CN116792104A - 一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，在隧道中部建造始发井；在始发井内分体始发向隧道前终点方向掘进的第一盾构机，由始发井逐步添加第一盾构机后的台车直至达到设定数量时完成第一盾构机分体始发阶段，进入第一盾构机正常掘进阶段；第一盾构机完成分体始发阶段后，在始发井内分体始发向隧道后终点方向掘进的第二盾构机，由始发井逐步添加第二盾构机后的台车直至达到设定数量时完成第二盾构机分体始发阶段，进入第二盾构机正常掘进阶段。这种方法减少了始发井及地面配套场地占用，减少了施工费用支出和对周边环境的影响，适合于城市环境使用。

Description

一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法

技术领域

本发明涉及隧道掘进施工技术领域，尤其提供了一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，电缆隧道可以有效解决地面用地问题，避免架空线路对周边环境的影响，而盾构法施工凭借其施工的安全性、经济性、高效性等诸多优点使其在电缆隧道建设中得到越来越广泛的应用。

目前，电缆隧道的盾构法施工主要包括盾构始发、区间掘进、盾构接收三个阶段，其中盾构始发与接收是盾构施工过程中的关键环节且风险性较高。盾构始发通常在已建好的井内始发，当需要双向掘进时，多采用在隧道的中部间隔的设置两个始发井，一个始发井始发正向掘进的盾构机，另一个始发井始发反向掘进的盾构机，虽然能够加快掘进速度，但是，两个始发井占用场地大需要后续的进行两个始发井之间的隧道，施工效率低，建造始发井的费用高，不适合城市环境使用。

另外，现在的盾构始发方式主要采用整体始发，即将盾构机盾体连同后配套台车一起吊入始发井，组装后整体始发掘进。这种方法施工步骤简单，但是，对始发井的空间要求较大，不适合于城市环境受限的场合使用；另一种为分体始发，将盾构机盾体和一部分主要的后配套台车吊入始发井始发，待盾构隧道掘进足够长度后，再将另一部分台车吊装下井进行二次组装后按整体始发的模式继续掘进，这种始发方式，一次将多辆台车下井，对始发井的空间要求较高，占用场地大，对掘进进度影响大，降低了掘进效率，不适合于城市环境使用。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，以达到减少始发井数量及占用场地、减少施工费用、提高掘进效率，适合于城市环境使用的目的。

为了达到上述目的，本发明提供的一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，包括步骤：

S10.建造工作井，包括：

在隧道中部建造始发井，在隧道前终点建造前吊出井，在隧道后终点建造后吊出井；

S20.正向掘进，包括：

S201.在所述始发井内分体始发向隧道前终点方向掘进的第一盾构机；

S202.在所述第一盾构机掘进过程中，由所述始发井逐步添加第一盾构机后的台车，当第一盾构机后的台车达到设定数量时完成第一盾构机分体始发阶段，进入第一盾构机正常掘进阶段；

S203.当所述第一盾构机到达所述前吊出井，完成正向掘进；

S30.反向掘进，包括：

S301.所述第一盾构机完成分体始发阶段后，在所述始发井内分体始发向隧道后终点方向掘进的第二盾构机；

S302.在所述第二盾构机掘进过程中，由所述始发井逐步添加第二盾构机后的台车，当第二盾构机后的台车达到设定数量时完成第二盾构机分体始发阶段，进入第二盾构机正常掘进阶段；

S303.当所述第二盾构机到达后吊出井时，完成反向掘进。

在一些优选的技术方案中，在所述第一盾构机分体始发阶段，在地面预备多辆台车，随掘进的进度而将所述台车逐辆由始发井添加至第一盾构机后。

在一些优选的技术方案中，在第一盾构机分体始发阶段或正常掘进阶段，在始发井的主道一侧增设第一斜向道岔，用于第一盾构机后方台车的通行。

在一些优选的技术方案中，在第二盾构机分体始发阶段，在地面预备多辆台车，随掘进的进度而将所述台车逐辆由始发井添加至第二盾构机后。

在一些优选的技术方案中，在第二盾构机分体始发阶段或正常掘进阶段，在始发井的主道远离第一斜向道岔的一侧增设第二斜向道岔，用于第二盾构机后方台车的通行。

在一些优选的技术方案中，在第二盾构机分体始发阶段初期，第一盾构机停止掘进；在第二盾构机掘进一段距离后，单次将所有配套第二盾构机的台车吊装至井下进行连接，在所述台车吊装及连接过程中，所述第一盾构机停止掘进。以提高掘进的安全性。

