CN114293992A - 一种向上施工竖井设备及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种向上施工竖井设备及其施工方法，所述向上施工竖井设备包括向上挖掘装置、反力架千斤顶(12)和管片千斤顶(13)，所述上挖掘装置含有刀盘(1)、外筒(2)和驱动系统(5)，管片千斤顶(13)和外筒(2)之间能够安装管片(10)，管片千斤顶(13)能够驱动所述上挖掘装置和管片(10)向上移动，反力架千斤顶(12)和所述上挖掘装置之间能够安装反力架(8)，反力架千斤顶(12)能够支撑所述上挖掘装置和反力架(8)。该向上施工竖井设备及其施工方法具有机械化程度高、施工效率高、安全性高、施工人员少、成本低、设备可在竖井内回退、设备体积小能更好的利用隧道空间等优点。

Description

一种向上施工竖井设备及其施工方法

技术领域

本发明涉及竖井施工技术领域，具体的是一种向上施工竖井设备，还是一种向上施工竖井设备的施工方法。

背景技术

竖井施工通常的做法是从地面向下开挖，采用掘进与砌壁交替进行的方式，当地层稳定性差及含水量较大时还需要进行冻结法、预注浆等技术辅助施工，施工工序复杂、效率低、安全性极差。现有解决竖井机械化施工的主要方式包括盾构法和顶管法两类，针对以上两种工法有关科研机构和人员又提出了一些新的解决方案：

例如，中国专利文献CN 110700838 A，公开日期2020.1.17，公开了《一种从下往上的竖井施工方法及系统》。在坚井施工时，无需人工挖掘，无需增设支护装置，施工过程较简单，因此有利于提升竖井的施工效率。其中，采用止退支架和夹紧装置对设备和管片进行止退，初始阶段会起到一定止退效果，但随着掘进长度的增加，其止退作用会大大降低，存在一定风险。

发明内容

为了解决上述竖井施工过程中容易出现设备和管片回退的问题，本发明提供了一种向上施工竖井设备及其施工方法，该向上施工竖井设备及其施工方法具有机械化程度高、施工效率高、安全性高、施工人员少、成本低、设备可在竖井内回退、设备体积小能更好的利用隧道空间等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种向上施工竖井设备，包括向上挖掘装置、反力架千斤顶和管片千斤顶，所述上挖掘装置含有刀盘、外筒和驱动系统，管片千斤顶和外筒之间能够安装管片，管片千斤顶能够驱动所述上挖掘装置和管片向上移动，反力架千斤顶和所述上挖掘装置之间能够安装反力架，反力架千斤顶能够支撑所述上挖掘装置和反力架。

一种向上施工竖井设备的施工方法，所述向上施工竖井设备的施工方法采用了上述的向上施工竖井设备，所述向上施工竖井设备的施工方法包括从下向上挖掘竖井的过程，所述从下向上挖掘竖井的过程包括以下步骤：

步骤1a、施工前的准备；

步骤2a、所述上挖掘装置切削土体，管片千斤顶驱动所述上挖掘装置向上移动第一设定距离；

步骤3a、在反力架千斤顶和所述上挖掘装置之间安装反力架，然后由反力架千斤顶支撑所述上挖掘装置和反力架；管片千斤顶缩回，在管片千斤顶和外筒之间安装环形的管片；

步骤4a、所述上挖掘装置切削土体，管片千斤顶驱动所述上挖掘装置、全部的管片和全部的反力架向上移动所述第一设定距离；

步骤5a、在反力架千斤顶和最下端的反力架之间安装反力架，然后由反力架千斤顶支撑所述上挖掘装置和全部的反力架；在管片千斤顶和最下端的环形的管片之间安装环形的管片；

步骤6a、多次依次重复步骤4a至步骤5a，直至完成竖井挖掘施工。

本发明的有益效果是：

1、反力架作为支撑结构将设备及管片重量通过反力架千斤顶和支撑架台传递给隧道底部，调节反力架千斤顶用于支撑顶管设备及管片，进而实现管片千斤顶向下回退收缩，进行下一环管片的拼装。

