CN113482654A - 一种联络通道掘进机及一种联络通道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联络通道掘进机及联络通道施工方法，包括掘进机本体、掘进刀具和切割刀具；转动驱动装置，转动驱动装置与切割刀具连接、以带动掘进刀具绕掘进机本体的轴线转动；滑移驱动装置，滑移驱动装置与掘进刀具连接、以带动掘进刀具沿掘进机本体的轴向移动。应用该装置，通过切割刀具和掘进刀具分别进行管片切割和土体掘进，在始发端可通过掘进刀具直接对始发端管片进行粉碎破除，无需人工辅助排除破碎管片；在接收端通过切割刀具对钢筋混凝土管片进行切割，以解决接收端主隧道管片与刀盘呈反弧接触，难以快速破除管片的问题；通过滑移驱动装置带动掘进刀具沿掘进方向进行小范围移动破碎；增加掘进刀具的掘进范围。

Description

一种联络通道掘进机及一种联络通道施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，涉及一种联络通道掘进机，还涉及一种联络通道施工方法。

背景技术

联络通道通常设置在双线隧道之间，并连接两条主隧道，以满足后期服务、避险、救援等多项需求。传统的联络通道施工采用的施工方法主要有冷冻法施工、注浆加固法施工，上述方法均需要对地层进行加固、止水，再采用人工开挖的方式进行，存在沉降控制复杂，施工效率低、成本高，施工周期长，施工人员安全性低等缺点。

为此，现有技术出现了联络通道盾构/顶管施工方法。在施工过程中推进盾构机/顶管机，并拼装预制混凝土管片，最终形成联络通道结构。现有的联络通道盾构/顶管施工设备无法直接破除钢筋混凝土管片，而全回转式设备在始发端需要人工辅助排除破碎管片，效率较低而且人员安全得不到最大的保障；而采用弧形刀盘导致在接收端时主隧道管片与刀盘呈反弧接触，难以快速破除管片。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种联络通道掘进机，以解决现有联络通道施工设备无法直接破除钢筋混凝土管片、管片破除效率低等问题。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种联络通道掘进机，包括掘进机本体和可转动设于所述掘进机本体上的掘进刀具，还包括：

前端设有刀体且能够对管片进行切割的切割刀具；

设于所述掘进机本体上的转动驱动装置，所述转动驱动装置与所述切割刀具连接、以带动所述掘进刀具绕所述掘进机本体的轴线转动；

设于所述掘进机本体上的滑移驱动装置，所述滑移驱动装置与所述掘进刀具连接、以带动所述掘进刀具沿所述掘进机本体的轴向移动。

优选地，所述转动驱动装置与所述掘进刀具连接以带动所述掘进刀具绕所述掘进机本体的轴线转动。

优选地，还包括：

一端与所述掘进刀具固连的螺旋输送机，所述螺旋输送机的另一端转动连接于所述掘进机本体上，所述螺旋输送机的旋转轴线与所述掘进机本体的轴线重合；所述转动驱动装置经所述掘进刀具带动所述螺旋输送机转动。

优选地，所述切割刀具为回转筒体，所述回转筒体的外径大于或等于所述掘进机本体的外径，所述回转筒体设于所述掘进机本体沿掘进方向的前端；

所述转动驱动装置带动所述回转筒体相对于所述掘进机本体转动。

优选地，所述掘进刀具套设于所述回转筒体的内部且能够在所述滑移驱动装置带动下相对于所述回转筒体沿所述掘进机本体的轴向滑动；

设于所述掘进刀具和所述回转筒体间、用以对二者进行限位的锁定组件，所述转动驱动装置经所述锁定组件同步带动所述回转筒体和所述掘进刀具绕所述掘进机本体的轴线转动。

优选地，所述锁定组件包括：

固定端与所述掘进刀具固连的锁定动力件，所述锁定动力件的活动端连接有锁止件，所述锁定动力件带动所述锁止件向靠近或远离所述回转筒体的方向移动；

设于所述回转筒体上、用于与所述锁止件配合的锁止位。

优选地，所述锁定组件还包括用以形成所述锁止位的锁止孔，所述锁止孔包括：

在所述回转筒体的侧壁沿轴向依次设置的若干个锁止孔，所述锁止件与全部所述锁止孔中的至少一者配合时、所述回转筒体的刀体沿所述掘进机本体的轴向位于所述掘进刀具的前侧以进行切割作业。

优选地，所述掘进刀具和所述回转筒体的周向内壁间形成用以存储土体的土仓；所述锁定组件沿所述掘进机本体的轴线方向设于所述掘进刀具的刀盘上并固定，所述刀盘设有用于使所述锁定组件沿垂直于所述掘进机本体的轴线方向伸出的径向通孔或槽；所述掘进刀具是前断面呈弧形的弧形刀盘。

