CN1257342C - 一种掘进机及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以非开挖方式敷设地下管线、构筑隧道用的掘进机及其施工方法；该掘进机包括：含有可旋转切削刀盘的掘削机头，推进装置、排出装置，导向检测装置和操作控制系统；其特征在于：所述的可旋转切削刀盘，可以是由外周刀盘和中心刀盘构成的双重切削刀盘，外周刀盘和中心刀盘，可以不同转速、按相反方向旋转；所述的推进装置除可以通过管材或支护构件将推力传递给掘削机头之外，也可以分别向掘削机头和管材或支护构件施加推力；所述的排出装置装有一个以上的调节阀，可以采用螺旋杆方式排土，也可以采用泥水循环方式排土。

Description

一种掘进机及其施工方法

技术领域  本发明涉及一种以非开挖方式敷设地下管线、构筑隧道用的掘进机及其施工方法。

背景技术  目前已公知的以非开挖方式敷设管线、构筑隧道的技术如下：

掘进机主要包括：掘削机头、推进装置、排出装置、导向检测装置和操作控制系统。上述掘削机头由一个可旋转的切削刀盘、先导管和机身主管构成；上述排出装置中设有一个控制排土量和止水用的调节阀；上述导向检测装置由激光经纬仪、装在掘削机头内的激光目标靶和纠偏油缸构成；上述操作控制系统由操作盘、油压机组和电气控制柜构成。

施工方法主要有以下步骤：一边驱动在掘削机头前端的切削刀盘，一边用设置在出发坑道内的推进装置对掘削机头施加推力，使切削刀盘旋转切削地层并向前推进，切削下来的土砂由排出装置排出，由导向检测装置控制推进方向，随着掘削机头的推进，在其后端接续管材或支护构件，并由推进装置通过管材或支护构件将推力传递给掘削机头继续切削推进；重复以上步骤，即可完成予定管线的敷设或隧道的构筑。

上述掘进机及其施工方法存在如下问题及缺点：

1、掘削机头前端的一个切削刀盘按固定方向旋转切削，切削转矩和切削反力主要由掘削机头与周围地层的接触摩擦力来加以平衡，所以掘削机头会发生偏转，使装在掘削机头内的激光目标靶和纠偏油缸都偏离初始设定的基准位置，影响方向检测和修正精度，甚至输出误信号、导致误操作。

2、在掘进中如发生掘削机头偏转现象，需要立即中断施工采取措施使其复位，如无法复位时则需要根据偏转程度，对激光目标靶及纠偏油缸的初始设定的基准值进行修正处理，使之后的推进工艺程序复杂，操作烦索，影响施工质量和速度。

3、为了防止掘削机头发生偏转，要控制切削转矩不能过大，或是采取措施增大掘削机头周围的摩擦力；但在实际施工中需要掘削机头有足够大的切削转矩，使之具有对应各种地层的切削能力，同时又需要减小掘削机头及管材或支护构件周围的摩擦力，来实现更长距离的推进；显然现有技术为了防止掘削机头发生偏转，不能同时满足上述两方面的需要。

4、由于切削刀盘上安装的刀头从刀盘中心至刀盘外周按一定规律布置，并随刀盘旋转而切削地层，有下式成立：

P∝T/R

V∝R×n

T∝W/n

式中，P：刀头的切削力(N)

      V：刀头的切削线速度(M/min)

       T：切削转矩(N·M)

       R：刀盘半径(M)

       n：刀盘转速(1/min)

       W：刀盘原动机功率(Kw)

根据上述公式，并参照图9a、图9b，可以看出：靠近刀盘中心部的刀头的切削力P虽然大，但切削线速V低，靠近刀盘外周的刀头的切削线速V虽然高，但切削力P小，即存在切削线速V和切削力P分布不合理的问题，切削能力不能充分发挥，切削效率低；参照图9c的T-n关系曲线可以看出：当原动机功率一定时，用提高转速n的方法来提高刀盘中心部刀头的切削线速度V会同时降低切削转矩T，使刀盘外周刀头的切削力P更小，还会由于刀盘外周的刀头的切削线速度V过高，造成切削刀头的异常摩损；反之用降低转速n的方法来提高切削转矩T增大外周刀头的切削力P时，又会导致刀盘中心部刀头的切削线速度V降低；显然，现有技术不能同时解决切削力P和切削线速度V在切削刀盘上分布不合理的问题，不能进一步提高切削能力和切削效率。

