CN115822634B - 一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统及施工方法，属于隧道施工技术领域，包括主隧道、分支隧道、反力支撑机构、运输传力机构、接收套筒和掘进机；反力支撑机构设置在主隧道远离分支隧道的侧壁上，并与分支隧道对应；接收套筒设置在主隧道内，并与反力支撑机构相对设置；运输传力机构设置在主隧道内，其两端分别与反力支撑机构、接收套筒连接，运输传力机构可供主隧道运输设备通行；掘进机设置在分支隧道内。本发明通过运输传力机构控制二者向内靠近收缩或向外伸展扩张，进而控制二者在主隧道内的安装定位，操作简单方便；台车顶部设置第二轨道，用于主隧道运输设备通行，实现主隧道与分支隧道的同步施工，缩短整体施工工期。

Description

一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统及施工方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，特别涉及一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统及施工方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，轨道交通成为解决城市交通拥堵的重要手段之一，各大城市正持续推进地铁建设，盾构法施工逐渐成为地铁区间隧道施工方法的主流，为实现地下空间网络互通,建立已有空间之间的衔接,确保隧道运营期间的安全,基于防火、防灾和救援等的需要,常在相邻的两条主隧道之间间隔设置分支隧道。

目前国内的地铁分支隧道施工多采用矿山法辅以冷冻法加固或者机械法施工，然而，冷冻法施工容易导致冻胀、融沉等不良后果，可能引起一定的地面沉降，甚至发生垮塌危险，并且这一施工方法建设工期长，通常需要长期冰冻才能开始开挖，大大延长工期。机械法施工需在主隧道内形成全环整体式预支撑结构，并对应设置反力支撑架，这种施工体系十分庞大，会占用主隧道空间，运输设备无法通行，影响主隧道施工进度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统及施工方法，以解决上述背景技术中主隧道与分支隧道连通处掘进施工效率低下，存在施工风险，不能与主隧道施工同步进行的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统，包括主隧道、分支隧道、反力支撑机构、运输传力机构、接收套筒和掘进机；所述主隧道与分支隧道相互连通；所述反力支撑机构设置在主隧道远离分支隧道的侧壁上，并与分支隧道对应；所述接收套筒设置在主隧道内，并与反力支撑机构相对设置；所述运输传力机构设置在主隧道内，其两端分别与反力支撑机构、接收套筒连接，所述运输传力机构可供主隧道运输设备通行；所述掘进机设置在分支隧道内。

进一步地，所述运输传力机构包括台车、千斤顶组件和顶部千斤顶；所述台车设置在主隧道的底部；所述千斤顶组件设置在台车上，包括两个千斤顶和传力杆，所述千斤顶分别与反力支撑机构、接收套筒连接，所述传力杆的两端分别与两个千斤顶连接；所述顶部千斤顶两端分别与反力支撑机构、接收套筒连接。

进一步地，所述主隧道底部设置第一轨道；所述台车底部设置行走轮，所述行走轮设置在第一轨道上。

进一步地，所述台车为截面为凹形的框架，其前后两端凸出设置形成凸部，所述凸部上设置第二轨道。

进一步地，所述运输传力机构还包括导向槽和导轨；所述导向槽设置在台车上，并与千斤顶组件平行；所述导轨滑动设置在导向槽内，其端部与接收套筒连接。

进一步地，所述反力支撑机构包括支撑条、后靠牛腿、第一连接件和连杆；所述支撑条可拆卸设置在主隧道的内壁上；所述后靠牛腿设置在支撑条的顶底两端；所述第一连接件设置后靠牛腿上；所述连杆与相邻的两支撑条连接。

进一步地，所述接收套筒包括标准节、过渡环、第二连接件和注浆阀；所述标准节内径与掘进机的外径相适应；所述主隧道和分支隧道相接处预设洞门钢环，所述过渡环与洞门钢环固连；所述第二连接件与运输传力机构连接；所述注浆阀设置在标准节和过渡环的侧壁上。

进一步地，所述接收套筒还包括加固牛腿，所述加固牛腿设置在标准节上，并与第二连接件连接。

进一步地，所述支撑条为弧形钢结构，所述连杆为工字钢结构，所述支撑条和连杆均通过固定螺栓与主隧道的内壁连接。

一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、组装运输传力机构、反力支撑机构和接收套筒，通过调节顶部千斤顶和千斤顶组件调节反力支撑机构和接收套筒的相对距离，调试完成后，通过运输传力机构将反力支撑机构和接收套筒运送至对应分支隧道的主隧道内；

