CN209976545U - 一种用于隧道联络通道的施工装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于隧道联络通道的施工装备，包括：用于对开挖面进行回转挖掘以形成环形切面的回转切削盾体，回转切削盾体后端连接钢套管，钢套管用于分割环形切面与其中部的土体并对环形切面起支护作用，钢套管后端设有用于连接另一个钢套管的连接结构；用于为钢套管提供旋转动力的驱动装置以及推动钢套管向掘进方向移动的推进装置；用于预设于开挖面上的、将开挖隧道与主隧道隔离的洞门密封装置；用于阻挡于开挖面上位于回转切削盾体内部区域的土体、以保持其稳定性的土仓门组件。本申请能够减少施工对土体的扰动，降低对隧道整体的破坏，适合在小型或具有危险作业特质的位置进行作业。

Description

一种用于隧道联络通道的施工装备

技术领域

本实用新型涉及隧道施工装备技术领域，更具体地说，涉及一种用于隧道联络通道的施工装备。

背景技术

联络通道，是设置在两条隧道之间的应急通道，方便一条隧道直接通往另一条隧道，以便快速逃生和救援。

目前联络通道施工方法主要有冷冻法施工、注浆加固法施工，以及用于试验的盾构机/顶管机施工。

冷冻法施工前期准备工作特别长，需要使整个掘进隧道及其周边区域都形成足够稳定性的冻土，接下来人工开挖，在人工开挖过程中，仍然一直需要对土体进行冷冻，这种施工方法，不仅施工速度慢，而且容易对既有隧道产生影响，以及施工人员安全性低。

注浆加固法施工与冷冻法施工具有类似的缺陷，施工工期长，施工人员安全性低等。

联络通道盾构法/顶管机施工，由于盾构机/顶管机需要用刀盘对土体进行全断面开挖，对土体扰动非常大，对主隧道影响很大，容易破坏既有隧道；而且盾构机/顶管机设备体型巨大，在主隧道里面很难布置下，设备进场和离场准备时间过长；设备成本过高，很难在这种短距离的联络通道施工中推广。

综上所述，如何使隧道施工能够避免破坏隧道且安全性高，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种用于隧道联络通道的施工装备，该施工装备能够用于实现隧道联络通道的挖掘，且能够避免破坏隧道的主体结构，保证了较高的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于隧道联络通道的施工装备，包括：

用于对开挖面进行回转挖掘以形成环形切面的回转切削盾体，所述回转切削盾体后端连接钢套管，所述钢套管用于分割所述环形切面与其中部的土体并对所述环形切面起支护作用，所述钢套管后端设有用于连接另一个所述钢套管的连接结构；

用于为所述钢套管提供旋转动力的驱动装置以及推动所述钢套管向掘进方向移动的推进装置；

用于预设于开挖面上的、将开挖隧道与主隧道隔离的洞门密封装置；

用于阻挡于开挖面上位于所述回转切削盾体内部区域的土体、以保持其稳定性的土仓门组件。

优选的，还包括用于安装在接收端一侧的洞门密封装置，和/或，用于设置于接收端以接收所述回转切削盾体的接收套筒。

优选的，所述推进装置包括设于固定位置的反力组件和用于推动所述驱动装置向掘进方向移动的推进油缸，所述反力组件与所述推进装置连接，用于所述推进油缸提供反力，所述推进油缸连接所述驱动装置。

优选的，所述驱动装置包括：用于为所述钢套管提供旋转动力的驱动马达、将所述驱动马达的扭矩传递给所述钢套管的旋转连接机构，以及用于夹紧所述钢套管的夹紧油缸。

优选的，还包括用于向掘进状态的所述钢套管的后端传输备用的钢套管的钢套管传送组件，所述钢套管传送组件包括用于放置所述钢套管的支架，所述支架连接在掘进方向前后移动的进给油缸，所述进给油缸连接于高度方向伸缩的顶升油缸，或者所述进给油缸连接于水平方向伸缩的横移油缸。

优选的，所述洞门密封装置包括：设置于开挖面上的环形的支护装置，设置在所述支护装置上、用于与所述回转切削盾体进行径向密封的第一密封装置，以及设置在所述土仓门组件外圈以实现与所述回转切削盾体或所述钢套管的径向密封的第二密封装置。