5、由于排出装置仅有一个调节阀，遇到松软及高含水地层时，为了避免掘削面坍塌、地表面陷落，需要将调节阀的阀口调小或完全关闭阀口，保持掘削面的平衡压力及进行止水；当完全关闭阀口时，只能被迫在不排土的情况下强行推进，如果这种地层较长、阻力过大超过推进能力时，会直接影响施工的顺利进行；或是发生周围地面变形等事故。

6、由于掘进机的推力是通过管材或支护构件传递到掘削机头的，随敷设的管线或构筑隧道的距离的增长，管材或支护构件承受的压力随推进力的不断增大而增大，会出现管材或支护构件破损事故。

发明内容  本发明的目的在于提供一种掘削机头具有切削转矩平衡功能、切削推进能力高的掘进机，用这种掘进机可以高效率、高质量、安全快速地以非开挖方式敷设地下管线、构筑隧道。

本发明的另一个目的在于提供一种工艺简单、导向控制可靠、推进精度高，施工速度快的以非开挖方式敷设地下管线、构筑隧道的施工方法，用这种施工方法能推进敷设多种高强度或低强度的管材或支护构件，不仅可以在硬质地层施工，而且可以在松软、高含水地层进行施工。

本发明的第一个目的是由下述技术方案实现的：

一种掘进机包括：掘削机头、推进装置、排出装置、导向检测装置和操作控制系统。

上述掘削机头由装有激光目标靶、光电传感器、纠偏油缸的机身主管、设置在机身主管前端的借助纠偏油缸驱动可朝任意方向摆动的先导管、设置在先导管前端的可旋转的切削刀盘和连接在机身主管后端的尾管构成；在掘削机头的后面可以顺次分段连接敷设管线或构筑隧道用的管材或支护构件。

上述推进装置由带有导向滑道、支撑千斤和支辊的底座，可移动地设置在底座上的推进本体和装在推进本体上的双程推进油缸构成；推进装置安装在出发坑道内，推进本体借助双程推进油缸的驱动，可在底座上前后往复移动，并向地中推进掘削机头和管材或支护构件。

上述排出装置由一组可旋转、可接长的空心的螺旋杆，一组可接长的套筒和调节阀构成；螺旋杆和套筒始于掘削机头，贯穿管材或支护构件之中，一直延续到出发坑道内与推进装置连接。

上述导向检测装置由设置在出发坑道内的激光经纬仪、装在机身主管内的激光目标靶、光电传感器和纠偏油缸、装在操作盘内的数据处理装置构成。

上述操作控制系统由安装在推进本体上的操作盘，设置在地面的油压机组和电气控制柜构成。

其特征在于：所述的切削刀盘是由外周刀盘和中心刀盘组成的双重切削刀盘，由一台以上的原动机驱动，经减速机减速，外周刀盘和中心刀盘可按相同轴心、以不同转速、朝相反方向旋转；所述的机身主管后端的尾管是可以更换的，通过更换不同的尾管，使排出装置除了可以进行螺旋杆方式排土之外，还可以进行泥水循环方式排土；所述的推进本体上还设有一个推进头，除可以经管材或支护构件将推力传递给掘削机头之外，还可以分别向掘削机头、管材或支护构件施加推力；所述的排出装置中除设置一个调节阀之外，还可以设置一个或多个调节阀。