步骤二、调节顶部千斤顶和千斤顶组件，使接收套筒与预设的洞门钢环对齐，测量定位完成后，将接收套筒的过渡环与洞门钢环焊接固定；

步骤三、调节顶部千斤顶和千斤顶组件，使反力支撑机构与主隧道的管片贴合，并将其定位至主隧道的内壁上，此时进行分支隧道的掘进施工；

步骤四、在台车顶部铺设第二轨道，并在台车前后做变坡轨道；

步骤五、当掘进机进入接收套筒后，拆除第二轨道和变坡轨道；

步骤六、打开掘进机中部的注浆孔，向外侧注浆进行封堵，封堵完成后打开接收套筒上的注浆阀，然后依次断开标准节与过渡环、反力支撑机构与主隧道管片之间的连接；

步骤七、调节顶部千斤顶和千斤顶组件，使反力支撑机构和接收套筒收缩至台车上，然后将台车运输至井口处吊出；

步骤八、拆除过渡环，然后将掘进机在隧道内解体，然后施作二衬结构，完成分支隧道与主隧道的连通施工。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统及施工方法，通过采用具有特殊结构的运输传力机构，调节接收套筒与反力支撑机构的相对距离，控制二者向内靠近收缩或向外伸展扩张，进而控制二者在主隧道内的安装定位，操作简单方便。

2、本发明提供的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统及施工方法，台车顶部设置第二轨道，可以用于电瓶车、渣土车或砂浆车等运输设备通行，将接收套筒旁的空间释放，避免由于主隧道和分支隧道的连通施工影响主隧道的施工进度，实现主隧道与分支隧道的同步施工，缩短整体施工工期。

3、本发明提供的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统及施工方法，通过运输传力机构能够快速运输接收套筒与反力支撑机构，加快施工进度，节约项目成本。

附图说明

图1为本发明涉及的掘进施工系统的整体结构示意图；

图2为本发明涉及的反力支撑机构的结构示意图；

图3为本发明涉及的反力支撑机构的侧视图；

图4为本发明涉及的运输传力机构的结构示意图；

图5为本发明涉及的运输传力机构的侧视图；

图6为本发明涉及的接收套筒的结构示意图；

图7为本发明涉及的标准节的结构示意图；

图8为本发明涉及的步骤一的施工示意图；

图9为本发明涉及的步骤二的施工示意图；

图10为本发明涉及的步骤三的施工示意图；

图11为本发明涉及的步骤四的施工示意图；

图12为本发明涉及的步骤六和步骤七的施工示意图。

图中：1-主隧道、2-分支隧道、3-反力支撑机构、31-支撑条、32-后靠牛腿、33-第一连接件、34-连杆、4-运输传力机构、41-第一轨道、42-台车、43-千斤顶组件、44-导向槽、45-导轨、46-第二轨道、47-顶部千斤顶、5-接收套筒、51-标准节、52-过渡环、53-第二连接件、54-加固牛腿、55-注浆阀、6-掘进机。

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。

如图1所示，本发明提供的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统，包括主隧道1、分支隧道2、运输传力机构4、反力支撑机构3、接收套筒5和掘进机6，分支隧道2与主隧道1连通设置；反力支撑机构3设置在主隧道1内远离分支隧道2的侧壁上，并与分支隧道2对应；接收套筒5设置在主隧道1内，并与反力支撑机构3相对设置，为掘进机6提供支撑；运输传力机构4设置在主隧道1内，其两端分别与反力支撑机构3、接收套筒5连接，运输传力机构4顶部可以供电瓶车等主隧道运输设备通行，不影响主隧道1的掘进施工，且运输传力机构4在主隧道1内滑动设置，可以在掘进施工完成后，将反力支撑机构3和接收套筒5从主隧道1内带出；掘进机6设置在分支隧道2内，用于主隧道1和分支隧道2的连通施工。

主隧道1由管片拼装而成，分支隧道2可以是由管片或管节等拼装而成的通道，主隧道1内径大于分支隧道2的内径，且满足掘进施工时的结构受力的安全稳定。

如图2、3所示，反力支撑机构3包括支撑条31、后靠牛腿32、第一连接件33和连杆34，支撑条31平行设置两道，为弧形钢结构，其弧面与主隧道1管片的弧面相适应，支撑条31上间隔设置通孔，通孔与主隧道1的管片吊装孔相对应，支撑条31通过固定螺栓与主隧道1的管片可拆卸连接；后靠牛腿32设置在支撑条31的顶底两端；第一连接件33设置后靠牛腿32上，优选为千斤顶活络头，用于千斤顶的连接；连杆34水平设置，两端分别与支撑条31连接，连杆34上下间隔设置，将支撑条31连为一体，优选的，连杆34为工字钢，工字钢通过固定螺栓与主隧道1的管片连接，进一步固定反力支撑机构3。