优选地，所述滑移驱动装置包括：

固设于所述掘进机本体上且与所述螺旋输送机套装的固定套筒；

套设于所述固定套筒的外侧且与所述螺旋输送机连接的滑动套筒；

一端与所述固定套筒固连、另一端与所述滑动套筒固连的滑移驱动部件，所述滑移驱动部件带动所述滑动套筒、所述螺旋输送机和所述掘进刀具沿所述掘进机本体的轴向移动。

优选地，所述掘进机本体包括：

用于安装所述掘进刀具、所述切割刀具、所述转动驱动装置和所述滑移驱动装置的掘进筒体；

与所述掘进筒体的尾部端壁相对设置、用以连接联络通道管片的管片连接筒体；

所述管片连接筒体和所述掘进筒体间设有用于连接二者的若干个纠偏油缸，全部所述纠偏油缸沿所述掘进机本体的周向设置。

本发明提供的联络通道掘进机，包括掘进机本体和可转动设于掘进机本体上的掘进刀具，还包括：前端设有刀体且能够对管片进行切割的切割刀具；设于掘进机本体上的转动驱动装置，转动驱动装置与切割刀具连接、以带动掘进刀具绕掘进机本体的轴线转动；设于掘进机本体上的滑移驱动装置，滑移驱动装置与掘进刀具连接、以带动掘进刀具沿掘进机本体的轴向移动。

相较于现有技术，应用本发明提供的联络通道掘进机及联络通道施工方法，具有以下技术效果：

第一，通过切割刀具对钢筋混凝土管片进行切割，掘进刀具对土体进行掘进，以分别进行管片切割和土体掘进，在始发端可通过掘进刀具直接对始发端管片进行粉碎破除，无需人工辅助排除破碎管片；在接收端通过切割刀具对钢筋混凝土管片进行切割，以解决接收端主隧道管片与刀盘呈反弧接触，难以快速破除管片的问题；

第二，滑移驱动装置带动掘进刀具沿掘进机本体的轴向移动，以当掘进机本体处于当前位置时，通过滑移驱动装置带动掘进刀具能够沿掘进方向进行小范围移动破碎；在掘进机主体处于同一位置下、增加掘进刀具的掘进范围，联络通道长度相同情况下减少始发端反力支撑系统的推进次数，提高掘进效率；

第三，转动驱动装置作为动力源分别为掘进刀具、切割刀具和螺旋输送机提供动力，以进一步简化掘进机结构，降低反力支撑系统的推进功率，降低作业成本。

本发明的目的还在于提供一种联络通道施工方法，所述方法包括：

驱动掘进刀具直接对始发端主隧道管片进行破除；

驱动掘进刀具和与套装在所述掘进刀具外的切割刀具沿预设掘进路线向前掘进并对所形成通道进行同步支护。

当所述掘进刀具抵达接收端管片时，驱动所述掘进刀具相对土体回退以相对所述掘进刀具露出所述切割刀具；

驱动所述切割刀具转动、进给以对所述接收端管片进行环形切割。

相较于现有技术，应用本发明提供的联络通道施工方法，具有以下技术效果：

通过切割刀具对钢筋混凝土管片进行切割，掘进刀具对土体进行掘进，以分别进行管片切割和土体掘进，在始发端可通过掘进刀具直接对始发端管片进行粉碎破除，无需人工辅助排除破碎管片；在接收端通过切割刀具对钢筋混凝土管片进行切割，以解决接收端主隧道管片与刀盘呈反弧接触，难以快速破除管片的问题。

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，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的一种联络通道掘进机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的联络通道掘进机位于始发端截面的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的联络通道掘进机位于接收端截面的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的联络通道掘进机的掘进作业示意图；

图5为本发明实施例提供的始发通道的主隧道布局结构示意图。

附图中标记如下：

刀盘1、土仓2、回转筒体4、锁定组件5、纠偏油缸6、转动驱动装置7、螺旋输送机8、滑移驱动部件9、闸门10、出渣管路11、始发端反力支撑系统12、推进系统13、始发端台车14、始发密封组件15、联络通道16、接收密封组件17、接收套筒18、接收端反力支撑系统19、接收端台车20、主隧道管片21、电气系统22、液压系统23、控制系统24、联络通道掘进机25、注浆减摩系统26、管片27、管片吊运系统28；

滑动套筒91、固定套筒92；

锁定动力件501、锁止件502、第一锁止孔503、第二锁止孔504；

油缸支架131、推进油缸132、顶铁133；

始发筒152、密封刷151。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种联络通道掘进机，以解决现有联络通道施工设备无法直接破除钢筋混凝土管片、管片破除效率低等问题。

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做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。