2、当掘进预定位置处于回收空间不足的道路下或上方存在已有地下管线无法使用起重机将设备吊出时，利用反力架千斤顶配合水平支撑杆可实现顶管设备在竖井内部的回退。

3、设备向上掘进中，上下两环管片之间通过螺栓连接，随着管片的不断安装，螺栓会因管片重量产生拉伸破坏，通过在反力架上设置水平支撑杆，伸长水平支撑杆使其插入竖井管片的注浆孔内，从而将管片自重通过水平支撑杆传递给反力架，保证掘进安全。

4、整个向上掘进过程完成后可逐步拆卸反力架并回退设备，实现反力架的重复利用；同时，可选择性回收或不回收利用顶管设备外筒。

5、反力架可实现设备止退、设备竖井内回退，其中空部兼做排土管道。

6、通过施做盖板及密封筒装置，可实现顶管设备在水面以下进行竖井内安全回退。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是管片千斤顶驱动所述上挖掘装置、管片和反力架向上移动的示意图。

图2是在反力架千斤顶和最下端的反力架之间安装反力架的示意图。

图3是管片千斤顶的活塞杆缩回的示意图。

图4是在管片千斤顶和最下端的环形的管片之间安装管片的示意图。

图5是管片千斤顶和反力架千斤顶工作多次后的示意图。

图6是内止退支撑机构的水平支撑杆缩回时的示意图。

图7是内止退支撑机构的水平支撑杆伸出时的示意图。

图8是在图7中A-A剖面上的示意图。

图9是反力架的上法兰为非圆形时的示意图。

图10是反力架的上法兰为圆形时的示意图。

图11是外筒顶出地面可回收利用的示意图。

图12是外筒作为竖井管片使用的示意图。

图13是全部内止退支撑机构解除与管片的连接的示意图。

图14是反力架千斤顶缩回使所述上挖掘装置和反力架整体下降的示意图。

图15是使最下端的反力架上方的内止退支撑机构与管片连接的示意图。

图16是卸下最下端的反力架的示意图。

图17是所述上挖掘装置到达所述水域内的预定掘进位置的示意图。

图18是在外筒的上端外安装密封筒的示意图。

图19是回收拆卸反力架的示意图。

图20是用格栅替换密封筒的示意图。

图21是刀盘收缩向下移动至外筒内的示意图。

图22是在外筒的上端外安装密封盖板的示意图。

图23是用格栅替换密封盖板的示意图。

1、刀盘；2、外筒；3、内筒；4、闸门；5、驱动系统；6、夹管阀；7、螺栓；8、反力架；9、内止退支撑机构；10、管片；11、始发钢套筒；12、反力架千斤顶；13、管片千斤顶；14、支撑架台；15、密闭土舱；16、地面；19、注浆孔；20、密封盖板；21、水面；22、密封筒；23、格栅；24、主隧道；

601、橡胶管套；

801、螺栓孔；802、上法兰；803、支撑筒体；804、下法兰；

901、自动伸缩部件；902、铰链；903、套管；904、水平支撑杆；905、肋板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种向上施工竖井设备，包括向上挖掘装置、反力架千斤顶12和管片千斤顶13，所述上挖掘装置含有刀盘1、外筒2和驱动系统5，管片千斤顶13和外筒2之间能够安装管片10，管片千斤顶13能够驱动所述上挖掘装置和管片10向上移动掘进，反力架千斤顶12和所述上挖掘装置之间能够安装反力架8，反力架千斤顶12能够支撑所述上挖掘装置和反力架8。

在本实施例中，所述上挖掘装置还含有密闭土舱15、闸门4和夹管阀6，刀盘1、密闭土舱15、闸门4和夹管阀6从上向下依次连接，夹管阀6的下端能够与反力架8可拆卸(如螺栓)连接，密闭土舱15内的渣土能够依次通过闸门4、夹管阀6和反力架8后从反力架8的下端排出。

刀盘1可以采用现有的可折叠式刀盘以便于实现顶管设备在竖井内部回退。竖井施工完成后，外筒2可兼做竖井管片作为永久结构的一部分，也可以随所述上挖掘装置顶出地面16进行循环使用，如图11和图12所示。闸门4设置在密闭土舱15的下端，通过液压油缸来实现闸门4的开启和关闭。突然断电时，闸门4会自动关闭，以防止涌渣。

夹管阀6设置在闸门4的下端，夹管阀6的内部设置橡胶管套601，通过空气压力对橡胶管套601施加压力。向橡胶管套601内输入空气使其膨胀，夹管阀6内部暂时封闭，可以减少排土量。反之，通过减少压力，使橡胶管套601收缩，可以增大排土量，以此实现对掌子面排土量的调整。