在一些优选的技术方案中，在双向正常掘进阶段，保留主道、布置于主道一侧的第一斜向道岔以及布置于主干道另一侧的第二斜向道岔，所述主道设置有用于输送正向掘进、反向掘进材料的编组电瓶车，所述第一斜向道岔设置有用于输送正向掘进渣土的编组电瓶车，所述第二斜向道岔设置有用于输送反向掘进渣土的编组电瓶车。

在一些优选的技术方案中，在所述始发井与所述前吊出井、所述始发井与所述后吊出井之间分别设置多个过井，所述正向掘进经过始发井与前吊出井之间的各个过井，所述反向掘进经过始发井与后吊出井之间的各个过井。

在一些优选的技术方案中，所述始发井到前吊出井的距离a比始发井到后吊出井的距离b大，以使得正向掘进为大里程掘进、反向掘进为小里程掘进。

在一些优选的技术方案中，所述距离a与距离b的差值与第一盾构机分体始发阶段的掘进里程相近。

本发明所提供的一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，通过在隧道的中部建立始发井，在始发井内分体始发向隧道前终点方向掘进的第一盾构机，并在第一盾构机完成分体始发阶段而进入正常掘进时，在始发井内分体始发向隧道后终点方向始发的第二盾构机，这种方法仅需要一个始发井就能完成双向掘进，并且，通过第二盾构机与第一盾构机的始发时间的错开，双向掘进互不干扰，并且降低了对始发井空间的要求，从而减小始发井的建造工作和建造成本，同时，在第一盾构机和第二盾构机分体始发阶段，分别逐步增加第一盾构机和第二盾构机后的台车，有效减少了台车连入过程占用空间和时间，有效提高施工速度、减少对外界环境影响，适合于城市环境使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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是电缆隧道沿线的工作井布置图；

图2是第一盾构机分体始发工序图(Ⅰ)；

图3是第一盾构机分体始发工序图(Ⅱ)；

图4是第二盾构机分体始发工序图；

图5是第一盾构机和第二盾构机双向正常掘进的轨道布置图。

附图标示：

11-始发井，12-前吊出井，13-后吊出井，14-过井；

21-第一盾构机；

31-第二盾构机；

22、32-台车；

4-编组电瓶车；

51-主道，52—第一斜向道岔，53-第二斜向道岔。

具体实施方式

城市建设中，电缆隧道多采用盾构法施工。当需要双向掘进时，多采用在隧道的中部间隔的设置两个始发井，两个始发井占用场地大需要后续的进行两个始发井之间的隧道，施工效率低，建造始发井的费用高，不适合于城市环境使用。另外，现在的盾构始发方式采用整体始发或分体始发，将盾构机盾体和一部分主要的后配套台车吊入始发井始发，待盾构隧道掘进足够长度后，再将另一部分台车吊装下井进行二次组装后按整体始发的模式继续掘进，这种始发方式，一次将多辆台车下井，对始发井的空间要求较高，占用场地大，对掘进进度影响大，降低了掘进效率，不适合于城市环境使用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，首先，在隧道中部建造始发井，在隧道前终点建造前吊出井，在隧道后终点建造后吊出井；然后，在始发井内分体始发向隧道前终点方向掘进的第一盾构机，由始发井逐步添加第一盾构机后的台车直至达到设定数量时完成第一盾构机分体始发阶段，进入第一盾构机正常掘进阶段；然后，第一盾构机完成分体始发阶段后，在始发井内分体始发向隧道后终点方向掘进的第二盾构机，由始发井逐步添加第二盾构机后的台车直至达到设定数量时完成第二盾构机分体始发阶段，进入第二盾构机正常掘进阶段。这种方法仅需要一个始发井就能完成双向掘进，并且，通过第二盾构机与第一盾构机的始发时间的错开，双向掘进互不干扰，在第一盾构机和第二盾构机分体始发阶段，分别逐步增加第一盾构机和第二盾构机后的台车，降低了对始发井空间的要求，减小始发井的建造工作和建造成本，有效提高施工速度、减少对外界环境影响，适合于城市环境使用。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置不限制本发明的范围。

