CN112879022A - 借助柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备的进洞方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种借助柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备的进洞方法，其施工步骤包括，在施工前先进行施工准备，然后进行设备安装与调试，调试完成后，依次进行始发洞门处主隧道管片切削、开始掘进、接收洞门处主隧道管片切削和接收掘进，最后接收洞门封堵。本发明对现场的安装环境条件具有更好的适应性，更容易安装连接；柔性套筒系统可以依照掘进装置始发/接收时的角度进行适当调整，提高了进出洞门的适应性，避免了实际施工套筒始发和接收时因施工过程的影响、加工精度、各种变形、测量误差引起的对接不匹配问题以及避免洞门主隧道管片的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工设备领域，具体地说，涉及一种借助柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备的进洞方法。
背景技术
隧道联络通道，是为了连接两条隧道而设计的一条通道。若一条隧道出现突发问题，如排水、运行设备因故障停止运行的情况，行人可通过连接通道转移到另外一条隧道，以便快速逃生和救援。以城市轨道交通隧道联络通道的情况为例，《地铁设计规范》(GB50157-2013)中规定，“两条单线区间隧道应设联络通道，相邻两个联络通道之间的距离不应大于600m”。目前，全国多个城市规划建设地铁的总里程近8000km，按照地铁设计规范所要求待建的联络通道的数量很多。
目前纯机械式的盾构法或顶管法施工联络通道尚处于起步阶段，相关的技术尚不完备，现有技术主要有以下缺陷：(1)传统的刚性套筒因施工过程的影响、加工精度、各种变形、测量误差引起的对接不匹配问题，不容易安装连接，影响工作效率；(2)依靠刀盘切削接收端洞门处的主隧道管片时，刀盘直接切削主隧道管片易偏离掘进轴线，尤其在联络通道轴线与主隧道轴线不垂直时切削效率不高，耗时很长，引起接收端地面沉降量大；(3)施工过程中如果洞门处出现意外情况急需暴露工作面进行处理，封闭的刚性套筒安装好之后拆开套筒很困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种借助柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备的进洞方法，以克服上述技术缺陷。
为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：
一种借助柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备的进洞方法，其特征在于，提供一掘进装备，该掘进装备包括掘进装置和柔性套筒系统，所述柔性套筒系统包括柔性始发套筒系统和柔性接收套筒系统，柔性始发套筒系统和柔性接收套筒系统通过各自的柔性环形套筒及环形法兰板对应连接始发洞门处主隧道管片和连接接收洞门处主隧道管片；该进洞方法包括如下施工步骤：
S1、施工准备：施工前对始发洞门外进行始发洞门加固并检测加固体，安装水平运输轨道、安装水电、焊接洞门处钢混管片接缝，以及安装洞门圈；
S2、设备安装与调试：吊装、运输掘进装备及配套装备和材料，并进行定位与组装调试；
S3、始发洞门处主隧道管片切削：设备安装与调试完成后，掘进装置始发出洞，利用刀盘切削始发洞门处主隧道管片；在柔性始发套筒系统密封形成后，在刀盘切削始发洞门处主隧道管片过程中，通过在对刀盘后的土仓注入土压平衡介质实现水土压力的平衡稳定；切削始发洞门处主隧道管片时通过调节螺旋机转速调整出土量控制土仓内的水土压的平衡；
S4、开始掘进：向所述掘进装备刀盘后方土仓内注入土压平衡介质，掘进装置开始正常掘进和管片拼装；
S5、接收洞门处主隧道管片切削：所述掘进装置掘进至接收洞门前暂停，将所述掘进装置的切削加强环伸出，所述刀盘转动带动切削加强环转动，切削穿透接收洞门处主隧道管片；
S6、接收掘进：所述掘进装置伸出的切削加强环携带已经切削穿透的接收洞门处主隧道管片一起进入所述柔性接收套筒系统；
S7、接收洞门封堵：接收完毕后，将接收洞门封堵，壁后注浆填充，洞门钢板焊接，装备拆除，施工结束。
进一步地，所述S2步骤中还包括对所述柔性始发套筒系统的安装与接收柔性套筒系统的组装，以及对柔性接收套筒系统的密封效果检测。