请参阅图1-图5，图1为本发明实施例提供的一种联络通道掘进机的结构示意图；图2为本发明实施例提供的联络通道掘进机位于始发端截面的结构示意图；图3为本发明实施例提供的联络通道掘进机位于接收端截面的结构示意图；图4为本发明实施例提供的联络通道掘进机的掘进作业示意图；图5为本发明实施例提供的始发通道的主隧道布局结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的联络通道掘进机25，包括掘进机本体和可转动设于掘进机本体上的掘进刀具，其中，掘进刀具连接有驱动装置为其提供动力来源，如电机、液压马达等动力设备，掘进刀具一般设置在掘进机本体沿掘进方向的前端，以能够与土体充分接触进行土体破碎；同时，掘进刀具的旋转轴线与掘进机本体的轴线共线，以便于安装定位。掘进刀具如设置为弧形刀盘1，以增加与土体的接触面积，提高掘进效率，弧形刀盘1的圆心朝向土体或朝向掘进机本体一侧，可根据需要进行弧形刀盘1的设置。

另外，上述联络通道掘进机25还包括切割刀具、转动驱动装置7和滑移驱动装置。切割刀具前端设有刀体且能够对管片进行切割；切割刀具设在掘进机本体上，优选为切割刀具与掘进机本体的轴线间的距离大于或等于掘进机本体的最大半径，第一实施例中，当切割刀具与掘进机本体的轴线间的距离大于掘进机本体的最大半径时，切割刀具联络管道中对钢筋混凝土土体进行切割时，减少掘进机本体与联络通道的内壁之间的摩擦，且当切割刀具应用于对管片进行切割时，掘进机本体能够通过该切缝，便于接收端接收设备实现对掘进机的接收。第二实施例中，当切割刀具与掘进机本体的轴线间的距离等于掘进机本体的最大半径，进一步提高接收端和联络通道间的密封性，防止由于切缝过大而在接收端产生涌水、涌砂现象。上述各实施例中，优选为掘进刀具的最大掘进直径不大于切割刀具的最大直径，以使掘进刀具在掘进机本体的带动下穿过切缝，防止切缝直径过小与掘进刀具发生干扰，损坏掘进刀具。

具体的，转动驱动装置7与切割刀具连接，以直接或间接带动掘进刀具、切割刀具绕掘进机本体的轴线转动；转动驱动装置7可设置为电机和联轴器的组合结构，切割刀具在转动装置的带动下实现全回转运动进行管片切割；滑移驱动装置优选为气缸、液压缸、齿轮、链等传动机构中的一者，滑移驱动装置与掘进刀具连接，以带动掘进刀具沿掘进机本体的轴向移动；当掘进机本体处于当前位置时，通过滑移驱动装置带动掘进刀具能够沿掘进方向进行小范围移动破碎；在掘进机主体处于同一位置下、增加掘进刀具的掘进范围。在其他实施例中，可根据需要进行转动驱动装置和滑移驱动装置的设置，均在本发明的保护范围内。

在一种实施例中，使用时通过掘进刀具对始发端管片进行破碎，无需人工进行管片辅助破碎，并继续通过掘进刀具对联络管道进行土体破碎，当在掘进过程中出现钢筋混凝土土体时、也可通过切割刀具进行切割后再通过掘进刀具进行土体破碎，由此对掘进作业进行辅助；滑移驱动装置带动掘进刀具沿掘进机本体的轴向移动，增加每次作业时掘进刀具的掘进范围，当掘进机掘进至与接收端管道位置时，通过切割刀具对接收端的钢筋混凝土管片进行切割，并通过接收端接收设备进行切割管片以及掘进机的接收，完成联络通道的掘进作业。

相较于现有技术，应用本发明提供的联络通道掘进机25，具有以下技术效果：

通过切割刀具对钢筋混凝土管片进行切割，掘进刀具对土体进行掘进，以分别进行管片切割和土体掘进，在始发端可通过掘进刀具直接对始发端管片进行粉碎破除，无需人工辅助排除破碎管片；在接收端通过切割刀具对钢筋混凝土管片进行切割，以解决接收端主隧道管片21与刀盘1呈反弧接触，难以快速破除管片的问题。

具体的，为了简化掘进机本体结构，转动驱动装置7与掘进刀具连接以带动掘进刀具绕掘进机本体的轴线转动，转动驱动装置7可通过动力传动部件实现与掘进刀具及切割刀具的动力传输，动力传动部件如齿轮传动机构或链等传动机构，使掘进刀具和切割刀具同步或分别转动。优选地，掘进刀具的旋转轴线与掘进机本体的轴线重合，同样地，切割刀具的旋转轴线与掘进机本体的轴线重合，便于各刀具的安装定位，同时进一步优化掘进机本体的安装空间，合理布局。