如图1至图5所示，本发明提供的一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，步骤包括：

S10.建造工作井，包括：

在隧道中部建造始发井11，在隧道前终点建造前吊出井12，在隧道后终点建造后吊出井13；

S20.正向掘进，包括：

S201.在所述始发井11内分体始发向隧道前终点方向掘进的第一盾构机21；

S202.在所述第一盾构机21掘进过程中，由所述始发井11逐步添加第一盾构机21后的台车22，当第一盾构机21后的台车22达到设定数量时完成第一盾构机21分体始发阶段，进入第一盾构机21正常掘进阶段；

S203.当所述第一盾构机21到达所述前吊出井12，完成正向掘进；

S30.反向掘进，包括：

S301.所述第一盾构机21完成分体始发阶段后，在所述始发井11内分体始发向隧道后终点方向掘进的第二盾构机31；

S302.在所述第二盾构机31掘进过程中，由所述始发井11逐步添加第二盾构机31后的台车32，当第二盾构机31后的台车32达到设定数量时完成第二盾构机31分体始发阶段，进入第二盾构机31正常掘进阶段；

S303.当所述第二盾构机31到达后吊出井13时，完成反向掘进。

本发明所提供的一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，仅需要一个始发井就能完成双向掘进，并且，通过第二盾构机与第一盾构机的始发时间的错开，双向掘进互不干扰，并且降低了对始发井空间的要求，从而减小始发井的建造工作和建造成本，同时，在第一盾构机和第二盾构机分体始发阶段，分别逐步增加第一盾构机和第二盾构机后的台车，有效减少了台车连入过程占用空间和时间，有效提高施工速度、减少对外界环境影响，适合于城市环境使用。

在一些优选的实施例中，在所述第一盾构机分体始发阶段，在地面预备多辆台车，随掘进的进度而将所述台车逐辆由始发井添加至第一盾构机后。进一步的，在第一盾构机分体始发阶段或正常掘进阶段，在始发井的主道一侧增设第一斜向道岔，用于第一盾构机后方台车的通行。这种方式能够减少第一盾构机在分体始发过程中对始发井长距离、大空间的要求，从而可以采用较小长度距离的始发井，减少建造费用，减小对外界环境的影响。

在一些优选的实施例中，在第二盾构机分体始发阶段，在地面预备多辆台车，随掘进的进度而将所述台车逐辆由始发井添加至第二盾构机后。进一步的，在第二盾构机分体始发阶段或正常掘进阶段，在始发井的主道远离第一斜向道岔的一侧增设第二斜向道岔，用于第二盾构机后方台车的通行。这种方式能够减少第二盾构机在分体始发过程中对始发井长距离、大空间的要求，减少建造费用，减小对外界环境的影响。

在一些优选的实施例中，在第二盾构机分体始发阶段初期，第一盾构机停止掘进；在第二盾构机掘进一段距离后，单次将所有配套第二盾构机的台车吊装至井下进行连接，在所述台车吊装及连接过程中，所述第一盾构机停止掘进。以提高第二盾构机的输送能力，避免第一盾构机、第二盾构机的施工干涉，提高安全性。

在一些优选的实施例中，所述始发井到前吊出井的距离a比始发井到后吊出井的距离b大，以使得正向掘进为大里程掘进、反向掘进为小里程掘进。进一步的，所述距离a与距离b的差值与第一盾构机分体始发阶段的掘进里程相近。以能够实现第一盾构机和第二盾构机的作业工时的相近，实现反向掘进作业完工时间一致。

下面结合具体实施例说明本发明提供的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法的施工过程。

如图1所示，首先，建造工作井，包括在隧道中部建造始发井11，在隧道前终点建造前吊出井12，在隧道后终点建造后吊出井13；并且，在所述始发井11与所述前吊出井12、所述始发井11与所述后吊出井13之间分别设置多个过井14，所述正向掘进经过始发井11与前吊出井12之间的各个过井14，所述反向掘进经过始发井11与后吊出井13之间的各个过井14。

优选的，所述始发井11到前吊出井12的距离a比始发井11到后吊出井13的距离b大，以使得正向掘进为大里程掘进、反向掘进为小里程掘进。所述距离a与距离b的差值与第一盾构机21分体始发阶段的掘进里程相近，以在相同的工期完成大里程和小里程的隧道掘进工作。