优选的，所述土仓门组件包括：用于预设在所述开挖面的土仓门、对所述土仓门施加顶推力以实现所述开挖面保压的辅助顶推油缸，所述辅助顶推油缸设置于所述油缸支架上。

优选的，所述回转切削盾体包括直接接触所述开挖面的切削刀组件和环形的用于支护土体的回转盾体，所述回转盾体连接于所述切削刀组件后端。

本实用新型提供的施工装备中，通过驱动装置驱动钢套筒转动，用于带动回转切削盾体转动以钻取待开挖面，且推进装置将钢套筒向掘进方向推进，以便在掘进的过程中不断深入。由于钢套筒的结构为筒形，因而在伸入开挖面后能够对环形的开发面实现支撑。整个隧道的支护完成后，可以在钢套筒中进行土体的挖掘，这样能够减少对土体的扰动，降低对隧道整体的破坏，适合在小型或具有危险作业特质的位置进行作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的用于隧道联络通道的施工装备的正视图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图2中左侧的局部示意图；

图4为安装洞门密封装置的示意图；

图5为组装与调试状态的示意图；

图6为掘进状态的示意图；

图7为安装接收端密封装置及接收套筒的示意图；

图8为接收回转切削盾体的示意图；

图9为挖掘钢套筒内部土体的示意图。

图1-9中：

回转切削盾体1、切削刀组件1-1、回转盾体1-2；

钢套管2；

驱动装置3、夹紧油缸3-1、驱动马达3-2、驱动箱3-3、轴承3-4、旋转连接机构3-5；

推进装置4、推进油缸4-1、反力组件4-2；

导向装置5；

土仓门组件6、土仓门6-1、密封装置6-2、辅助顶推油缸6-3、油缸支架6-4；

钢套管传送组件7、顶升油缸7-1；

洞门密封装置8、后配套9、接收套筒10。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种用于隧道联络通道的施工装备，该施工装备能够用于实现隧道联络通道的挖掘，且能够避免破坏隧道的主体结构，保证了较高的安全性。

请参考图1至图9，图1为本实用新型所提供的用于隧道联络通道的施工装备的正视图；图2为图1的A-A向剖视图；图3为图2中左侧的局部示意图；图4为安装洞门密封装置的示意图；图5为组装与调试状态的示意图；图6为掘进状态的示意图；图7为安装接收端密封装置及接收套筒的示意图；图8为接收回转切削盾体的示意图；图9为挖掘钢套筒内部土体的示意图。

本申请提供了一种用于隧道联络通道的施工装备，主要用于对土体进行隧道挖掘加工，在结构上，上述施工装备主要包括：

用于对开挖面进行回转挖掘以形成环形切面的回转切削盾体1，回转切削盾体1后端连接钢套管2，钢套管2用于分割环形切面与其中部的土体并环形切面起支护作用，钢套管2后端设有用于连接另一个钢套管2的连接结构；

用于为钢套管2提供旋转动力的驱动装置3以及推动钢套管2向掘进方向移动的推进装置4；

用于预设于开挖面上的、将开挖隧道与主隧道隔离的洞门密封装置8；

用于阻挡于开挖面上位于回转切削盾体1内部区域的土体、以保持其稳定性的土仓门组件6。

需要说明的是，施工装备为一个系统，包括若干个设备、装置和器械，本实施例中仅提供了关于钻取隧道的主要功能部件。

回转切削盾体1为用于开挖土体的主要结构，其为通过回转实现切削的装备，可以为环形的刀体，或者是能够进行回转切削，以使在开挖面切削为环形的切削装置，环形即为目标隧道的环形外缘。需要说明的是，区别与现有的开挖隧道的钻取洞的方式，回转切削盾体1的切割线将开挖面切割为中部和外部两个区域，掘进过程中，中部区域保持原有形态，相当于通过掘进的方式将钢套管2放入了待挖土体内，而在钢套管2内部的土体仍保持原来形态，并不进行破损操作。这一点区别于现有技术中的将中部完全击碎的方式。

上述钢套管2为管装结构，用于连接于回转切削盾体1的后部，随着回转切削盾体1不断掘进深入，钢套管2不断的进入掘进的隧道中，形成对已挖掘的环形切面的支护，避免挖取的结构出现损坏，同时，也能够保证不断深入的回转切削盾体1的移动的稳定性。

钢套管2可拆卸地与回转切削盾体1连接，且需为同轴连接，二者之间保持相同的转动方向和转动速度，因此当驱动装置3为钢套管2提供转动作用力时，钢套管2会带动回转切削盾体1向掘进方向移动，形成支护，当整个隧道完全掘进完成后，若干个依次连接的钢套管2留在隧道中，此时可以对钢套管2中部的土体进行挖掘，挖掘过程不会造成对外部整体隧道的影响，从而实现隧道挖掘过程的安全防护。