在本实施例中，所述上挖掘装置还含有内筒3和支撑架台14，支撑架台14与反力架千斤顶12和管片千斤顶13一一对应连接，反力架千斤顶12位于管片千斤顶13的内侧，即反力架千斤顶12到外筒2轴线的距离小于管片千斤顶13到外筒2轴线的距离。支撑架台14位于反力架千斤顶12和管片千斤顶13的底部，支撑架台14能够支撑反力架千斤顶12和管片千斤顶13，内筒3套于外筒2内，内筒3与外筒2可拆卸连接。

内筒3与外筒2采用螺栓7连接以实现便捷拆分，反力架8之间可以通过螺栓7相连接，便于拆卸与安装。反力架8最终支撑在反力架千斤顶12上，反力架千斤顶12支撑在支撑架台14上，设备及管片10向下的重力通过反力架8、反力架千斤顶12及支撑架台14最终传递扩散至主隧道24底部。通过反力架千斤顶12和反力架8对设备及管片的支撑作用，防止设备和管片退回，可实现管片千斤顶13的向下回退收缩，进而在管片千斤顶13与上一环管片之间进行下一环管片的拼装，以此实现顶管设备的向上循环顶进。

在本实施例中，所述向上施工竖井设备还包括多个反力架8，反力架8可以为直立的筒形结构，反力架8的上下两端均为开放状态，反力架8含有从上向下依次连接的上法兰802、支撑筒体803和下法兰804，上法兰802和下法兰804上均设有螺栓孔801，上法兰802可以为圆形或非圆形(如方形)，如图9和图10所示，支撑筒体803断面也可以为圆形或非圆形。多个反力架8可以沿所述上挖掘装置的轴线方向首尾依次连接，相邻的两个反力架8之间可拆卸连接，如各反力架8的上下两端之间可以通过螺栓7进行连接。

在本实施例中，反力架8外可以设有多个内止退支撑机构9，多个内止退支撑机构9沿反力架8的周向均匀间隔排列，多个内止退支撑机构9能够与管片10上的多个注浆孔19一一对应地匹配连接。例如，一个反力架8外可以设有三个至六个内止退支撑机构9。

内止退支撑机构9能够与管片10连接或分离，当内止退支撑机构9与管片10连接时，所述上挖掘装置、反力架8、内止退支撑机构9和管片10连接为一体，管片10和反力架8之间能够相对静止。当内止退支撑机构9与管片10分离时，即止推支撑机构9解除与管片10的连接时，管片10和反力架8之间能够相对上下移动，以便于后期所述上挖掘装置在竖井内回退。

反力架千斤顶12和夹管阀6之间可以安装有多个反力架8，多个反力架8沿所述上挖掘装置的轴线方向(即竖直方向)首尾依次连接；沿所述上挖掘装置的轴线方向，多个反力架8外可以间隔或不间隔地设有内止退支撑机构9。例如，当多个反力架8外不间隔地设有内止退支撑机构9时，每个反力架8外均设有多个内止退支撑机构9；当多个反力架8外间隔地设有内止退支撑机构9时，可以间隔N个反力架8在一个反力架8外设置多个内止退支撑机构9，所述间隔的N个反力架8外部不设置内止退支撑机构9，其中N可以为1-5的整数。

在本实施例中，内止退支撑机构9含有肋板905，肋板905上设有依次连接的自动伸缩部件901、铰链902和水平支撑杆904，水平支撑杆904外套设有套管903，套管903和自动伸缩部件901均与肋板905连接固定，肋板905固定于反力架8的支撑筒体803外，自动伸缩部件901能够驱动水平支撑杆904插入管片10的注浆孔19内，自动伸缩部件901还能够驱动水平支撑杆904从管片10的注浆孔19内脱离，如图6至图8所示。

内止退支撑机构9和反力架8主要是利用内止退支撑机构9的水平支撑杆904插入管片10的注浆孔19内，对管片10进行支撑，防止管片10间的连接螺栓出现应力集中(导致局部破坏引起向下移动)，同时具有减少反力架8的长度，避免反力架8的连接长度过长出现失稳；同时便于后期设备竖井内回退。