如图2所示，其次，分体始发第一盾构机21，第一盾构机21及1-4#台车下入始发井11，始发阶段前10环可放置1台渣土车，使用卷扬机为其提供动力，满足渣土、管片等材料运输。其中在4#台车的位置上提前改造皮带机以缩短皮带机出土路径，确保第一盾构机21作业能正常出土。

剩余台车22在地面分两排依次相连，第一排按照5#台车→6#台车→7#台车→8#台车→9#台车→10#台车→11#台车→12#台车的顺序排布，第二排按照17#台车→16#台车→15#台车→14#台车→13#台车的顺序排布，随着盾构机推进，同时延长管线路连接各节台。这种布置方式能够有效减少地面占地，减少对外界环境的影响。

如图3所示，第一盾构机21正常掘进120米(120环)后，将地面第二盾构机31配套的台车32按编号顺序逐辆吊装下井，在井增设第一斜向道岔52，方便电瓶车正常行驶，完成第一盾构机21分体始发全过程。同时准备第二盾构机31分体始发。具体的，在所述第一盾构机21分体始发阶段，在地面预备多辆台车22，随掘进的进度而将所述台车22逐辆由始发井11添加至第一盾构机21后。并且，在第一盾构机21分体始发阶段或正常掘进阶段，在始发井11的主道51一侧增设第一斜向道岔52，用于第一盾构机21后方台车22的通行。

如图4所示，最后，分体始发第二盾构机31，第二盾构机31及1-4#台车下入始发井11，第二盾构机31始发阶段前10环可放置1台渣土车，使用卷扬机为其提供动力，满足渣土、管片等材料运输。4#台车油管连接第二盾构机31后配套台车，随着第二盾构机31依次推进的过程，同时通过延长管线路连接各节台。第二盾构机31始发工艺同第一盾构机分体始发一致。待第一盾构机21掘进完成220米(220环)后，逐辆将地面第二台盾构机31配套的台车32按编号顺序依次吊装下井，完成第二盾构机分体始发全过程。具体的，在第二盾构机31分体始发阶段，在地面预备多辆台车32，随掘进的进度而将所述台车32逐辆由始发井11添加至第二盾构机31后。在第二盾构机31分体始发阶段或正常掘进阶段，在始发井11的主道51远离第一斜向道岔52的一侧增设第二斜向道岔53，用于第二盾构机31后方台车32的通行。

在具体实施过程中，在第二盾构机31分体始发阶段初期，第一盾构机21停止掘进；在第二盾构机31掘进一段距离后，单次将所有配套第二盾构机31的台车32吊装至井下进行连接，在所述台车32吊装及连接过程中，所述第一盾构机21停止掘进。这种实施方式能够提高双向掘进的安全性，提高突发事件的应急能力。

如图5所示，双向正常掘进，为确保整体工期，盾构机正常施工工效达到每天8-10环，考虑单洞两个整车编组更稳妥。井设置三道电瓶车轨道，配备三台37.5米的编组电瓶车。具体的，在双向正常掘进阶段，保留所述主道51、布置于主道51一侧的所述第一斜向道岔52以及布置于主干道另一侧的所述第二斜向道岔53，所述主道51设置有用于输送正向掘进、反向掘进材料的编组电瓶车4，所述第一斜向道岔52设置有用于输送正向掘进渣土的编组电瓶车4，所述第二斜向道岔53设置有用于输送反向掘进渣土的编组电瓶车4。其中两侧分别增设道岔轨道，以满足左右线吊瓶车错车要求；中间保留始发轨道，方便大小里程电瓶车运转材料。井一侧安装垂直梯笼，同时设置无障碍行人通道。能够有效提高输送能力，提高掘进的效率。

本发明通过单井双向始发掘进减少了一个始发井，减少了始发施工场地占用，节约用地的同时，减少了地面交通的范围，减少了对周边环境的影响，适合于城市环境使用。并且，双向盾构掘进工效实现互不干扰，能够在砂层等软弱地层中实现工效单班双车8环、硬岩地层中实现工效单班双车4环，有效提高了掘进效率。