同时，为了进一步简化掘进机本体的结构，转动驱动装置7同样作为螺旋输送机8的动力源为其提供动力，螺旋输送机8一端与掘进刀具固连，螺旋输送机8的另一端转动连接于掘进机本体上，螺旋输送机8的旋转轴线与掘进机本体的轴线重合，即螺旋输送机8的旋转轴线与掘进刀具的旋转轴线重合；转动驱动装置7经掘进刀具带动螺旋输送机8转动，无需单独设置与螺旋输送机8连接的动力设备，螺旋输送机8和掘进刀具优选为通过键连接，以实现固定，由此以进一步优化掘进机本体的结构，降低整机功率。在其他实施例中，也可以通过其他机械结构进行固定，均在本发明的保护范围内。可知，螺旋输送机8连接有出渣系统，出渣系统包括闸门10和出渣管路11，出渣管路11将破碎土体输送至主管道中排出，其具体的结构及连接关系可参考现有技术，或者采用柱塞泵和泥浆管路的方式进行出渣，根据需要进行设置。可知，掘进刀具设有连通外界土体和掘进机本体的土仓2，以使得破碎土体能够通过土仓2进入至螺旋输送机8内进行输送，而如上文所述，当掘进刀具设置为弧形刀盘1时，进一步增加土仓2的体积和容量，提高破碎土体存储量，以实现连续不断的破碎土体的输送，使得整个作业过程更为连续。

在该具体实施例中，切割刀具为回转筒体4，回转筒体4的前端设置用于切割的刀体，二者优选为可拆卸的固定连接，以在刀体磨损严重时便于拆装更换，回转筒体4对管片进行全回转切割，切割后形成完整的环形切缝；回转筒体4设于掘进机本体沿掘进方向的前端，且回转筒体4和掘进机本体转动连接，可以理解的是，转动驱动装置7一般设置在掘进机本体上，其输出端与回转筒体4连接实现动力传输，转动驱动装置7能够带动回转筒体4相对于掘进机本体转动，由此以使得在切割作业时仅切割刀具转动，掘进机本体保持不动，提高切割刀具的灵活度，降低转动驱动装置7所需扭矩。优选地，回转筒体4的外径大于或等于掘进机本体的外径，以使得回转筒体4切割形成的孔洞与掘进机本体相适应，优选为回转筒体4的外径大于掘进机本体的外径，使得掘进机本体的侧壁与切割孔洞减少接触，减小二者之间的摩擦力，防止回转筒体外径过小卡机而造成始发端反力支撑系统12推力陡增等安全事故，提高装置使用寿命，同时便于掘进机本体穿过该孔洞被接收端设备接收。

具体的，为了进一步优化掘进机本体的前端结构，防止掘进刀具和切割刀具作业时产生干扰，掘进刀具套设于回转筒体4的内壁所形成的腔体中，可知，掘进刀具的最大掘进直径小于回转筒体4的切割直径，二者形成的孔洞直径不同，而由于转动驱动装置7同步带动掘进刀具和切割刀具转动，使得回转筒体4在掘进过程中对最外侧土体进行切割，最终与掘进刀具形成的共同孔洞的直径等于掘进机本体的直径，便于掘进机本体在联络通道中移动；而当转动驱动装置7单独带动掘进刀具转动时，其形成的孔洞小于切割刀具和掘进机本体所需孔洞直径，使得掘进机本体在整体向前移动时，始发端反力支撑系统12所需推力较大，易造成损伤，同时切割刀具直接与带破碎土体接触，在推力作用下易发生弯折或损坏等问题。同时，为了减少滑动摩擦，掘进刀具和回转筒体4间隙配合，以便于滑移驱动装置带动掘进刀具相对于回转筒体4滑动；回转筒体4的内壁形成的腔体形成土仓，土仓与掘进刀具2的前端连通，使得破碎土体通过掘进刀具进入至土仓中，以进一步增加破碎土体的存储容积，便于螺旋输送机8的连续作业。

同时，滑移驱动装置带动掘进刀具相对于回转筒体4沿掘进机本体的轴向滑动，当进行掘进作业时，优选为掘进刀具在滑移驱动装置的带动下移动至靠近切割刀具的刀体的端部，以沿径向为切割刀具的切割提供径向支撑力，防止切割刀具发生弯折，切割刀具和掘进刀具共同进行土体的破碎，优选地，切割刀具的刀体与掘进机刀体处于同一平面，以优化刀具布局。当切割刀具需要进行单独管片切割作业时，滑移驱动装置带动掘进刀具沿掘进方向向后移动，退回至回转筒体4形成的腔体内以对切割刀具的切割作业进行让位，以保证切割刀具沿掘进方向设于掘进刀具的前方，其具体的向后移动的距离根据管片的曲率半径、以及掘进刀具的轴向尺寸等因素进行设置。