上述洞门密封装置8是在挖掘之前设置在开挖面上的固定装置，用于在开挖面上、将即将开挖的隧道与隧道外部的主隧道区域进行隔离，避免挖掘影响外部的结构稳定性。

上述土仓门组件6是与洞门密封装置8相对的、设置在中部土体的端面处的稳固结构，对应环形的回转切削盾体的外部的是洞门密封装置8，对应环形的回转切削盾体的内部的是土仓门组件6。土仓门组件6设置在环形区域的内部，向开挖面上施加一定的面压力，使得开外面处的压力稳定，以保持当前状态。

本申请所提供的实施例中，通过驱动装置3驱动钢套筒2转动，用于带动回转切削盾体1转动以钻取待开挖面，且推进装置4将钢套筒2向掘进方向推进，以便在掘进的过程中不断深入。由于钢套筒2的结构为筒形，因而在伸入开挖面后能够对环形的开发面实现支撑。整个隧道的支护完成后，可以在钢套筒2中进行土体的挖掘，这样能够减少对土体的扰动，降低对隧道整体的破坏，适合在小型或具有危险作业特质的位置进行作业。

在上述实施例的基础之上，还包括用于安装在接收端一侧的洞门密封装置8，和/或，用于设置于接收端以接收回转切削盾体1的接收套筒10。

需要说明的是，在开挖的始发侧设置洞门密封装置8能够实现对土体的防护，同样，在开挖的接收端设置洞门密封装置8，其位置与始发侧的洞门密封装置8的位置相同，并且相对应，能够在接收端实现对土体的保护，避免回转切削盾体1挖掘过来后造成对土体的影响。

另外，接收端还可以设置接收套筒10，请参考图7中，在接收端的位置设置接收套筒10，接收套筒10能够保证回转切削盾体1掘进至接收端时地层的稳定性以及防止涌水至主隧道。

可选的，上述接收套筒10的作用是接收回转切削盾体1，其结构或者形状也不受限定，接收套筒10也可以为箱体或其他结构。

在上述实施例的基础之上，推进装置4包括设于固定位置的反力组件4-2和用于推动驱动装置3向掘进方向移动的推进油缸4-1，反力组件4-2与推进装置4连接，用于推进油缸4-1提供反力，推进油缸4-1连接驱动装置3。

需要说明的是，推进装置4用于向驱动装置3施加推进力，因而除了上述实施例以外，还可以通过多种气缸、液压缸等方式实现推动作用，为了实现稳定的推进力，以及为了避免打滑，推进装置4除推进油缸4-1以外，还包括反力组件4-2，反力组件4-2可以设置于稳定的固定位置，其连接于推进油缸4-1的固定部或缸体，推进油缸4-1的伸出部与驱动装置3连接或抵接，用于向驱动装置3施加推动力。

在上述实施例的基础之上，驱动装置3包括：用于为钢套管2提供旋转动力的驱动马达3-2、将驱动马达3-2的扭矩传递给钢套管2的旋转连接机构3-5，以及用于夹紧钢套管2的夹紧油缸3-1。

其中，夹紧油缸3-1可以用于钢套管2与旋转连接机构3-5之间的连接，以便增加旋转操作的稳定性，避免发生打滑的问题。

上述驱动马达3-2通过旋转连接机构3-5连接钢套管2的方案还可以改为采用马达3-2的输出端直接连接钢套管2，当然，二者之间需要为可拆卸的连接，以便当钢套管2伸入的过程中在已有的钢套管2后增加新的钢套管2。

在上述任意一个实施例的基础之上，还包括用于向掘进状态的钢套管2的后端传输备用的钢套管2的钢套管传送组件7，钢套管传送组件7为一套自动化设备，用于在坑洞内提供钢套管2，具体是通过移动设备和控制器等装置实现。

具体地，钢套管传送组件7包括用于放置钢套管2的支架，支架连接在掘进方向前后移动的进给油缸，进给油缸连接于高度方向伸缩的顶升油缸7-1，或者进给油缸连接于水平方向伸缩的横移油缸。

需要说明的是，支架为设置有钢套管2的设备，其连接进给油缸，并通过进给油缸连接顶升油缸7-1，从而实现支架的空间内移动操作。顶升油缸7-1、进给油缸均与控制系统连接。

可选的，上述支架上还可以设置机械臂、抓取装置等用于调整安装角度的装置。机械臂、抓取装置等可以与控制系统连接，实现自动控制。

土仓门组件6和洞门密封装置8在开挖面上形成的环形的待开挖区域，该区域用于环形的回转切削盾体1进入进行切割，或者回转切削盾体1进入进行环形的旋转切割。洞门密封装置8可以包括设置在开挖面上的固定装置和设置在固定装置上的密封装置，密封装置朝向内部，以便对钢套管2的外周进行密封。