基于上述各实施例，本发明所提供的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，通过在隧道的中部建立始发井，在始发井内分体始发向隧道前终点方向掘进的第一盾构机，并在第一盾构机完成分体始发阶段而进入正常掘进时，在始发井内分体始发向隧道后终点方向始发的第二盾构机，这种方法仅需要一个始发井，并且，通过第二盾构机与第一盾构机的始发时间的错开，双向掘进互不干扰，并且降低了对始发井空间的要求，在第一盾构机和第二盾构机分体始发阶段，分别逐步增加第一盾构机和第二盾构机后的台车，有效减少了台车连入过程占用空间和时间，有效提高施工速度、减少对外界环境影响，适合于城市环境使用。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。上述附图及具体实施例仅用于说明本发明，本发明并不局限于此。在由本发明权利要求所限定的发明实质和范围内对本发明进行细微的改变均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：

S10.建造工作井，包括：

在隧道中部建造始发井(11)，在隧道前终点建造前吊出井(12)，在隧道后终点建造后吊出井(13)；

S20.正向掘进，包括：

S201.在所述始发井(11)内分体始发向隧道前终点方向掘进的第一盾构机(21)；

S202.在所述第一盾构机(21)掘进过程中，由所述始发井(11)逐步添加第一盾构机(21)后的台车(22)，当第一盾构机(21)后的台车(22)达到设定数量时完成第一盾构机(21)分体始发阶段，进入第一盾构机(21)正常掘进阶段；

S203.当所述第一盾构机(21)到达所述前吊出井(12)，完成正向掘进；

S30.反向掘进，包括：

S301.所述第一盾构机(21)完成分体始发阶段后，在所述始发井(11)内分体始发向隧道后终点方向掘进的第二盾构机(31)；

S302.在所述第二盾构机(31)掘进过程中，由所述始发井(11)逐步添加第二盾构机(31)后的台车(32)，当第二盾构机(31)后的台车(32)达到设定数量时完成第二盾构机(31)分体始发阶段，进入第二盾构机(31)正常掘进阶段；

S303.当所述第二盾构机(31)到达后吊出井(13)时，完成反向掘进。

2.根据权利要求1所述的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：在所述第一盾构机(21)分体始发阶段，在地面预备多辆台车(22)，随掘进的进度而将所述台车(22)逐辆由始发井(11)添加至第一盾构机(21)后。

3.根据权利要求1或2所述的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：在第一盾构机(21)分体始发阶段或正常掘进阶段，在始发井(11)的主道(51)一侧增设第一斜向道岔(52)，用于第一盾构机(21)后方台车(22)的通行。

4.根据权利要求1所述的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：在第二盾构机(31)分体始发阶段，在地面预备多辆台车(32)，随掘进的进度而将所述台车(32)逐辆由始发井(11)添加至第二盾构机(31)后。

5.根据权利要求1或4所述的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：在第二盾构机(31)分体始发阶段或正常掘进阶段，在始发井(11)的主道(51)远离第一斜向道岔(52)的一侧增设第二斜向道岔(53)，用于第二盾构机(31)后方台车(32)的通行。

6.根据权利要求5所述的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：在第二盾构机(31)分体始发阶段初期，第一盾构机(21)停止掘进；在第二盾构机(31)掘进一段距离后，单次将所有配套第二盾构机(31)的台车(32)吊装至井下进行连接，在所述台车(32)吊装及连接过程中，所述第一盾构机(21)停止掘进。

7.根据权利要求1或2或4所述的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：在双向正常掘进阶段，保留所述主道(51)、布置于主道(51)一侧的所述第一斜向道岔(52)以及布置于主干道另一侧的所述第二斜向道岔(53)，所述主道(51)设置有用于输送正向掘进、反向掘进材料的编组电瓶车(4)，所述第一斜向道岔(52)设置有用于输送正向掘进渣土的编组电瓶车(4)，所述第二斜向道岔(53)设置有用于输送反向掘进渣土的编组电瓶车(4)。

8.根据权利要求1所述的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：在所述始发井(11)与所述前吊出井(12)、所述始发井(11)与所述后吊出井(13)之间分别设置多个过井(14)，所述正向掘进经过始发井(11)与前吊出井(12)之间的各个过井(14)，所述反向掘进经过始发井(11)与后吊出井(13)之间的各个过井(14)。

9.根据权利要求1或8所述的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：所述始发井(11)到前吊出井(12)距离a比始发井(11)到后吊出井(13)距离b大，以使得正向掘进为大里程掘进、反向掘进为小里程掘进。

10.根据权利要求9所述的有限空间井盾构双向掘进电缆隧道的方法，其特征在于：所述距离a与距离b的差值与第一盾构机(21)分体始发阶段的掘进里程相近。