本发明的另一个目的是由下述技术方案实现的：

一种使用上述掘进机以非开挖方式敷设地下管线、构筑隧道的施工方法，具有如下步骤：将掘进机安装在出发坑道内，启动掘削机头前端的双重切削刀盘，使其外周刀盘和中心刀盘按相同轴心、以不同转速、朝相反方向旋转，借助双程推进油缸的动作，经推进本体的推进头向掘削机头施加推力，使双重切削刀盘旋转切削地层，掘削机头随之在地中前进，掘削机头被推进到地中的预定位置后，停止双重切削刀盘的旋转，借助双程推进油缸的动作，使推进本体退回至预定位置；在掘削机头后端连接管材或支护构件、接续排出装置的相应部件，启动掘削机头前端的双重切削刀盘，使其外周刀盘和中心刀盘按相同轴心、以不同转速、朝相反方向旋转，借助双程推进油缸的动作，推进本体的推进头向管材或支护构件施加推力，同时推进本体的推进头经排出装置的套筒也向掘削机头施加推力，使双重切削刀盘旋转切削地层，掘削机头、管材或支护构件随之在地中前进，到达预定位置后，停止双重切削刀盘的旋转，借助双程推进油缸的动作，使推进本体退回至预定位置；在上述掘削推进过程中，启动排出装置，将切削下来的土砂排出，并随时通过导向检测装置监测掘削机头、管材或支护构件的推进方向及其位置状态，通过纠偏油缸的动作来修正和控制推进方向，根据地层与掘削状况，可以由中心刀盘的喷射口喷出切削液体，提高切削效率，根据地层与推进状况，还可以通过尾管向管材或支护构件外周喷出润滑剂，以减小推进阻力和提高推进速度；重复上述的步骤，直至将全部管材或支护构件分段推入地中，掘削机头到达终点坑道；将掘削机头在终点坑道内分解回收，将排出装置、导向检测装置的部件和推进装置等在出发坑道内分解回收。

在上述施工过程中，如遇到高含水、松软的地层，可以将排出装置的一个以上的调节阀顺次交替开闭，在止水和保证掘削面平衡压力的同时，进行充分排土。

本发明的掘进机及其施工方法，有以下积极效果及优点：

1、按照本发明，掘削机头的切削刀盘是具有外周刀盘和中心刀盘的双重切削刀盘，外周刀盘和中心刀盘可按相同轴心、以不同转速、朝相反方向旋转，外周刀盘和中心刀盘的切削转矩方向相反，产生的切削反力的方向相反，有相互抵消的效果，从而使掘削机头本身具有切削转矩平衡的功能，如图9e所示。

2、按照本发明，由于掘削机头具有切削转矩平衡功能，掘削机头不会发生偏转，推进方向的制导准确可靠、方向修正的操作简单、施工速度快；而且在增大切削转矩提高切削能力时，无须相应增大掘削机头周围的摩擦力，有助于实现长距离的快速推进。

3、按照本发明，掘削机头的双重切削刀盘具有外周刀盘和中心刀盘的双重结构，外周刀盘转速n_外和中心刀盘的转速n_中可以分别按不同值设定，外周刀盘的切削转矩T_外和中心刀盘的切削转矩T_中也可以分别按不同值设定。

参照图9d、图9e可以看出：当以中心刀盘转速n_中高于外周刀盘转速n_外、外周刀盘的切削转矩T_外大于中心刀盘的切削转矩T_中进行设定时，中心刀盘的刀头的切削线速度V_中、切削力P_中和外周刀盘的刀头的切削线速度V_外、切削力P_外，具有合理的分布，从而最大限度地发挥刀头的切削能力、延长刀头的使用寿命，提高切削效率。

4、按照本发明，排出装置设有一个以上可以交替开闭的调节阀，能在止水和保证掘削面的平衡压力的同时，进行充分排土，实现低阻力地快速推进，在硬质地层、松软地层和高含水地层均可顺利施工。

5、按照本发明，推进装置可以分别向掘削机头、管材或支护构件施加推力，使管材或支护构件承受的压力大为减少，不会发生管材或支护构件的破损，能使用多种高强度或低强度的管材或支护构件，进行长距离推进施工。

附图说明：

图1是本发明的实施例1：掘进机A的主视图

图2是图1所示掘进机A的俯视图。

图3是图1所示掘进机A的掘削机头B的L-L剖面图。

图4是图3所示掘削机头B的M向视图。

图5是图3所示掘削机头B的N-N剖面图。

图6a、图6b、图6c、图6d、图6e、图6f、图6g和图6h是本发明的实施例2：使用掘进机A进行施工的方法步骤示意图。

图7a、图7b、图7c、图7d和图7e是本发明实施例2中的调节阀的操作步骤示意图。

图8是本发明的实施例3：泥水式排土的掘削机头Q的剖面图。

图9a、图9b、图9c、图9d和图9e是切削力P、切削线速度V、切削转矩T、刀盘转速n和刀盘半径R等参数之间相互关系的定性对比分析示意图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：掘进机A。