为了实现掘进刀具和回转筒体4在转动驱动装置7的带动下同步转动，在掘进刀具和回转筒体4间、设置用以对二者进行限位的锁定组件5，转动驱动装置7经锁定组件5同步带动掘进刀具和回转筒体4绕掘进机本体的轴线转动，锁定组件5可为键连接、卡接或其他固定方式，使得二者保持相对固定。在一种实施例中，锁定组件5包括锁定动力件501、锁止件502和设于回转筒体4上、用于与锁止件502配合的锁止孔。锁定动力件501的固定端与掘进刀具固连，锁定动力件501的活动端连接有锁止件502，锁定动力件501带动锁止件502向靠近或远离切割刀具的方向移动，以实现锁止件502和锁止孔的配合，进行锁定/解除锁定，锁定动力件501的移动方向优选为沿掘进机本体的径向移动。其中，锁定动力件501为油缸、气缸或液压缸的一者，根据需要进行设置；切割刀具上设有与锁止件502配合的锁止位，锁止位可由锁止孔或锁止槽形成，包括但不限于锁止孔与锁止槽，能实现掘进刀具和切割刀具两部分的周向锁定的装置，均在本申请的保护范围内。

当掘进刀具在滑移驱动装置的带动下沿掘进方向向前移动预设距离时，锁止孔与锁止件502相对，此时锁定动力件501带动锁止件502向靠近锁止孔的方向移动，锁止件502伸入至锁止孔内实现锁定，以使得切割刀具和掘进刀具间固定，能够在转动驱动装置7作用下同步转动，以进行掘进作业；在另一种实施例中，当掘进刀具作业完成后，锁定动力件501带动锁止件502向远离锁止孔的方向移动，锁止件502解除与锁止孔的锁定关系，掘进刀具能够在滑移驱动装置的带动下沿掘进方向向后移动，此时转动驱动装置7在转动时仅带动切割刀具转动，以实现掘进和切割的分体作业，降低掘进作业所需扭矩功率。

在该实施例中，锁定组件还包括以形成锁止位的锁止孔，上述锁止孔在其他实施例中也可以设置为锁止槽，锁止孔包括：

在回转筒体的侧壁沿轴向依次设置的若干个锁止孔，锁止件能够与全部锁止孔配合以实现锁止，同时，锁止件与至少一个锁止孔配合时，回转筒体的刀体沿掘进机本体的轴向位于掘进刀具的前侧以进行切割作业。而为了简化装置结构，同时进一步实现掘进刀具和切割刀具的同步转动，锁止孔包括在回转筒体4的侧壁沿轴向依次设置的第一锁止孔503和第二锁止孔504，第一锁止孔503和第二锁止孔504沿壁厚方向贯穿回转筒体4，第一锁止孔503沿掘进方向设置于第二锁止孔504的前端，当锁止件502与第一锁止孔503配合时、回转筒体4的刀体位于掘进刀具所在平面的延展面上以辅助掘进；当锁止件502与第二锁止孔504配合时、回转筒体4的刀体沿掘进机本体的轴向位于掘进刀具的前侧以进行切割作业，此时，由于掘进刀具和切割刀具经锁止组件固定，掘进刀具同样在转动驱动装置7的带动下转动。根据需要设置锁定组件5的组数以及设置位置，如在掘进刀具的周向均匀设置，可以理解的是，全部锁定组件5位于同一径向截面内，第一锁止孔503和第二锁止孔504的结构相同，第一锁止孔503和第二锁止孔504可以平行或沿周向交错设置，可根据需要进行设置。

第一锁止孔503和第二锁止孔504间的距离大于掘进刀具的轴向尺寸，以掘进刀具为弧形刀盘1为例进行说明，即弧形刀盘1沿轴向的轴向长度小于第一锁止孔503和第二锁止孔504间的距离，由此以使得弧形刀盘1沿轴向不超过回转筒体4的刀体，以防止掘进刀具对切割刀具的单独作业造成干扰。在对联络通道进行作业时，掘进机处于始发端台车14上，始发通道的管片一般为特制管片，初始位置时，锁止件502处于第一锁止孔503内锁定掘进刀具与切割刀具使二者共同作业，转动驱动装置7带动回转筒体4、以及第一锁止孔503内的锁止件502、进而带动掘进刀具转动，以实现动力传输，通过掘进刀具直接对始发通道的管片进行破碎，无需人工辅助排除破碎管片，提高作业效率；在联络通道掘进过程中，锁止件502始终处于第一锁止孔503内，实现掘进刀具与切割刀具的共同作业，可以理解的是，根据土体性质，也可以缩回掘进刀具至第二锁止孔504处，通过切割刀具优先进行土体的切割作业，然后再进行土体破碎作业，可根据实际需要进行作业模式的选择；在掘进机移动至接收通道侧时，锁定动力件501带动锁止件502向远离第一锁止孔503的方向移动解除锁定，滑移驱动装置带动掘进刀具沿轴向向后移动，使得锁止件502与第二锁止孔504相对，锁定动力件501带动锁止件502向靠近第二锁止孔504的方向移动进行锁定，转动驱动装置7同步带动切割刀具和掘进刀具转动，此时切割刀具对接收端的钢筋混凝土管片进行切割。