进一步地，所述S2步骤还包括对掘进装置的姿态调整，调整移动装置，使所述掘进装置靠近并对准洞门始发位置；同时检查掘进装备与配套装备的所有系统均处于完备的可正常工作状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)与传统的刚性套筒相比，柔性套筒系统对现场的安装环境条件具有更好的适应性，更容易安装连接；套筒系统可以依照掘进机始发/接收时的角度进行适当调整，提高了进出洞门的适应性，避免了实际施工套筒始发和接收时因施工过程的影响、加工精度、各种变形、测量误差引起的对接不匹配问题以及避免洞门主隧道管片的损坏；
(2)本发明采用切削加强环切削接收洞门管片，更容易切入主隧道管片，不会偏离掘进轴线，且切削效率更好，工期更节省可控，对周围土层的扰动影响更小；
(3)本发明的柔性套筒系统中的柔性环形套筒便于打开与重新安装；这种结构相较于刚性始发套筒，便于在紧急情况时暴露洞门进行人工处理。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
附图说明
图1为本发明装备总体结构示意图。
图2为本发明掘进装备接收示意图。
图3为本发明柔性始发套筒系统结构示意图。
图4为本发明柔性接收套筒系统结构示意图。
图5为本发明掘进装备刀盘结构示意图。
图6为本发明第一和第二柔性环形套筒结构示意图。
图7为本发明钢圆环连接板结构示意图。
附图标记：
1-刀盘； 2-伸缩辐条； 3-切削加强环；
4-推进连接杆； 5-切削加强环推进油缸； 6-支撑台车；
8-柔性始发套筒系统； 9-第一环形法兰板； 10.第一柔性环形套筒；
11-始发钢套筒； 12-钢丝刷； 14-主隧道管片；
15-柔性接收套筒系统； 16-第二环形法兰板； 17-第二柔性环形套筒；
18-接收钢套筒； 19-端封板； 20-移动装置；
21-主隧道管片； 22-环形套筒节段； 23-环形安装翼；
24-连接套件； 25-环形压板； 26-钢圆环连接板。
具体实施方式
下面将结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
如图1-5所示，本发明实施例公开了一种借助柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备的进洞方法，该方法中所借助的柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备包括掘进装置、支撑台车6，以及柔性始发套筒系统8、柔性接收套筒系统15和移动装置20。
掘进装置设有带伸缩辐条2的刀盘1、切削加强环3、推进连接杆4和切削加强环推进油缸5。柔性始发套筒系统8包括始发钢套筒11和设置于始发钢套筒11前端的第一柔性环形套筒10。第一柔性环形套筒10后端与始发钢套筒11螺栓连接，前端通过螺栓与第一环形法兰板9连接主隧道管片21。柔性接收套筒系统15包括接收钢套筒18、设置于接收钢套筒18后部的端封板19、设置于接收钢套筒18前端的第二柔性环形套筒17。第二柔性环形套筒17后端与接收钢套筒18采用螺栓连接，前端通过螺栓与第二环形法兰板16连接主隧道管片21。
第一柔性环形套筒10和第二柔性环形套筒17材质均为橡胶或其他柔性材料。如图6和7所示，第一柔性环形套筒10和第二柔性环形套筒17均由一段或若干段环形套筒节段22拼接而成，环形套筒节段22两侧各设置有一环形安装翼23，环形安装翼23上设有若干螺栓孔，相邻的环形套筒节段22之间通过连接套件24连接固定。连接套件24包括两块环形压板25、一钢圆环连接板26，以及贯穿设置于环形压板25、环形安装翼23和钢圆环连接板26的螺栓，环形压板25和钢圆环连接板26上均对应设有与螺栓相匹配的螺栓孔。
移动装置20安装于支撑台车6上，其上支撑着柔性始发套筒系统8和包裹于柔性始发套筒系统8中的掘进装置，移动装置20可使柔性始发套筒系统8和包裹于柔性始发套筒系统8中的掘进装置沿联络通道始发轴线方向前后移动。
掘进装置为带切削加强环3的盾构机或顶管机。刀盘1包括可切削土体的刀头和伸缩辐条2，伸缩辐条2伸出时刀盘1为正常切削状态，其开挖直径稍大于盾体直径；伸缩辐条2缩回时，刀盘1直径小于前述的切削加强环3的内径。切削加强环3包含圆形筒体和筒体的伸出与回收系统，切削加强环3前端设置有刀具。当刀盘1的伸缩辐条2缩回时，切削加强环3可以顺利伸出至刀盘1前端一定长度。刀盘1正常切削状态时，伸缩辐条2为伸出状态；当伸缩辐条2缩回时，伸出切削加强环3，利用刀盘1转动带动切削加强环3的转动，切削其前端的主隧道管片。主隧道管片为钢筋混凝土管片或者玻璃纤维筋管片或者钢混复合管片。
本方法施工时包括如下施工步骤：
S1、施工准备：施工前对始发洞门外进行始发洞门加固并检测加固体7，安装水平运输轨道、安装水电、焊接洞门处钢混管片接缝，以及安装洞门圈等。