参照图1、图2、图3、图4和图5。

掘进机A包括：掘削机头B、推进装置C、排出装置D、导向检测装置E和操作控制系统F。

上述掘削机头B由机身主管1、设置在机身主管1前端的先导管2、设置在先导管2前端的可旋转的切削刀盘3和连接在机身主管1后端的尾管4构成。所述的机身主管1内还装有借助支架1g固定的激光目标靶1a和光电传感器1b、四个纠偏油缸1c、四组定位块1d、套筒1e和两个调节阀13甲、13乙；所述的先导管2内还设置有原动机2a和2b、减速机2c和2d、安装在原动机2a和2b的出力轴端的齿轮2e和2f、依靠轴承2g、2h支持的齿轮2i、依靠轴承2j、2k支持的内齿圈2m、套筒2n；先导管2在定们块1d圆周方向的约束下，借助纠偏油缸1c的伸缩驱动，可作任意方向的摆动；所述的切削刀盘3是由装有刀头3c的外周刀盘3a和中心刀盘3b组成的双重切削刀盘，外周刀盘3a固定在内齿圈2m上，中心刀盘3b固定在齿轮2i上，分别由原动机2a、2b驱动、减速机2c、2d减速，经齿轮2e、2f分别与齿轮2i和内齿圈2m啮合传递动力，使外周刀盘3a和中心刀盘3b可按相同轴心、以不同转速、朝相反方向I和II旋转，中心刀盘3b上还设有排土入口3d和切削液喷射口3e；所述的尾管4上还设有导向子口4a、套筒4b、调整器4c、喷出口4d、接头4e和软管4f，尾管4借助连接件4g与机身主管1连接，敷设用管材G可插入导向子口4a，所述的调整器4c内还装有压力传感器4h，调整器4c可随管材G承受推力的变化及管材G接续长度积累误差的产生，而自动伸缩、调整厚度并起缓冲作用。

上述推进装置C由带有导向滑道6a、支撑千斤6b和支辊6c的底座6、带有导向滑槽7d的可在底座6上移动的推进本体7、设置在推进本体7上的双程推进油缸8构成；所述的推进本体7上还设有推进头7a、排土口7b、切削液接头7c、包含原动机9a、减速机9b和连轴器9c的旋转驱动装置9和操作盘18；推进装置C安装在出发坑道H之中，双程推进油缸8的柱塞杆8a支撑在反力垫10上，推进本体7借助双程推进油缸8的驱动可在底座6上前后移动，并通过推进头7a向套筒12、掘削机头B和管材G施加推力。

上述排出装置D由一组可旋转、可接长的空心的螺旋杆11、一组可接长的套筒12、设置在先导管2内的套筒2n、设置在机身主管1内的套筒1e、设置在尾管4内的套筒4b和调节阀13甲、13乙构成；所述的一组螺旋杆11包括：可自由旋转地支持在中心刀盘3b上的螺旋杆11a、两端有滑套11e的螺旋杆11b、置于尾管4内的螺旋杆11c和多数延长用的螺旋杆11d；各段螺旋杆由定位销11f连接固定，最后一根螺旋杆11d的末端与旋转驱动装置9的连轴器9c相连接，在旋转驱动装置9的驱动下，一组螺旋杆11按预定方向III旋转，将切削刀盘3切削下的土砂在套筒2n、套筒1e、套筒4b和套筒12中向后传递，由推进本体7上的排土口7b排到料斗14内，并运出坑道H；所述的一组套筒12借助两端的法兰盘12a和紧固件12b相互连接延长，最前端与尾管4的套筒4b连接，最后端定位于推进本体7的推进头7a；所述的调节阀13甲和13乙由阀体13a、两端嵌入阀体13a的由柔性可伸缩材料制成的环形的阀壁13b、阀腔13c、管接头13d和软管13e构成，环形的阀壁13b的内径空间形成阀口13f，经软管13e和管接头13d向阀腔13c冲入或排出压力介质(如液压油等)，使阀壁13b在内径方向膨胀或收缩，可调节及开闭阀口13f，当关闭阀口13f时，阀壁13b与滑套11e滑动接触；螺旋杆11b可以正常旋转或停止。