反力架8中空设置，反力架8的内部成为排土管道和渣土改良管道，进行渣土排放与改良。在竖直方向上，一节反力架8与一环管片10等长，根据地层特性可选择性的隔节(即隔一节或几节反力架8)在反力架8外周设置内止退支撑机构9，内止退支撑机构9通过自动伸缩部件901可将水平支撑杆904自动插入竖井管片的注浆孔19内，水平支撑杆904承受管片10的自重并通过肋板905传递到反力架8上。反力架8最终将设备及管片的重量通过反力架千斤顶12及支撑架台14传递并扩散至主隧道24的底部。

管片千斤顶13向下回退收缩后，管片10以水平支撑杆904-肋板905-反力架8-反力架千斤顶12-支撑架台14的顺序将其重力进行传递扩散。管片千斤顶13底部设置在支撑架台14上，伸长管片千斤顶13向上顶进设备及竖井管片10，然后调节并利用竖井中心部位的反力架8和反力架千斤顶12，对设备和管片进行支撑，可实现管片千斤顶13的向下回退收缩，进而进行下一环管片的拼装与顶进。

反力架千斤顶12底部设置在支撑架台14上，在所述上挖掘装置升至预定位置后，分离设备内筒3和外筒2并折叠刀盘1，撤回水平支撑杆904，并收缩反力架千斤顶12带动设备(除外筒2)及全部反力架8向下回退，回退一节反力架8的距离后，伸长底端的反力架8以上的水平支撑杆904插入管片注浆孔19内，然后对底端的反力架8进行拆卸，以此循环实现设备在竖井内部回退至主隧道内。

下面介绍一种向上施工竖井设备的施工方法，所述向上施工竖井设备的施工方法采用了上述的向上施工竖井设备，所述向上施工竖井设备的施工方法包括从下向上挖掘竖井的过程，所述从下向上挖掘竖井的过程包括以下步骤：

步骤1a、施工前的准备；

在竖井始发处安装始发钢套筒11，并在始发钢套筒11的内部进行防水及密封结构的安装设置，组装所述上挖掘装置并使所述上挖掘装置的头部进入始发钢套筒11内，并检查始发钢套筒11的密封性，确保安全后开始向上顶进；

步骤2a、所述上挖掘装置的驱动系统5带动刀盘1切削土体，管片千斤顶13的活塞杆伸出并驱动所述上挖掘装置向上移动第一设定距离；

在此过程中，刀盘1掘进产生的渣土依次通过密闭土舱15、闸门4、夹管阀6和反力架8后从反力架8的下端排出，排渣过程中通过调节闸门4和夹管阀6控制排土管道大小，实现对掌子面排土量的调整；

步骤3a、反力架千斤顶12的活塞杆为缩回状态，在反力架千斤顶12和所述上挖掘装置的夹管阀6之间安装一节反力架8，调节反力架千斤顶12的活塞杆伸出，然后由反力架千斤顶12支撑所述上挖掘装置和反力架8；然后，管片千斤顶13的活塞杆缩回，在管片千斤顶13和外筒2之间安装一个环形的管片10(即一环管片10)；

管片10和外筒2之间可以采用螺栓连接，可以利用管片吊机和管片拼装机在竖井底端隧道内进行一个环形的管片10的吊运与拼装；

步骤4a、所述上挖掘装置的驱动系统5带动刀盘1切削土体，管片千斤顶13的活塞杆伸出并驱动所述上挖掘装置、全部的管片10和全部的反力架8均向上移动所述第一设定距离，如图1所示；

在此过程中，刀盘1掘进产生的渣土依次通过密闭土舱15、闸门4、夹管阀6和反力架8后从反力架8的下端排出，排渣过程中通过调节闸门4和夹管阀6控制排土管道大小，实现对掌子面排土量的调整；

步骤5a、反力架千斤顶12的活塞杆为缩回状态，在反力架千斤顶12和最下端的反力架8之间安装一节反力架8，如图2所示，调节反力架千斤顶12的活塞杆伸出，然后由反力架千斤顶12支撑所述上挖掘装置和全部的反力架8；管片千斤顶13的活塞杆缩回，如图3所示，在管片千斤顶13和最下端的环形的管片10之间安装一个环形的管片10(即一环管片10)，如图4所示；

在一环管片10中，相邻的两个管片10之间可以采用螺栓连接。相邻的两环管片10之间可以采用螺栓连接。可以利用管片吊机和管片拼装机在竖井底端隧道内进行一个环形的管片10的吊运与拼装。