如图4、5所示，运输传力机构4包括第一轨道41、台车42、千斤顶组件43、导向槽44、导轨45、第二轨道46和顶部千斤顶47；第一轨道41设置在主隧道1底部；台车42底部设置行走轮，行走轮设置在第一轨道41内，并能够沿第一轨道41转动，台车42为截面为凹形的框架，其沿主隧道1延伸方向的前后两端凸出设置形成凸部，底面设置底板；千斤顶组件43设置在台车42的底板上，间隔平行设置两组，每组包括相对设置两个千斤顶和一个传力杆，两个千斤顶分别与反力支撑机构3位于底部的第一连接件33、接收套筒5底部连接，传力杆的两端分别与两个千斤顶的底座连接，千斤顶组件43整体与反力支撑机构3和接收套筒5的连线方向平行，通过千斤顶组件43将反力支撑机构3和接收套筒5连接起来，优选的，台车42的底板上设置抱箍，千斤顶通过抱箍与台车42的底板连接；导向槽44设置在台车42的底板上，导向槽44与千斤顶组件43平行设置，优选设置两道；导轨45滑动设置在导向槽44内，其端部与接收套筒5连接；第二轨道46固设在台车42的两个凸部上，其两端通过变坡轨道与第一轨道相连接，千斤顶组件43、导向槽44和导轨45的设置高度低于台车42的凸部，优选的，第二轨道46底部设置工字钢，加强轨道强度，第二轨道46可以用于电瓶车、渣土车或砂浆车等运输设备的移动，避免由于主隧道1和分支隧道2的连通施工影响主隧道1的施工进度；顶部千斤顶47的两端分别与反力支撑机构3位于顶部的第一连接件33、接收套筒5底部连接，优选平行设置两组，进而提供均衡的传力效果。

如图6、7所示，接收套筒5包括标准节51、过渡环52、第二连接件53、加固牛腿54和注浆阀55，标准节51由上下两个弧部拼接而成，其内径与掘进机6的外径相适应，标准节51靠近运输传力机构4的一侧设置钢套筒端盖，相邻标准节51之间通过螺栓连接；过渡环52与标准节51固连，主隧道1和分支隧道2相接处预设洞门钢环，过渡环52与洞门钢环焊接连接；第二连接件53用于千斤顶的连接，第二连接件53间隔设置在标准节51的外壁，优选为千斤顶顶铁，千斤顶顶铁分别与千斤顶组件43、顶部千斤顶47连接；加固牛腿54设置在标准节51上，并与第二连接件53连接，提高第二连接件53的受力强度；注浆阀55间隔设置在标准节51和过渡环52的侧壁上；接收套筒5通过运输传力机构4与反力支撑机构3连接，进而将力传导至主隧道1的管片。

一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、如图8所示，组装运输传力机构4、反力支撑机构3和接收套筒5，将千斤顶组件43两端与第一连接件33、第二连接件53连接，然后将顶部千斤顶47两端与第一连接件33、第二连接件53连接，通过调节顶部千斤顶47和千斤顶组件43调节反力支撑机构3和接收套筒5的相对距离，调试完成后，通过运输传力机构4将反力支撑机构3和接收套筒5运送至对应分支隧道2的主隧道1内；

步骤二、如图9所示，调节运输传力机构4的顶部千斤顶47和千斤顶组件43，使接收套筒5与预设的洞门钢环对齐，测量定位完成后，用弧形钢板将接收套筒5的过渡环52与洞门钢环焊接固定；

步骤三、如图10所示，调节运输传力机构4的顶部千斤顶47和千斤顶组件43，使反力支撑机构3与主隧道1的管片贴合，并用固定螺栓将其定位至管片上，此时可进行分支隧道2的掘进施工；

步骤四、如图11所示，在台车42顶部铺设第二轨道46，并在台车42前后做变坡轨道，用于电瓶车、渣土车或砂浆车等运输设备的移动，避免由于主隧道1和分支隧道2的连通施工影响主隧道1的施工进度；

步骤五、当掘进机6进入接收套筒5后，即掘进机6的刀盘切口穿出主隧道1管片后，拆除第二轨道46和变坡轨道；

步骤六、如图12所示，打开掘进机6中部的注浆孔，向外侧注浆进行封堵，封堵完成后打开接收套筒5上的注浆阀55，保证无流水、渗水现象后，断开标准节21和过渡环52的连接，此时过渡环52与洞门钢环保持连接，然后断开反力支撑机构3与主隧道1管片的连接；

步骤七、调节运输传力机构4的顶部千斤顶47和千斤顶组件43，减小反力支撑机构3和接收套筒5的相对距离，使二者收缩至台车42上，然后将台车42运输至井口处吊出；

步骤八、拆除过渡环52并运输至主隧道外，然后利用平板车和吊装工装，对掘进机6刀盘进行拆除，将掘进机6在隧道内解体，解体完成后施作二衬结构，完成分支隧道2与主隧道1的连通施工。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (8)