上述导向检测装置E，由设置在出发坑道H内的激光经纬仪16、装在机身主管1内的激光目标靶1a、光电传感器1b、纠偏油缸1c和设置在操作盘18内的数据处理装置18a构成；激光经纬仪16发出的激光束16a击中激光目标靶1a、光电传感器1b将激光束16a击中激光目标靶1a的光点的位置信号，转换成电信号传输给数据处理装置18a与设定数值进行比较运算处理，当偏离设定数值时，发出指令信号，驱动纠偏油缸1c，使先导管2按指令方向摆动，从而修正掘削机头B的掘进方向。

上述操作控制系统F由安装在推进本体7上的操作盘18，设置在地面GL的油压机组19和电气控制柜20构成，提供各种动力、完成各种控制和操作。

实施例2：掘进机A的施工方法。

参照图6a、图6b、图6c、图6d、图6e、图6f、图6g、图6h和图1、图2、图3。

将掘进机A安装在出发坑道H内，启动双重切削刀盘3，使其外周刀盘3a和中心刀盘3b按相同轴心、以不同转速、朝相反方向I和II旋转，如图6a和图3所示。

借助推进装置C的双程推进油缸8的动作，经推进本体7的推进头7a向掘削机头B施加推力，使双重切削刀盘3切削地层，掘削机头B随之按方向V在地中前进，直至掘削机头B被推进地中的预定位置，停止双重切削刀盘3的旋转；在上述掘削推进过程中，启动旋转驱动装置9，使排土装置D的一组螺旋杆11按方向III旋转，进行排土操作，把切削下的土砂向后输送，经排土口7b排出，掘削机头B被推进至预定的位置后，关闭旋转驱动装置9，停止排土操作；在上述掘削推进过程中，启动导向检测装置E的激光经纬仪16，按敷设管线设计要求发出导向的激光束16a，随时通过激光目标靶1a、光电传感器1b反馈到数据处理装置18a的信号，监测掘削机头B的推进方向及位置状态，并通过操作纠偏油缸1c动作来修正和控制推进方向，如图6b和图1、图2、图3所示。

借助推进装置C的双程推进油缸8的动作，推进本体7按方向VI退回至预定位置，利用吊具20沿方向VII将敷设用的管材G、套筒12和螺旋杆11d吊入出发坑道H，与掘削机头B和推进本体7进行连接；启动双重切削刀盘3，使其外周刀盘3a和中心刀盘3b按相同轴心、以不同转速、朝相反方向I和II旋转，借助双程推进油缸8的动作，推进本体7的推进头7a向管材G施加推力，同时经套筒12也向掘削机头B施加推力，使双重切削刀盘3切削地层，掘削机头B与管材G随之按方向V在地中前进，管材G被推进至预定的位置后，停止双重切削刀盘3的旋转；在上述掘削推进过程中，启动旋转驱动装置9，使排土装置D的一组螺旋杆11按方向III旋转，进行排土操作，把切削下的土砂向后输送，经排土口7b排出，管材G被推进至预定的位置后，关闭旋转驱动装置9，停止排土操作；在上述掘削推进过程中，启动导向检测系统E的激光经纬仪16，按敷设管线设计要求发出导向的激光束16a，随时通过激光目标靶1a、光电传感器1b反馈到数据处理装置18a的信号，监测掘削机头B及管材G的推进方向及位置状态，并通过操作纠偏油缸1c动作来修正和控制推进方向；根据地层与掘削状况，可以通过切削液接头7c向空心的螺旋杆11内导入切削液体，由中心刀盘3b的喷射口3e喷出，提高切削效率；根据地层与推进状况，还可以通过软管4c、接头4b导入润滑剂，经喷出口4a向管材G外周喷射润滑剂，以减小推进阻力，提高推进速度，如图6c、图6d和图1、图2、图3所示。

重复上述图6c至图6d所示的施工步骤，直至将全部管材G分段按方向V推入地中，掘削机头B到达终点坑道J，如图6e所示；在上述掘削推进过程中，管材G承受的实际压力值由压力传感器4h输出，当复数管材G连接产生积累误差时，由调整器4c的伸缩来调整和吸收，参照图3。

