CN112324461A - 一种基于螺旋管片的连续掘进机及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于螺旋管片的连续掘进机及施工方法，解决了现有技术中掘进机掘进与管片安装不同步的问题。本发明连续掘进机施工方法，步骤如下：S1：将掘进机吊运至始发井内，并在始发井内进行始发支护，形成第一道反力支撑架；S2：位于掘进机盾体尾部的顶推机构顶撑在第一道反力支撑架上；S3：掘进机向前掘进的同时，顶推机构与螺旋管片配合完成管片的螺旋前进拼装；S4：重复步骤S3，直至掘进机完成整段隧道施工。本发明利用螺旋管片安装过程中自身可以产生前进位移的特点，并对顶推机构的顶推动作进行合理控制，保证管片安装的时间节点，可以实现管片安装与盾构机连续掘进的同步进行。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种基于螺旋管片的连续掘进机及施工方法。
背景技术
盾构机是目前隧道及地下空间开发的关键设备之一，由于具有施工效率高、安全性好、施工效果优而被广泛应用。然而，受现有管片结构形式及施工方法的限制，盾构机施工过程中仍存在一定问题。如盾构机的掘进与管片的安装无法同步进行的问题，具体而言，即在进行管片安装时盾构机必须停止掘进，待管片安装完成后才可恢复掘进。专利文献CN107023306A记载了一种螺旋型装配式隧道结构，包括管片，所述管片在沿隧道环向具有与隧道内壁相匹配的弧度，所述管片的四个端面均为与相邻管片连接的连接面，并且所述管片垂直于隧道纵向的两个连接面为满足螺旋升角和螺距关系的螺旋面，所述管片的弧度和螺旋面使多块管片呈螺旋排列拼装形成隧道结构，并且拼装后的隧道结构能沿隧道纵向延伸。该专利文献还公开了一种螺旋型装配式隧道结构的施工方法，将需要开挖的整个隧道断面分为设置在断面外圈的外圈环向螺旋开挖区和设置在外圈内侧的内圈正向开挖区，施工时首先开挖外圈环向螺旋开挖区，在外圈环向螺旋开挖区上每开挖一个管片的空间，就安装一块管片，并在管片与隧道壁之间注浆充填，直到管片形成的螺旋型装配式隧道结构且向前推进至少一个整环，再对内圈正向开挖区进行开挖，依次循环。实施该施工方法工作效率低。而利用现有常规管片拼装的施工方法，拼装过程中盾构机需暂停掘进，待一整环装配式隧洞结构装配完毕后才能使盾构机继续掘进。这些传统的施工方法不仅严重影响了盾构机的掘进效率，还在一定程度上额外增加了人力成本、设备使用成本。因此，亟需新的管片结构形式或施工工法解决连续掘进与管片安装的同步进行问题。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种基于螺旋管片的连续掘进机及施工方法，解决了现有技术中掘进机掘进与管片安装不同步的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于螺旋管片的连续掘进机施工方法，步骤如下：S1：将掘进机吊运至始发井内，并在始发井内进行始发支护，形成第一道反力支撑架；S2：位于掘进机盾体尾部的顶推机构顶撑在第一道反力支撑架上；S3：掘进机向前掘进的同时，顶推机构与螺旋管片配合完成管片的螺旋前进拼装；S4：重复步骤S3，直至掘进机完成整段隧道施工。
进一步，所述顶推机构沿盾体周向均匀分布，且顶推机构的顶推方向与隧道轴线平行。所述顶推机构为液压油缸，螺旋管片拼装过程中，液压油缸沿螺旋管片拼装方向依次进行伸缩动作，每个螺旋管片安装完成的时间节点必须在所有伸出的液压油缸均未达到最大行程动作之前。
进一步，所述步骤S3的具体步骤如下：S3.1：顶推机构分别作用于相应的螺旋管片的轴向端；S3.2：当需要安装新螺旋管片时，收回即将安装管片空间位置上的顶推机构，为新螺旋管片的安装留出安装空间；同时其他位置处的顶推机构进行顶推，为盾构机向前掘进提供推力；S3.3：将新螺旋管片按螺旋前进方向拼装，同时继续保持掘进机向前掘进；S3.4：完成新管片安装后，将步骤S3.2中收回的顶推机构再次伸出进行顶推，并作用于步骤S3.3中完成安装的新螺旋管片的轴向端侧，同时保持其他顶推机构的继续推进；S3.5：重复步骤S3.2~ S3.4，完成后续螺旋管片的安装。
一种基于螺旋管片的连续掘进机施工方法的连续掘进机，包括掘进主机，所述掘进主机包括盾体和刀盘，盾体的尾部设有沿周向设置的顶推机构。所述顶推机构为伸缩推进机构，伸缩推进机构与螺旋管片相对应。所述伸缩推进机构为液压油缸。
本发明利用螺旋管片安装过程中自身可以产生前进位移的特点，并对顶推机构的顶推动作进行合理控制，保证管片安装的时间节点，可以实现管片安装与盾构机连续掘进的同步进行。在整个安装步骤循环过程中，两相邻步骤间盾体均会有前进的位移，盾构机始终处于向前掘进状态，即管片的安装与盾构机掘进在时间和动作上均不产生干涉，实现了管片安装过程中盾构机的连续掘进施工，大大提高了施工效率，是隧道施工的一大创新。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述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为待安装新螺旋管片状态示意图。
图2为新螺旋管片安装时顶推机构收回状态示意图。