在一种实施例中，掘进刀具和回转筒体的周向内壁间形成用以存储土体的土仓；掘进刀具是指与所述螺旋输送机8及回转筒体4套装的刀盘1，所开挖渣土经刀盘进入土仓；

锁定组件5沿所述掘进机本体的轴线方向设于所述刀盘1上并固定，所述刀盘1设有用于使所述锁定组件5沿垂直于所述掘进机本体的轴线方向伸出的径向通孔或槽；所述刀盘1是前断面呈弧形的弧形刀盘。通过该径向通孔或槽对锁定组件5的移动进行导向。其中，螺旋输送机8设于掘进刀具的中心线上，掘进刀具优选为带动螺旋输送机8的螺旋轴转动，掘进刀具经螺旋输送机8完全独立于掘进机本体设置，同样切割刀具也相对于掘进机本体转动，这使得在切割和掘进作业时，转动驱动装置7仅需要带动二者进行转动，掘进机本体保持不动，使得掘进作业较为灵活，同时降低整机功率。

在上述各实施例的基础上，滑移驱动装置包括：

固设于掘进机本体上且与螺旋输送机8套装的固定套筒92；

套设于固定套筒92的外侧且与螺旋输送机8连接的滑动套筒91；

一端与固定套筒92固连、另一端与滑动套筒91固连的滑移驱动部件9，滑移驱动部件9带动滑动套筒91、螺旋输送机8和掘进刀具沿掘进机本体的轴向移动。

螺旋输送机8在转动驱动装置7的带动下相对于固定套筒92进行转动，固定套筒92用以安装并支撑螺旋输送机8，滑动套筒91套装于螺旋输送机8的尾部且二者能够相对转动。滑动套筒91套设于固定套筒92的外侧且能够相对于固定套筒92滑动，滑移驱动部件9收缩带动滑动套筒91沿掘进机本体的轴向向前移动，进而推动螺旋输送机8沿轴向移动，同时推动与螺旋输送机8连接的掘进刀具沿轴向向前移动，实现轴向滑移运动。该种设置方式使得滑动驱动装置设置于掘进机本体内，通过间接动力传输的方式实现掘进刀具的轴向移动，优化整个掘进机的结构。

在一种实施例中，为了控制掘进方向，掘进机本体包括：

用于安装掘进刀具、切割刀具、转动驱动装置7和滑移驱动装置的掘进筒体；

与掘进筒体的尾部端壁相对设置、用以连接联络通道管片的管片连接筒体；

管片连接筒体和掘进筒体间设有用于连接二者的若干个纠偏油缸6，全部纠偏油缸6沿掘进机本体的周向设置。

可以理解的是，管片连接筒体和掘进机本体之间仅通过纠偏油缸6连接，掘进机筒体的尾部端壁外径大于管片连接筒体的外径，以使最终得到的联络通道的直径不小于联络通道的预设直径。纠偏油缸6的两端分别与管片连接筒体和掘进机本体铰接，通过控制各纠偏油缸6的伸出量控制掘进方向，全部纠偏油缸6与主隧道内台车上的控制系统24连接，实时监控掘进方向并控制纠偏油缸6进行纠偏。

在一种具体的实施例中，联络通道掘进系统包括联络通道掘进机25、出渣系统、导向纠偏系统、设置在始发端台车14和接收端台车20上的反力支撑系统、设置在始发端台车14上的推进装置、设置在始发端和接收端的密封组件、设置在始发端主隧道内的各节台车及其上的后配套系统；联络通道掘进机25采用掘进刀具可伸缩结构，在始发端采用弧形刀盘1直接破碎特制管片并排出，掘进过程采用弧形刀盘1和切割刀具共同作业实现快速开挖，接收端采用回转筒体4进行全回转切削钢筋混凝土管片。

始发端反力支撑系统12和接收端反力支撑系统19分别设置在始发端与接收端对应主隧道台车上，通过展开支撑架撑紧在主隧道管片21壁面上，不仅提供设备顶推反力支持，也对主隧道起支护作用。支撑架上设置有支撑油缸、与主隧道管片21内壁面相配合的承载面板等结构。推进装置包括油缸支架131、推进油缸132和顶铁133。油缸架装在联络通道始发端主隧道对应台车上，背靠反力支撑系统；油缸顶在顶铁133上推进管片27；顶铁133为与联络通道16的管片27大小相符的高强度碳钢制品。

密封组件设置在始发端与接收端主隧道管片21上。始发密封组件15包括固定在联络通道16端部的主隧道管片21上的始发筒152、设置在始发筒152内壁上的密封刷151。始发筒152安装于始发侧主隧道壁上，外径大于掘进后所形成的联络通道16直径，内径大于盾体和管片外径。密封刷151避免掘进过程中发生涌水、涌沙等现象，保证回转筒体4在掘进过程中的密封效果。接收密封组件17可根据联络通道施工装备的掘进方向以及各掘进参数及尺寸进行安装，以便顺利完成接收工作。