步骤6a、多次依次重复步骤4a至步骤5a，如图5所示，直至完成竖井挖掘施工。

优选，所述第一设定距离等于一个环形的管片10的轴向长度，一节反力架8的轴向长度等于一个环形的管片10的轴向长度。

步骤3a可以包括以下步骤：

步骤3.1a、反力架千斤顶12的活塞杆为缩回状态，在反力架千斤顶12和所述上挖掘装置的夹管阀6之间安装一节反力架8，调节反力架千斤顶12的活塞杆伸出，然后由反力架千斤顶12支撑所述上挖掘装置和反力架8；

步骤3.2a、管片千斤顶13的活塞杆缩回，在管片千斤顶13和外筒2之间安装一个环形的管片10(即一环管片10)。

在步骤4a中，管片千斤顶13向上顶进管片时，随着顶进距离的增大，为避免应力集中于底部管片上，可同时向上顶升反力架千斤顶12和管片千斤顶13，即向上顶进工序为：反力架千斤顶12向上顶升反力架、管片千斤顶13向上顶升管片-向下回退收缩反力架千斤顶12-安装反力架8-向下回退收缩管片千斤顶13-安装竖井的管片10，以此循环向上顶进。

即在步骤4a中，反力架千斤顶12的活塞杆和管片千斤顶13的活塞杆可以同步伸出，从而共同驱动所述上挖掘装置、全部的管片10和全部的反力架8均向上移动所述第一设定距离，反力架千斤顶12和管片千斤顶13共同作用可以产生更大的顶推力用于刀盘1的掘进。

步骤5a可以包括以下步骤：

步骤5.1a、反力架千斤顶12的活塞杆为缩回状态，在反力架千斤顶12和最下端的反力架8之间安装一节反力架8，调节反力架千斤顶12的活塞杆伸出，然后由反力架千斤顶12支撑所述上挖掘装置和全部的反力架8；

步骤5.2a、管片千斤顶13的活塞杆缩回，在管片千斤顶13和最下端的环形的管片10之间安装一个环形的管片10。

另外，在步骤5a中，还包括内止退支撑机构9的自动伸缩部件901推动水平支撑杆904插入竖井管片的注浆孔19内，利用反力架千斤顶12对所述上挖掘装置、管片10和反力架8进行支撑，然后管片千斤顶13的活塞杆再缩回。

在本发明中，在完成了所述从下向上挖掘竖井的过程之后，反力架千斤顶12和夹管阀6之间安装有多个反力架8，多个反力架8沿所述上挖掘装置的轴线方向(即竖直方向)首尾依次连接；沿所述上挖掘装置的轴线方向，多个反力架8外可以间隔或不间隔地设有内止退支撑机构9，所述向上施工竖井设备的施工方法还包括回收拆卸反力架8的过程，所述回收拆卸反力架8的过程包括以下步骤：

准备工作：包括使外筒2与内筒3分离，即拆卸外筒2与内筒3之间的连接螺栓；

步骤1b、全部内止退支撑机构9解除与管片10的连接，即全部内止退支撑机构9的自动伸缩部件901使水平支撑杆904从竖井管片的注浆孔19内脱离，如图13所示，反力架千斤顶12的活塞杆缩回使所述上挖掘装置和全部的反力架8整体下降第二设定距离，如图14所示；

步骤2b、使最下端的反力架8上方的全部内止退支撑机构9均与管片10连接，即使最下端的反力架8上方的全部内止退支撑机构9的自动伸缩部件901推动水平支撑杆904插入竖井管片的注浆孔19内，如图15所示，然后卸下最下端的一节反力架8，如图16所示；

步骤3b、多次依次重复步骤1b至步骤2b，直至卸下全部的反力架8。

优选，所述第二设定距离等于所述第一设定距离。当卸下全部的反力架8后，所述上挖掘装置将位于上述步骤1a中的位置，即主隧道24的上部附近，此时可以在主隧道24内回收拆卸所述上挖掘装置。

在本发明中，竖井中部设置反力架8和反力架千斤顶12作为设备及管片的止退装置，交替使用反力架千斤顶12和管片千斤顶13可实现管片的拼装与顶进；利用反力架千斤顶12和水平支撑杆904可实现设备在竖井内部回退，避免地面接收空间不足、占用道路以及由于地下管线的影响设备无法地面吊出等情况；反力架8可逐步回退进行拆卸，实现重复利用。