在上述实施例的基础之上，洞门密封装置8包括：设置于开挖面上的环形的支护装置，用于防止钢管外涌水至主隧道的、设置在支护装置上、用于与回转切削盾体1进行径向密封的第一密封装置，以及防止钢管内涌水至主隧道、设置在土仓门组件6外圈以实现与回转切削盾体1或钢套管2的径向密封的第二密封装置。

请参考图3，其中，土仓门组件6的外部和钢套管2的内部之间也需要进行密封，以避免土体发生松动导致土体或水分的外流。图3中十字格的剖面均为洞门密封装置8。

在上述实施例的基础之上，土仓门组件6包括：用于预设在开挖面的土仓门6-1、对土仓门6-1施加顶推力以实现开挖面保压的辅助顶推油缸6-3，辅助顶推油缸6-3设置于油缸支架6-4上。

可选的，上述土仓门6-1还可以通过其他方式进行固定和保压，例如通过机械臂的方式进行固定。

在上述任意一个实施例的基础之上，回转切削盾体1包括直接接触开挖面的切削刀组件1-1和环形的用于支护土体的回转盾体1-2，回转盾体1-2连接于切削刀组件1-1后端。

请参考图2和图3，其中，回转切削盾体1设置在钢套管2的前端，包括切削刀组件1-1和回转盾体1-2，其中，回转盾体1-2连接钢套管2，切削刀组件1-1连接回转盾体1-2。切削刀组件1-1可以对前方土体进行开挖，但不对回转盾体1-2内部的土体进行开挖，回转盾体1-2对土体起到超前支护的作用，等先行伸入的钢套管2穿越到另一条主隧道时，可以通过控制系统控制其他挖掘机构实施对钢套管2内部土体进行机械挖掘，当然也可以采用人工开挖。

上述任意一个实施例的基础之上，还包括导向装置5，用于为回转切削盾体1进行移动的导向，导向装置5与控制系统连接，实现对方向的自动控。以上实施例中还可以包括提供电、液、气等辅助设备的后配套9。

可选的，上述钢套管2与回转切削盾体1或者与前一节钢套管2的端部连接设置，连接方式为承插口的对接连接方式，并且通过设置插销防止钢套管2与回转切削盾体1、与前一节钢套管2发生扭转。随着回转切削盾体1前进和旋转，钢套管2跟着前进并旋转。

可旋的，上述各个实施例中推进装置4可以布置在开挖面的下方，可以大大节省作业空间，使得在狭小空间作业成为可能。

上述任一项用于隧道联络通道的施工装备的步骤如下：

步骤S1、预设土仓门组件6于开挖面的中部，预设洞门密封装置8于开挖面的外环。

步骤S2、控制回转切削盾体1或钢套管2旋转推进，以使回转切削盾体1对洞门密封装置8和土仓门组件6中间的环形区域进行掘进。

进一步地，进行掘进前或掘进过程中，在开挖隧道的接收端设置用于接收的回转切削盾体1的接收套筒10，和/或，掘进完成后对钢套管中部的土体进行挖掘。

本申请的一个具体的实施例中，包括以下步骤：

第一步，安装始发端洞门密封装置：如图4所示，在始发端安装洞门密封装置8，将开挖隧道土体与主隧道隔离，防止开挖面坍塌、涌水至主隧道。

其中始发端的位置需要根据实际情况进行选取和调整。

第二步，设备整体组装与调试。

如图5所示，将设备整体运至设定位置，将设备安装并固定，调试好，准备掘进。

第三步，回转切削盾体1开始掘进。

如图6所示，回转切削盾体1按照设计方向开始掘进，其过程中，受到导向装置的导向作用。推进油缸4-1推进钢套管2前进，驱动装置3同步驱动钢套管2回转，以使得回转切削盾体1回转，每推进一定距离，通过钢套管传送组件7自动传送钢管至设定位置，在进行掘进的最后一节钢套管2的后端连接新的一节钢套管2，以使得钢套管2总体增长，方便回转切削盾体1向内移动。

需要说明的是，该设备的掘进方向可与主隧道呈任意角度，如垂直主隧道水平掘进、与主隧道呈锐角斜向上或者斜向下等。

第四步，接收端安装洞门密封装置8及接收套筒10。

如图7所示，将洞门密封装置8安装在联络通道接收端的主隧道的隧道壁上，以及安装一端密闭的接收套筒10，保证回转切削盾体1掘进至接收端时地层的稳定性以及防止涌水至主隧道。