后配套系统包括设置在联络通道16始发端主隧道内台车上的电气系统22、液压系统23、控制系统24、注浆减摩系统26、管片吊运系统28；始发端台车14采用模块化设计，前后台车间设置有连接结构，各节台车及附属设备可在外部组装完成，由牵引设备牵引至联络通道16开挖位置直接进行掘进，避免了洞内组装并增加掘进效率。管片27为半分块形式，上半块角度比下半块角度小，具体角度值根据实际施工情况来定，上下分块角度合为360°，管片27配置有密封装置，避免出现漏水、漏沙现象，在掘进方向和环向方向上还设置有连接螺栓。

另外，本发明还提供了一种联络通道施工方法，包括：

a：驱动掘进刀具直接对始发端主隧道管片进行破除；弧形刀盘与始发端主隧道管片呈顺弧接触，快速破除主隧道管片；

b：驱动掘进刀具和与套装在掘进刀具外的切割刀具沿预设掘进路线向前掘进并对形成的通道进行同步支护；此时掘进刀具和切割刀具共同对土体进行切割，切割刀具作为掘进作业的一部分与掘进刀具共同作业；在掘进形成通道的同时，对通道进行管片支护。

c：当掘进刀具抵达接收端管片时，驱动掘进刀具相对土体回退以相对掘进刀具露出切割刀具；当掘进刀具和切割刀具均固定在同一掘进机上时，当掘进刀具相对于土体回退时，也可以认为是相对于掘进机回退，掘进机和土体处于相对静止的位置关系，由此以露出切割刀具，使切割刀具能够单独作业实现接收端管片的环形切割。

d：驱动切割刀具转动、进给以对接收端管片进行环形切割。

上述联络通道施工方法，通过切割刀具对钢筋混凝土管片进行切割，掘进刀具对土体进行掘进，以分别进行管片切割和土体掘进，在始发端可通过掘进刀具直接对始发端管片进行粉碎破除，无需人工辅助排除破碎管片；在接收端通过切割刀具对钢筋混凝土管片进行切割，以解决接收端主隧道管片与刀盘呈反弧接触，难以快速破除管片的问题。

具体作业过程为：

步骤一、主隧道施工位置周边加固。对联络通道16的始发端和接收端处及其周边的主隧道管片21进行加固处理，满足推进力传递需求，防止破坏无关主隧道管片21；

步骤二、设备整体组装和调试。将联络通道16施工装备始发密封组件15、推进系统13、反力支撑系统、主机安装放置在联络通道16始发端面处对应的台车上，将始发密封组件15固定在联络通道16端部的主隧道管片21上，其它台车分别安装放置附属设备；

步骤三、掘进刀具和切割刀具共同开始破除始发端管片并沿设定路线掘进(按照设计方向，可与隧道呈任意角度)。始发端管片(需要特制)采用弧形刀盘1进行破除，并同步出渣，避免了人工破碎管片的过程。刀盘1、回转筒体4、螺旋输送机8共用一个主驱动，掘进时采用刀盘1切削土体并同步出渣，出渣采用螺旋机加泵送的形式。切削下来的土体掉入土仓2并由螺旋输送机8运输至尾部，由出渣系统将渣土排出；

步骤四、管片拼装顶进。完成一个行程的推进后，通过管片吊装系统在联络通道16始发口处拼装新的管片，由推进系统13顶进新管片继续掘进，重复上述推进过程，直至达到联络通道16的接收端；

步骤五、接收端安装洞门密封组件及接收套筒18。待施工装备即将贯通时，将接收端台车20通过牵引装置牵引至联络通道16对应的接收位置，完成固定，满足施工装备接收需求；

步骤六、刀盘1回缩，回转筒体4切削接收端钢筋混凝土管片。到达接收端管片位置时，刀盘1回缩，与回转筒体4不再锁定，转动驱动装置7带动回转筒体4切削钢筋混凝土管片；切削完毕，主机按照预计方案接收、从主隧道运出。

步骤七、隧道成型，后期处理。

在联络通道16施工装备掘进过程中，通过经纬仪和激光靶对主机姿态进行实时测量并反馈给操作人员，通过控制纠偏油缸6进行设备姿态调整；待接收端密封组件安装固定，满足接收设备需求后，继续推进联络通道16施工装备和管片，直至贯通联络通道16并支护完成。

上述装置创造性的使用了刀盘1可伸缩式结构，满足全回转破钢筋混凝土管片与刀盘1开挖切换作业；接收端采用全回转方式切削管片(钢筋混泥土管片，无需特制)，相较于现有联络通道16的顶管/盾构机采用弧形刀盘1，在接收端主隧道管片21与刀盘1呈反弧接触，难以快速破除管片来说，采用全回转方式(刀盘1缩回)可快速切削破除接收段钢筋混凝土管片；始发端采用弧形刀盘1破碎特制管片，避免了全回转式需要人工破碎管片的步骤，也不用设置密封闸门10，大大提高掘进效率；掘进过程采用刀盘1快速开挖，出渣同步进行，效率高；刀盘1、筒体、螺旋输送机8采用一套驱动系统，大大节省成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种联络通道掘进机，包括掘进机本体和可转动设于所述掘进机本体上的掘进刀具，其特征在于，还包括：