水平支撑杆904插入竖井管片的注浆孔19内，将管片自重传递给反力架，避免上下两环管片间螺栓的拉伸破坏；反力架8包含在向上顶进中设备的止退、顶进完成后设备在竖井内回退以及中空部进行排渣的作用。

当待挖掘竖井作为取排水井使用时，即当需要待挖掘竖井的上端与水域(如河流或湖泊等)连通，所述上挖掘装置顶进的预定位置处于水面21以下时，所述向上施工竖井设备的施工方法可以采用两种实现方式，即所述向上施工竖井设备的施工方法还包括以下步骤：

所述上挖掘装置的刀盘1到达所述水域内的预定掘进位置，如图17所示，潜水员潜入水中在外筒2的上端外安装密封筒22，密封筒22与外筒2密封连接，密封筒22能够容纳刀盘1，如图18所示，在管片10下方的主隧道24内回收拆卸反力架8(如上述回收拆卸反力架8的过程)和所述上挖掘装置，如图19所示，潜水员潜入水中卸下密封筒22，用格栅23替换密封筒22，如图20所示，实现竖井与水域连通的同时，防止藻类及其他物质对竖井造成堵塞。

或者，所述上挖掘装置的刀盘1到达所述水域内的预定掘进位置，如图17所示，刀盘1收缩并向下移动，使刀盘1的上端低于外筒2的上端，刀盘1全部退回至外筒2内，如图21所示，潜水员潜入水中在外筒2的上端外安装密封盖板20，密封盖板20与外筒2密封连接，如图22所示，在管片10下方的主隧道24内回收拆卸反力架8(如上述回收拆卸反力架8的过程)和所述上挖掘装置，潜水员潜入水中卸下密封盖板20，用格栅23替换密封盖板20，如图23所示，实现竖井与水域连通的同时，防止藻类及其他物质对竖井造成堵塞。

通过施做密封盖板20及密封筒22，可实现设备在水面以下进行竖井内安全回退。另外，在所述从下向上挖掘竖井的过程中，可以通过管片上的部分注浆孔进行管片壁后注入减摩泥浆，减小管片与周围土体的摩檫力。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种向上施工竖井设备，其特征在于，所述向上施工竖井设备包括向上挖掘装置、反力架千斤顶(12)和管片千斤顶(13)，所述上挖掘装置含有刀盘(1)、外筒(2)和驱动系统(5)，管片千斤顶(13)和外筒(2)之间能够安装管片(10)，管片千斤顶(13)能够驱动所述上挖掘装置和管片(10)向上移动，反力架千斤顶(12)和所述上挖掘装置之间能够安装反力架(8)，反力架千斤顶(12)能够支撑所述上挖掘装置和反力架(8)。

2.根据权利要求1所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述上挖掘装置还含有密闭土舱(15)、闸门(4)和夹管阀(6)，刀盘(1)、密闭土舱(15)、闸门(4)和夹管阀(6)从上向下依次连接，夹管阀(6)的下端能够与反力架(8)连接，密闭土舱(15)内的渣土能够依次通过闸门(4)、夹管阀(6)和反力架(8)后从反力架(8)的下端排出。

3.根据权利要求2所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述上挖掘装置还含有内筒(3)和支撑架台(14)，支撑架台(14)与反力架千斤顶(12)和管片千斤顶(13)一一对应连接，支撑架台(14)能够支撑反力架千斤顶(12)和管片千斤顶(13)，内筒(3)套于外筒(2)内，内筒(3)与外筒(2)可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述向上施工竖井设备还包括反力架(8)，反力架(8)为直立的筒形结构，反力架(8)的上下两端均为开放状态，反力架(8)含有从上向下依次连接的上法兰(802)、支撑筒体(803)和下法兰(804)，上法兰(802)和下法兰(804)上均设有螺栓孔(801)。

5.根据权利要求1所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述向上施工竖井设备还包括多个反力架(8)，多个反力架(8)沿所述上挖掘装置的轴线方向首尾依次连接，相邻的两个反力架(8)之间可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述向上施工竖井设备还包括反力架(8)，反力架(8)外设有多个内止退支撑机构(9)，内止退支撑机构(9)能够与管片(10)连接或分离，当内止退支撑机构(9)与管片(10)连接时，管片(10)和反力架(8)之间能够相对静止；当内止退支撑机构(9)与管片(10)分离时，管片(10)和反力架(8)之间能够相对移动。