第五步，接收回转切削盾体1。

如图8所示，当回转切削盾体1掘进至接收端的主隧道时，接收回转切削盾体1，撤离整体设备。

第六步，挖掘钢套管2里面土体。

如图9所示，回转切削盾体1接收之后，钢套管2已经连接两条主隧道，联络通道超前支护已经顺利完成，此时可以排出钢套管2里面的土体，方法不限，可以人工挖掘，也可以采用各种机械挖掘。

第七步，隧道成型，后期处理。

此时隧道联络通道已经整体成型，需要做后续处理，如二次衬砌或者修饰等。

本申请所保护的方法并不限于上述情况。上述用于隧道联络通道的施工装备的设备成本低，不需要进行精密仪器的采购，降低了隧道施工成本，且由于采用了上述推进装置7，进一步减小了施工占用场地空间。需要进行的施工准备时间较少，在主隧道内放入上述设备并在开挖面上设置洞门密封装置8及土仓门组件6后，即可以开始掘金操作，极大地提高了施工效率，并大大缩短了工期。相比起现有技术中而言，本申请避免了通过冷冻法人工开挖的安全隐患，可达到安全、高效、经济的联络通道施工目的。

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。

以上对本实用新型所提供的用于隧道联络通道的施工装备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于隧道联络通道的施工装备，其特征在于，包括：

用于对开挖面进行回转挖掘以形成环形切面的回转切削盾体(1)，所述回转切削盾体(1)后端连接钢套管(2)，所述钢套管(2)用于分割所述环形切面与其中部的土体并对所述环形切面起支护作用，所述钢套管(2)后端设有用于连接另一个所述钢套管(2)的连接结构；

用于为所述钢套管(2)提供旋转动力的驱动装置(3)以及推动所述钢套管(2)向掘进方向移动的推进装置(4)；

用于预设于开挖面上的、将开挖隧道与主隧道隔离的洞门密封装置(8)；

用于阻挡于开挖面上位于所述回转切削盾体(1)内部区域的土体、以保持其稳定性的土仓门组件(6)。

2.根据权利要求1所述的施工装备，其特征在于，还包括用于安装在接收端一侧的洞门密封装置(8)，和/或，用于设置于接收端以接收所述回转切削盾体(1)的接收套筒(10)。

3.根据权利要求1所述的施工装备，其特征在于，所述推进装置(4)包括设于固定位置的反力组件(4-2)和用于推动所述驱动装置(3)向掘进方向移动的推进油缸(4-1)，所述反力组件(4-2)与所述推进装置(4)连接，用于所述推进油缸(4-1)提供反力，所述推进油缸(4-1)连接所述驱动装置(3)。

4.根据权利要求1所述的施工装备，其特征在于，所述驱动装置(3)包括：用于为所述钢套管(2)提供旋转动力的驱动马达(3-2)、将所述驱动马达(3-2)的扭矩传递给所述钢套管(2)的旋转连接机构(3-5)，以及用于夹紧所述钢套管(2)的夹紧油缸(3-1)。

5.根据权利要求1所述的施工装备，其特征在于，还包括用于向掘进状态的所述钢套管(2)的后端传输备用的钢套管(2)的钢套管传送组件(7)，所述钢套管传送组件(7)包括用于放置所述钢套管(2)的支架，所述支架连接在掘进方向前后移动的进给油缸，所述进给油缸连接于高度方向伸缩的顶升油缸(7-1)，或者所述进给油缸连接于水平方向伸缩的横移油缸。

6.根据权利要求1所述的施工装备，其特征在于，所述洞门密封装置(8)包括：设置于开挖面上的环形的支护装置，设置在所述支护装置上、用于与所述回转切削盾体(1)进行径向密封的第一密封装置，以及设置在所述土仓门组件(6)外圈以实现与所述回转切削盾体(1)或所述钢套管(2)的径向密封的第二密封装置。

7.根据权利要求1所述的施工装备，其特征在于，所述土仓门组件(6)包括：用于预设在所述开挖面的土仓门(6-1)、对所述土仓门(6-1)施加顶推力以实现所述开挖面保压的辅助顶推油缸(6-3)，所述辅助顶推油缸(6-3)设置于油缸支架(6-4)上。

8.根据权利要求1至7任一项所述的施工装备，其特征在于，所述回转切削盾体(1)包括直接接触所述开挖面的切削刀组件(1-1)和环形的用于支护土体的回转盾体(1-2)，所述回转盾体(1-2)连接于所述切削刀组件(1-1)后端。

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