图3为新螺旋管片安装时状态示意图。
图4为新螺旋管片安装完成状态示意图。
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在没有付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。
如图1所示，实施例1，一种基于螺旋管片的连续掘进机施工方法，步骤如下：S1：将掘进机吊运至始发井内，并在始发井内进行始发支护，形成第一道反力支撑架，在掘进机掘进初始，为顶推机构提供有效支点，便于掘进机顺利始发掘进。
S2：将掘进机的各系统调整至工作准备状态，然后将位于掘进机盾体1尾部的顶推机构2顶撑在第一道反力支撑架上，提供掘进机向前掘进的动力。具体地，所述顶推机构沿盾体1周向均匀分布，且顶推机构的顶推方向与隧道轴线平行，提供掘进机向前掘进的推动力。优选地，所述顶推机构为液压油缸，液压油缸均匀分布在盾体内部其能进行隧道轴向伸缩。螺旋管片3拼装过程中，液压油缸沿螺旋管片3拼装方向依次进行伸缩动作，每个螺旋管片安装完成的时间节点必须在所有伸出的液压油缸均未达到最大行程动作之前。即新安装的管片必须在所有伸出的液压油缸中第一个达到最大行程动作之前完成安装，确保液压油缸顶推的连续性和掘进与管片安装的同步进行。
S3：掘进机向前掘进的同时，顶推机构2与螺旋管片3配合完成管片的螺旋前进拼装，实现掘进与管片拼装的同步进行。具体步骤如下：S3.1：如图1所示，顶推机构2分别作用于相应的螺旋管片3的轴向端，提供掘进机向前掘进的推进力，采用液压油缸顶推时，液压油缸的伸缩端作用在螺旋管片的螺旋外侧面；S3.2：如图2所示，当需要安装新螺旋管片时，收回即将安装管片空间位置上的顶推机构2，为新螺旋管片的安装留出安装空间；同时其他位置处的顶推机构2进行顶推，为盾构机向前掘进提供推力；S3.3：如图3所示，将新螺旋管片按螺旋前进方向拼装，同时继续保持掘进机向前掘进；S3.4：如图4所示，完成新管片安装后，将步骤S3.2中收回的顶推机构2再次伸出进行顶推，并作用于步骤S3.3中完成安装的新螺旋管片的轴向端侧，同时保持其他顶推机构的继续推进；S3.5：重复步骤S3.2~ S3.4，完成后续螺旋管片的安装。
S4：重复步骤S3，直至掘进机完成整段隧道施工。
实施例2：一种基于螺旋管片的连续掘进机施工方法的连续掘进机，包括掘进主机，所述掘进主机包括盾体1和刀盘，盾体1的尾部设有沿周向设置的顶推机构2，顶推机构作用在管节上，为盾构机的向前推进提供动力。所述顶推机构2可采用伸缩推进机构，伸缩推进机构与螺旋管片相对应，保证其伸出时能正好作用在相应位置的管片上。优选地，所述伸缩推进机构为液压油缸。上述掘进机掘进与管片拼装同步进行的步骤及方法如实施例1所述。
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)
1.一种基于螺旋管片的连续掘进机施工方法，其特征在于：步骤如下：S1：将掘进机吊运至始发井内，并在始发井内进行始发支护，形成第一道反力支撑架；
S2：位于掘进机盾体（1）尾部的顶推机构（2）顶撑在第一道反力支撑架上；
S3：掘进机向前掘进的同时，顶推机构（2）与螺旋管片（3）配合完成管片的螺旋前进拼装；
S4：重复步骤S3，直至掘进机完成整段隧道施工。
2.根据权利要求1所述的基于螺旋管片的连续掘进机施工方法，其特征在于：所述顶推机构沿盾体（1）周向均匀分布，且顶推机构的顶推方向与隧道轴线平行。
3.根据权利要求2所述的基于螺旋管片的连续掘进机施工方法，其特征在于：所述顶推机构为液压油缸，螺旋管片（3）拼装过程中，液压油缸沿螺旋管片（3）拼装方向依次进行伸缩动作，每个螺旋管片安装完成的时间节点必须在所有伸出的液压油缸均未达到最大行程动作之前。
4.根据权利要求1~3任一项所述的基于螺旋管片的连续掘进机施工方法，其特征在于：所述步骤S3的具体步骤如下：S3.1：顶推机构（2）分别作用于相应的螺旋管片（3）的轴向端；
S3.2：当需要安装新螺旋管片时，收回即将安装管片空间位置上的顶推机构（2），为新螺旋管片的安装留出安装空间；同时其他位置处的顶推机构（2）进行顶推，为盾构机向前掘进提供推力；
S3.3：将新螺旋管片按螺旋前进方向拼装，同时继续保持掘进机向前掘进；
S3.4：完成新管片安装后，将步骤S3.2中收回的顶推机构（2）再次伸出进行顶推，并作用于步骤S3.3中完成安装的新螺旋管片的轴向端侧，同时保持其他顶推机构的继续推进；
S3.5：重复步骤S3.2~ S3.4，完成后续螺旋管片的安装。
5.一种如权利要求1~4任一项所述的基于螺旋管片的连续掘进机施工方法的连续掘进机，其特征在于：包括掘进主机，所述掘进主机包括盾体（1）和刀盘，盾体（1）的尾部设有沿周向设置的顶推机构（2）。
6.根据权利要求5所述的基于螺旋管片的连续掘进机施工方法的连续掘进机，其特征在于：所述顶推机构（2）为伸缩推进机构，伸缩推进机构与螺旋管片相对应。
7.根据权利要求6所述的基于螺旋管片的连续掘进机施工方法的连续掘进机，其特征在于：所述伸缩推进机构为液压油缸。
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