7.根据权利要求6所述的向上施工竖井设备，其特征在于，内止退支撑机构(9)含有肋板(905)，肋板(905)上设有依次连接的自动伸缩部件(901)、铰链(902)和水平支撑杆(904)，水平支撑杆(904)外套设有套管(903)，套管(903)和自动伸缩部件(901)均与肋板(905)连接固定，肋板(905)固定于反力架(8)外，自动伸缩部件(901)能够驱动水平支撑杆(904)插入管片(10)的注浆孔(19)内。

8.一种向上施工竖井设备的施工方法，其特征在于，所述向上施工竖井设备的施工方法采用了权利要求1所述的向上施工竖井设备，所述向上施工竖井设备的施工方法包括从下向上挖掘竖井的过程，所述从下向上挖掘竖井的过程包括以下步骤：

步骤1a、施工前的准备；

步骤2a、所述上挖掘装置切削土体，管片千斤顶(13)驱动所述上挖掘装置向上移动第一设定距离；

步骤3a、在反力架千斤顶(12)和所述上挖掘装置之间安装反力架(8)，然后由反力架千斤顶(12)支撑所述上挖掘装置和反力架(8)；管片千斤顶(13)缩回，在管片千斤顶(13)和外筒(2)之间安装环形的管片(10)；

步骤4a、所述上挖掘装置切削土体，管片千斤顶(13)驱动所述上挖掘装置、全部的管片(10)和全部的反力架(8)向上移动所述第一设定距离；

步骤5a、在反力架千斤顶(12)和最下端的反力架(8)之间安装反力架(8)，然后由反力架千斤顶(12)支撑所述上挖掘装置和全部的反力架(8)；在管片千斤顶(13)和最下端的环形的管片(10)之间安装环形的管片(10)；

步骤6a、多次依次重复步骤4a至步骤5a，直至完成竖井挖掘施工。

9.根据权利要求8所述的向上施工竖井设备的施工方法，其特征在于，所述向上施工竖井设备还包括多个反力架(8)，多个反力架(8)沿所述上挖掘装置的轴线方向首尾依次连接，相邻的两个反力架(8)之间可拆卸连接；沿所述上挖掘装置的轴线方向，多个反力架(8)外间隔或不间隔地设有内止退支撑机构(9)，内止退支撑机构(9)能够与管片(10)连接或分离；

当内止退支撑机构(9)与管片(10)连接时，管片(10)和反力架(8)之间能够相对静止；当内止退支撑机构(9)与管片(10)分离时，管片(10)和反力架(8)之间能够相对移动；

所述向上施工竖井设备的施工方法还包括回收拆卸反力架(8)的过程，所述回收拆卸反力架(8)的过程包括以下步骤：

步骤1b、全部内止退支撑机构(9)解除与管片(10)的连接，反力架千斤顶(12)缩回使所述上挖掘装置和全部的反力架(8)整体下降第二设定距离；

步骤2b、使最下端的反力架(8)上方的内止退支撑机构(9)与管片(10)连接，卸下最下端的反力架(8)；

步骤3b、多次依次重复步骤1b至步骤2b，直至卸下全部的反力架(8)。

10.根据权利要求8所述的向上施工竖井设备的施工方法，其特征在于，当需要待挖掘竖井的上端与水域连通时，所述向上施工竖井设备的施工方法还包括以下步骤：

所述上挖掘装置到达所述水域内的预定掘进位置，在外筒(2)的上端外安装密封筒(22)，密封筒(22)与外筒(2)密封连接，密封筒(22)能够容纳刀盘(1)，在管片(10)下方的主隧道(24)内回收拆卸反力架(8)和所述上挖掘装置，用格栅(23)替换密封筒(22)；

或者，所述上挖掘装置到达所述水域内的预定掘进位置，刀盘(1)收缩并向下移动，使刀盘(1)的上端低于外筒(2)的上端，在外筒(2)的上端外安装密封盖板(20)，密封盖板(20)与外筒(2)密封连接，在管片(10)下方的主隧道(24)内回收拆卸反力架(8)和所述上挖掘装置，用格栅(23)替换密封盖板(20)。

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