘盾体(1)前端面上，并通过凹面槽(301)与球状的凸起(101)定位安装，在所述凹面槽(301)与球状的凸起(101)之间还通过焊接机构(4)焊接固定；所述接收架(3)的外轮廓由四个断面构成，其由顶部水平断面(302)、顶部水平断面(302)相接的弧形断面(303)、底部水平断面(305))，设置在弧形断面(303)与底部水平断面(305)之间的竖直断面(304)构成。
2.根据权利要求1所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述PLC控制箱(6)内的控制元件包括一台工控机(601)、一台用于编程的笔记本电脑(602)和一个触摸屏(603)，所述工控机(601)用于记录各种由自动化元件所采集的数据，并通过一个OPC服务器(604)适时的传输到操作室的触摸屏(603)上。
3.根据权利要求1所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述接收架(3)外轮廓的四个断面结构与待掘进的隧洞(8)的内侧墙面相匹配，在隧洞(8)的底部埋设钢筋砼底板(801)，隧洞(8)的底部在钢筋砼底板(801)的两侧浇筑钢筋砼边墙(802)。
4.根据权利要求3所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述焊接机构(4)设有里外两组安装在转盘(7)上，焊接机构(4)包括焊接箱(401)、电动气缸(402)、菱形伸缩架(403)、转台(404)和喷嘴(405)；所述焊接箱(401)和电动气缸(402)通过导线与PLC控制箱(6)电连接，电动气缸(402)的前端传动连接菱形伸缩架(403)，菱形伸缩架(403)的另一端安装转台(404)，转台(404)上安装喷嘴(405)，喷嘴(405)由焊接箱(401)提供焊接动力。
5.根据权利要求4所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述推进机构(2)包括液压缸(201)、转轴(202)和联轴器(203)；所述液压缸(201)受控于PLC控制箱(6)，液压缸(201)的输出端连接转轴(202)，转轴(202)的另一端通过联轴器(203)与刀盘盾体(1)固定安装。
6.根据权利要求5所述的一种敞开式隧道掘进机空推步进装置，其特征在于，所述激光切割头(5)采用光纤激光自动调焦切割头D38-Z-JX，激光切割头(5)的切割线与接收架(3)的上下两个断面平齐。
7.一种采用权利要求6所述的敞开式隧道掘进机空推步进装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将推进机构(2)与刀盘盾体(1)通过液压缸(201)、转轴(202)和联轴器(203)传动连接，并在转轴(202)的前端焊接转盘(7)；
S2：在转盘(7)上安装焊接机构(4)和激光切割头(5)，并将焊接机构(4)、激光切割头(5)与推进机构(2)末端的PLC控制箱(6)电连接；
S3：将接收架(3)制作好后固定在隧洞(8)的内侧墙面上，通过PLC控制箱(6)控制推进机构(2)推动刀盘盾体(1)向前进给，直至刀盘盾体(1)的前端面与接收架(3)的内端面定位嵌合；
S4：在刀盘盾体(1)与接收架(3)定位过程中遇到阻碍物，压力传感器(102)向PLC控制箱(6)发送压力过载信号，通过PLC控制箱(6)控制激光切割头(5)对阻碍物进行切割去除；
S5：再通过PLC控制箱(6)驱动焊接机构(4)工作，焊接机构(4)通过电动气缸(402)推动菱形伸缩架(403)带动转台(404)和喷嘴(405)向前推进至刀盘盾体(1)与接收架(3)的安装面，再由喷嘴(405)对接缝处进行焊接，焊接完成后，收回菱形伸缩架(403)即可。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012052416A (ja) * 2011-12-15 2012-03-15 Kajima Corp 地下構造体へのシールド機通過方法
CN102877851A (zh) * 2012-08-31 2013-01-16 中铁隧道集团有限公司 一种敞开式硬岩掘进机在城市地铁施工中的弧底步进过站方法
CN106223963A (zh) * 2016-08-05 2016-12-14 中国水利水电第十四工程局有限公司 一种盾构机空推通过暗挖法隧道的施工方法
CN109026036A (zh) * 2018-09-21 2018-12-18 中南大学 一种盾构机空推步进装置
CN110486025A (zh) * 2019-08-27 2019-11-22 中铁隧道局集团有限公司 大直径盾构洞内始发空推装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012052416A (ja) * 2011-12-15 2012-03-15 Kajima Corp 地下構造体へのシールド機通過方法
CN102877851A (zh) * 2012-08-31 2013-01-16 中铁隧道集团有限公司 一种敞开式硬岩掘进机在城市地铁施工中的弧底步进过站方法
CN106223963A (zh) * 2016-08-05 2016-12-14 中国水利水电第十四工程局有限公司 一种盾构机空推通过暗挖法隧道的施工方法
CN109026036A (zh) * 2018-09-21 2018-12-18 中南大学 一种盾构机空推步进装置
CN110486025A (zh) * 2019-08-27 2019-11-22 中铁隧道局集团有限公司 大直径盾构洞内始发空推装置及方法

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