在终点坑道J分解掘削机头B，并用吊具20按方向VIII吊出回收，借助推进装置C的双程推进油缸8的动作，使推进本体7按方向VI退回至预定位置，同时拉出一段套筒12和螺旋杆11d，如图6f所示。

分解一段套筒12及螺旋杆11d并用吊具20按方向VIII吊出回收，借助推进装置C的双程推进油缸8的动作，使推进本体7往复移动，拉出下一段套筒12和螺旋杆11d，并吊出回收，重复上述操作，将全部套筒12和螺旋杆11d分解回收，如图6g所示。

用吊具20将推进装置C的推进本体7、底座6及在出发坑道H内的其它装置及部件，一同按方向VIII吊出回收，管材G的敷设施工完成。

在上述掘削推进过程中，排土操作的步骤如下：

在一般地层正常掘削排土时，调节阀13甲、13乙，为打开状态，双重切削刀盘3掘削下的土砂，由螺旋杆11按方向III旋转向后排出，如图7a所示。

在需要控制排土量时，适当调节阀口13f的大小，使调节阀13甲、13乙，呈半开状态，由螺旋杆11按方向III旋转向后排出土砂，如图7b所示。

在遇有极为松软或高含水的地层时，首先关闭调节阀13甲，即保持掘削面K的平衡压力又防止地下水大量涌入工作坑道H，同时开放调节阀13乙，由螺旋杆11按方向III旋转向后排出土砂，如图7c所示；关闭调节阀13乙，一边监测由压力传感器1f和2p传出的压力信号，一边适当地开放调节阀13甲，由螺旋杆11按方向III旋转向后排出土砂，如图7d所示；关闭调节阀13甲，开放调节阀13乙，由螺旋杆11按方向III旋转向后排出土砂，如图7e所示；重复上述图7c、图7d、图7e所示的步骤，交替打开或关闭调节阀13甲、13乙，就可以在充分排土的同时，保持掘削面K的平衡压力，不发生坍塌和地表下沉，并可防止大量涌水淹没出发坑道H。

进行上述操作时，随时通过压力传感器2p或1f监测和控制压力值。

在上述排土操作的过程中，调节阀13甲、13乙开闭的操作步骤如下：

关闭调节阀13甲或13乙：经软管13e和管接头13d向阀腔13c冲入压力介质，使阀壁13b向内径方向膨胀与滑套11e接触，从而关闭阀口13f。

打开调节阀13甲或13乙：经管接头13d和软管13e从阀腔13c内完全排出的压力介质，使阀壁13b收缩复位，从而打开阀口13f。

调节阀13甲或13乙呈半开状态：经软管13e和管接头13d向阀腔13c内适量冲入或排出压力介质，阀壁13b适当地膨胀或者收缩，使阀口13f呈半开状态。

实施例3：泥水式排土的掘削机头Q

参照图8

泥水式排土的掘削机头Q，是由本发明的实施例1中的掘削机头B演变而来的；将上述掘削机头B的尾管4更换成尾管20，就构成了包含机身主管1、先导管2、双重切削刀盘3、尾管20和一组排土杆21的泥水式排土的掘削机头Q。

所述的尾管20上设有泥水室20a、泥水接头20b、20c、泥水管20d、20e、压力传感器20f、喷出口20g、接头20h、软管20i、导向子口20j和调整器20k；尾管20借助连接件20m与机身主管1连接，敷设用管材G可插入导向子口20j，套筒12借助两端的法兰盘12a和紧固件12b连接于尾管20之后。

所述的一组排土杆21包括：螺旋杆21a、螺旋杆21b和搅拌杆21c；螺旋杆21a前端借助定位销21e与中心刀盘3b固定，螺旋杆21a后端借助定位销21f与螺旋杆21b连接，装有叶片21d的搅拌杆21c的后端在轴承22的支持下可旋转地置于尾管20之上，搅拌杆21c的前端借助定位销21f与螺旋杆21b连接。