前端设有刀体且能够对管片进行切割的切割刀具；

设于所述掘进机本体上的转动驱动装置，所述转动驱动装置与所述切割刀具连接、以带动所述掘进刀具绕所述掘进机本体的轴线转动；

设于所述掘进机本体上的滑移驱动装置，所述滑移驱动装置与所述掘进刀具连接、以带动所述掘进刀具沿所述掘进机本体的轴向移动。

2.根据权利要求1所述的联络通道掘进机，其特征在于，所述转动驱动装置与所述掘进刀具连接以带动所述掘进刀具绕所述掘进机本体的轴线转动。

3.根据权利要求1所述的联络通道掘进机，其特征在于，还包括：

一端与所述掘进刀具固连的螺旋输送机，所述螺旋输送机的另一端转动连接于所述掘进机本体上，所述螺旋输送机的旋转轴线与所述掘进机本体的轴线重合；所述转动驱动装置经所述掘进刀具带动所述螺旋输送机转动。

4.根据权利要求1所述的联络通道掘进机，其特征在于，所述切割刀具为回转筒体，所述回转筒体的外径大于或等于所述掘进机本体的外径，所述回转筒体设于所述掘进机本体沿掘进方向的前端；

所述转动驱动装置带动所述回转筒体相对于所述掘进机本体转动。

5.根据权利要求4所述的联络通道掘进机，其特征在于，所述掘进刀具套设于所述回转筒体的内部且能够在所述滑移驱动装置带动下相对于所述回转筒体沿所述掘进机本体的轴向滑动；

设于所述掘进刀具和所述回转筒体间、用以对二者进行限位的锁定组件，所述转动驱动装置经所述锁定组件同步带动所述回转筒体和所述掘进刀具绕所述掘进机本体的轴线转动。

6.根据权利要求5所述的联络通道掘进机，其特征在于，所述锁定组件包括：

固定端与所述掘进刀具固连的锁定动力件，所述锁定动力件的活动端连接有锁止件，所述锁定动力件带动所述锁止件向靠近或远离所述回转筒体的方向移动；

设于所述回转筒体上、用于与所述锁止件配合的锁止位。

7.根据权利要求6所述的联络通道掘进机，其特征在于，所述锁定组件还包括用以形成所述锁止位的锁止孔，所述锁止孔包括：

在所述回转筒体的侧壁沿轴向依次设置的若干个锁止孔，所述锁止件与全部所述锁止孔中的至少一者配合时、所述回转筒体的刀体沿所述掘进机本体的轴向位于所述掘进刀具的前侧以进行切割作业。

8.根据权利要求5所述的联络通道掘进机，其特征在于，所述掘进刀具和所述回转筒体的周向内壁间形成用以存储土体的土仓；所述锁定组件沿所述掘进机本体的轴线方向设于所述掘进刀具的刀盘上并固定，所述刀盘设有用于使所述锁定组件沿垂直于所述掘进机本体的轴线方向伸出的径向通孔或槽；所述刀盘是前断面呈弧形的弧形刀盘。

9.根据权利要求1-8任一项所述的联络通道掘进机，其特征在于，所述滑移驱动装置包括：

固设于所述掘进机本体上且与所述螺旋输送机套装的固定套筒；

套设于所述固定套筒的外侧且与所述螺旋输送机连接的滑动套筒；

一端与所述固定套筒固连、另一端与所述滑动套筒固连的滑移驱动部件，所述滑移驱动部件带动所述滑动套筒、所述螺旋输送机和所述掘进刀具沿所述掘进机本体的轴向移动。

10.根据权利要求9所述的联络通道掘进机，其特征在于，所述掘进机本体包括：

用于安装所述掘进刀具、所述切割刀具、所述转动驱动装置和所述滑移驱动装置的掘进筒体；

与所述掘进筒体的尾部端壁相对设置、用以连接联络通道管片的管片连接筒体；

所述管片连接筒体和所述掘进筒体间设有用于连接二者的若干个纠偏油缸，全部所述纠偏油缸沿所述掘进机本体的周向设置。

11.一种联络通道施工方法，其特征在于，所述方法包括：

驱动掘进刀具直接对始发端主隧道管片进行破除；

驱动掘进刀具和与套装在所述掘进刀具外的切割刀具沿预设掘进路线向前掘进并对所形成通道进行同步支护；

当所述掘进刀具抵达接收端管片时，驱动所述掘进刀具相对土体回退以相对所述掘进刀具露出所述切割刀具；

驱动所述切割刀具转动、进给以对所述接收端管片进行环形切割。

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