1.一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统，其特征在于，包括主隧道（1）、分支隧道（2）、反力支撑机构（3）、运输传力机构（4）、接收套筒（5）和掘进机（6）；所述主隧道（1）与分支隧道（2）相互连通；所述反力支撑机构（3）设置在主隧道（1）远离分支隧道（2）的侧壁上，并与分支隧道（2）对应；所述接收套筒（5）设置在主隧道（1）内，并与反力支撑机构（3）相对设置；所述运输传力机构（4）设置在主隧道（1）内，其两端分别与反力支撑机构（3）、接收套筒（5）连接，所述运输传力机构（4）可供主隧道运输设备通行；所述掘进机（6）设置在分支隧道（2）内；所述运输传力机构（4）包括台车（42）、千斤顶组件（43）和顶部千斤顶（47）；所述台车（42）设置在主隧道（1）的底部；所述千斤顶组件（43）设置在台车（42）上，包括两个千斤顶和传力杆，所述千斤顶分别与反力支撑机构（3）、接收套筒（5）连接，所述传力杆的两端分别与两个千斤顶连接；所述顶部千斤顶（47）两端分别与反力支撑机构（3）、接收套筒（5）连接；

所述反力支撑机构（3）包括支撑条（31）、后靠牛腿（32）、第一连接件（33）和连杆（34）；所述支撑条（31）可拆卸设置在主隧道（1）的内壁上；所述后靠牛腿（32）设置在支撑条（31）的顶底两端；所述第一连接件（33）设置后靠牛腿（32）上；所述连杆（34）与相邻的两支撑条（31）连接。

2.根据权利要求1所述的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统，其特征在于，所述主隧道（1）底部设置第一轨道（41）；所述台车（42）底部设置行走轮，所述行走轮设置在第一轨道（41）上。

3.根据权利要求1所述的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统，其特征在于，所述台车（42）为截面为凹形的框架，其前后两端凸出设置形成凸部，所述凸部上设置第二轨道（46）。

4.根据权利要求1所述的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统，其特征在于，所述运输传力机构（4）还包括导向槽（44）和导轨（45）；所述导向槽（44）设置在台车（42）上，并与千斤顶组件（43）平行；所述导轨（45）滑动设置在导向槽（44）内，其端部与接收套筒（5）连接。

5.根据权利要求1所述的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统，其特征在于，所述接收套筒（5）包括标准节（51）、过渡环（52）、第二连接件（53）和注浆阀（55）；所述标准节（51）内径与掘进机（6）的外径相适应；所述主隧道（1）和分支隧道（2）相接处预设洞门钢环，所述过渡环（52）与洞门钢环固连；所述第二连接件（53）与运输传力机构（4）连接；所述注浆阀（55）设置在标准节（51）和过渡环（52）的侧壁上。

6.根据权利要求5所述的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统，其特征在于，所述接收套筒（5）还包括加固牛腿（54），所述加固牛腿（54）设置在标准节（51）上，并与第二连接件（53）连接。

7.根据权利要求1所述的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统，其特征在于，所述支撑条（31）为弧形钢结构，所述连杆（34）为工字钢结构，所述支撑条（31）和连杆（34）均通过固定螺栓与主隧道（1）的内壁连接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种主隧道与分支隧道连通处掘进施工系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、组装运输传力机构（4）、反力支撑机构（3）和接收套筒（5），通过调节顶部千斤顶（47）和千斤顶组件（43）调节反力支撑机构（3）和接收套筒（5）的相对距离，调试完成后，通过运输传力机构（4）将反力支撑机构（3）和接收套筒（5）运送至对应分支隧道（2）的主隧道（1）内；

步骤二、调节顶部千斤顶（47）和千斤顶组件（43），使接收套筒（5）与预设的洞门钢环对齐，测量定位完成后，将接收套筒（5）的过渡环（52）与洞门钢环焊接固定；

步骤三、调节顶部千斤顶（47）和千斤顶组件（43），使反力支撑机构（3）与主隧道（1）的管片贴合，并将其定位至主隧道（1）的内壁上，此时进行分支隧道（2）的掘进施工；

步骤四、在台车（42）顶部铺设第二轨道（46），并在台车（42）前后做变坡轨道；

步骤五、当掘进机（6）进入接收套筒（5）后，拆除第二轨道（46）和变坡轨道；

步骤六、打开掘进机（6）中部的注浆孔，向外侧注浆进行封堵，封堵完成后打开接收套筒（5）上的注浆阀（55），然后依次断开标准节（51）与过渡环（52）、反力支撑机构（3）与主隧道（1）管片之间的连接；

步骤七、调节顶部千斤顶（47）和千斤顶组件（43），使反力支撑机构（3）和接收套筒（5）收缩至台车（42）上，然后将台车（42）运输至井口处吊出；

步骤八、拆除过渡环（52），然后将掘进机（6）在隧道内解体，然后施作二衬结构，完成分支隧道（2）与主隧道（1）的连通施工。

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