当双重切削刀盘3的外周刀盘3a和中心刀盘3b按相同轴心、以不同转速、朝相反方向IV和III旋转切削地层时，与中心刀盘3b固定连接的螺旋杆21a带动螺旋杆21b和搅拌杆21c也按方向III旋转，通过排土入口3d将掘削下的土砂送入泥水室20a，由图中未示出的泥水泵机组通过泥水管20d向泥水室20a内注入一定比重的泥水，在搅拌杆21c的旋转搅拌下，将泥水与土砂搅拌成可流动的混合体，由泥水管20e排出。

在上述排土过程中，可一边通过压力传感器2p、1f、20f监测压力数值，一边交替打开或关闭调节阀13甲或13乙，以保持掘削面K的平衡压力。

结合上述实施例，对本发明进行了说明，但通过对掘进机的结构及其施工方法的细节上作一些适当的变化，在本发明的范围内，可以派生出各种不同的掘进机及其相应的施工方法，在以非开挖方式敷设地下管线、构筑隧道等工程中广泛应用。

Claims (5)

1、一种掘进机包括：掘削机头、推进装置、排出装置、导向检测装置和操作控制系统；所述的掘削机头由一个可旋转的切削刀盘、先导管和机身主管构成；推进装置由底座、推进本体和推进油缸构成；排出装置由螺旋杆、套筒和一个调节阀构成；导向检测装置由激光经纬仪、激光目标靶和纠偏油缸构成；操作控制系统由操作盘、油压机组和电气控制柜构成；其特征在于：所述的可旋转的切削刀盘还可以是由外周刀盘和中心刀盘构成的双重切削刀盘，外周刀盘和中心刀盘可按相同轴心、以不同转速、朝相反方向旋转。

2、按照权利要求1所述的掘进机，其特征在于：所述的掘削机头还设有一个尾管，这个尾管是可以更换的，通过更换不同的尾管，使排出装置除了可以进行螺旋杆方式排土之外，还可以进行泥水循环方式排土。

3、按照权利要求1所述的掘进机，其特征在于：所述的推进本体上还设有一个推进头，可以分别向掘削机头和管材或支护构件施加推力。

4、使用权利要求1所述的掘进机，以非开挖方式敷设地下管线、构筑隧道的施工方法，其特征在于该施工方法具有如下步骤：将掘进机安装在出发坑道内，启动掘削机头前端的双重切削刀盘，使其外周刀盘和中心刀盘按相同轴心、以不同转速、朝相反方向旋转，借助双程推进油缸的动作，经推进本体的推进头向掘削机头施加推力，使双重切削刀盘旋转切削地层，掘削机头随之在地中前进，掘削机头被推进地中的预定位置后，停止双重切削刀盘的旋转，借助双程推进油缸的动作，使推进本体退回至预定位置；在掘削机头后端连接管材或支护构件、接续排出装置的相应部件，启动掘削机头前端的双重切削刀盘，使其外周刀盘和中心刀盘按相同轴心、以不同转速、朝相反方向旋转，借助双程推进油缸的动作，推进本体的推进头向管材或支护构件施加推力，同时推进本体的推进头经排出装置的套筒也向掘削机头施加推力，使双重切削刀盘旋转切削地层，掘削机头、管材或支护构件随之在地中前进，到达预定位置后，停止双重切削刀盘的旋转，借助双程推进油缸的动作，使推进本体退回至预定位置；在上述掘削推进过程中，启动排出装置，将切削下来的土砂排出，并随时通过导向检测装置监测掘削机头、管材或支护构件的推进方向及其位置状态，通过纠偏油缸的动作来修正和控制推进方向，根据地层与掘削状况，可以由中心刀盘的喷射口喷出切削液体，提高切削效率，根据地层与推进状况，还可以通过尾管向管材或支护构件外周喷出润滑剂，以减小推进阻力和提高推进速度；重复上述的步骤，直至将全部管材或支护构件分段推入地中，掘削机头到达终点坑道；将掘削机头在终点坑道内分解并回收，将排出装置、导向检测装置的部件和推进装置等在出发坑道内分解并回收。

5、按照权利要求4所述的施工方法，其特征在于：使用所述的排出装置排土时，可以操作一个以上的调节阀顺次交替开闭，在止水和保持掘削面的平衡压力的同时进行充分的排土。

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