S2、设备安装与调试：吊装、运输掘进装备及配套装备和材料，并进行定位与组装调试。
S3、始发洞门处主隧道管片切削：设备安装与调试完成后，掘进装置始发出洞，利用刀盘1切削始发洞门处主隧道管片13；在柔性始发套筒系统8密封形成后，在刀盘1切削始发洞门处主隧道管片13过程中，通过在对刀盘1后的土仓注入土压平衡介质实现水土压力的平衡稳定；切削始发洞门处主隧道管片13时通过调节螺旋机转速调整出土量控制土仓内的水土压的平衡。
S4、开始掘进：向掘进装置刀盘后方土仓内注入土压平衡介质，掘进装置开始正常掘进和管片拼装。
S5、接收洞门处主隧道管片切削：掘进装置掘进至接收洞门前暂停，将切削加强环3伸出，刀盘1转动带动所述切削加强环3转动，切削穿透接收洞门处主隧道管片14；
S6、接收掘进：掘进装置伸出的切削加强环3携带已经切削穿透的接收洞门处主隧道管片14一起进入柔性接收套筒系统15；
S7、接收洞门封堵：接收完毕后，将接收洞门封堵，壁后注浆填充，洞门钢板焊接，装备拆除，施工结束。
其中，S2步骤中还包括对所述始发柔性套筒系统的安装与接收柔性套筒系统的组装，以及对柔性接收套筒系统的密封效果检测；还包括对掘进装置的姿态调整，对掘进装置的姿态调整包括调整移动装置20，使掘进装置靠近洞门始发位置；同时检查掘进装备与配套装备的所有系统均处于完备的可正常工作状态。
其中，S4步骤开始掘进中需注意的是，始发钢套筒11后端内部需安装2～3道钢丝刷12，掘进前钢丝刷12涂抹盾尾油脂，钢丝刷12之间腔内填充盾尾油脂，防止地下水进入主隧道内。
本发明通过柔性套筒系统(包括柔性始发套筒系统和柔性接收套筒系统，以下相同)对现场的安装环境条件具有更好的适应性，更容易安装连接；柔性套筒系统可以依照掘进机始发/接收时的角度进行适当调整，提高了进出洞门的适应性，避免了实际施工套筒始发和接收时因施工过程的影响、加工精度、各种变形、测量误差引起的对接不匹配问题以及避免洞门主隧道管片的损坏；通过采用切削加强环切削接收洞门管片，更容易切入主隧道管片，不会偏离掘进轴线，且切削效率更好，工期更节省可控，对周围土层的扰动影响更小；本发明的柔性套筒系统中的柔性环形套筒便于打开与重新安装；这种结构相较于刚性始发套筒，便于在紧急情况时暴露洞门进行人工处理。
本发明不局限于上述具体的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种借助柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备的进洞方法，其特征在于，提供一掘进装备，该掘进装备包括掘进装置和柔性套筒系统，所述柔性套筒系统包括柔性始发套筒系统和柔性接收套筒系统，柔性始发套筒系统和柔性接收套筒系统通过各自的柔性环形套筒及环形法兰板对应连接始发洞门处主隧道管片和连接接收洞门处主隧道管片；该进洞方法包括如下施工步骤：
S1、施工准备：施工前对始发洞门外进行始发洞门加固并检测加固体，安装水平运输轨道、安装水电、焊接洞门处钢混管片接缝，以及安装洞门圈；
S2、设备安装与调试：吊装、运输掘进装备及配套装备和材料，并进行定位与组装调试；
S3、始发洞门处主隧道管片切削：设备安装与调试完成后，掘进装置始发出洞，利用刀盘切削始发洞门处主隧道管片；在柔性始发套筒系统密封形成后，在刀盘切削始发洞门处主隧道管片过程中，通过在对刀盘后的土仓注入土压平衡介质实现水土压力的平衡稳定；切削始发洞门处主隧道管片时通过调节螺旋机转速调整出土量控制土仓内的水土压的平衡；
S4、开始掘进：向所述掘进装备刀盘后方土仓内注入土压平衡介质，掘进装置开始正常掘进和管片拼装；
S5、接收洞门处主隧道管片切削：所述掘进装置掘进至接收洞门前暂停，将所述掘进装置的切削加强环伸出，所述刀盘转动带动切削加强环转动，切削穿透接收洞门处主隧道管片；
S6、接收掘进：所述掘进装置伸出的切削加强环携带已经切削穿透的接收洞门处主隧道管片一起进入所述柔性接收套筒系统；
S7、接收洞门封堵：接收完毕后，将接收洞门封堵，壁后注浆填充，洞门钢板焊接，装备拆除，施工结束。
2.根据权利要求1所述的一种借助柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备的进洞方法，其特征在于，所述S2步骤中还包括对所述柔性始发套筒系统的安装与接收柔性套筒系统的组装，以及对柔性接收套筒系统的密封效果检测。
3.根据权利要求1所述的一种借助柔性套筒系统的隧道联络通道掘进装备的进洞方法，其特征在于，所述S2步骤还包括对掘进装置的姿态调整，调整移动装置，使所述掘进装置靠近并对准洞门始发位置；同时检查掘进装备与配套装备的所有系统均处于完备的可正常工作状态。
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