[發明專利]一種基于螺旋管片的連續掘進機及施工方法

在審

• 申請號: 202011600932.1
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112324461A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 張杰;李澤魁;周小磊;許順海;趙云輝;顧永升;袁丹;吳書航
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;E21D9/06
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 高園

本發明公開了一種基于螺旋管片的連續掘進機及施工方法，解決了現有技術中掘進機掘進與管片安裝不同步的問題。本發明連續掘進機施工方法，步驟如下：S1：將掘進機吊運至始發井內，并在始發井內進行始發支護，形成第一道反力支撐架；S2：位于掘進機盾體尾部的頂推機構頂撐在第一道反力支撐架上；S3：掘進機向前掘進的同時，頂推機構與螺旋管片配合完成管片的螺旋前進拼裝；S4：重復步驟S3，直至掘進機完成整段隧道施工。本發明利用螺旋管片安裝過程中自身可以產生前進位移的特點，并對頂推機構的頂推動作進行合理控制，保證管片安裝的時間節點，可以實現管片安裝與盾構機連續掘進的同步進行。

技術領域

本發明涉及隧道施工技術領域，特別是指一種基于螺旋管片的連續掘進機及施工方法。

背景技術

盾構機是目前隧道及地下空間開發的關鍵設備之一，由于具有施工效率高、安全性好、施工效果優而被廣泛應用。然而，受現有管片結構形式及施工方法的限制，盾構機施工過程中仍存在一定問題。如盾構機的掘進與管片的安裝無法同步進行的問題，具體而言，即在進行管片安裝時盾構機必須停止掘進，待管片安裝完成后才可恢復掘進。專利文獻CN107023306A記載了一種螺旋型裝配式隧道結構，包括管片，所述管片在沿隧道環向具有與隧道內壁相匹配的弧度，所述管片的四個端面均為與相鄰管片連接的連接面，并且所述管片垂直于隧道縱向的兩個連接面為滿足螺旋升角和螺距關系的螺旋面，所述管片的弧度和螺旋面使多塊管片呈螺旋排列拼裝形成隧道結構，并且拼裝后的隧道結構能沿隧道縱向延伸。該專利文獻還公開了一種螺旋型裝配式隧道結構的施工方法，將需要開挖的整個隧道斷面分為設置在斷面外圈的外圈環向螺旋開挖區和設置在外圈內側的內圈正向開挖區，施工時首先開挖外圈環向螺旋開挖區，在外圈環向螺旋開挖區上每開挖一個管片的空間，就安裝一塊管片，并在管片與隧道壁之間注漿充填，直到管片形成的螺旋型裝配式隧道結構且向前推進至少一個整環，再對內圈正向開挖區進行開挖，依次循環。實施該施工方法工作效率低。而利用現有常規管片拼裝的施工方法，拼裝過程中盾構機需暫停掘進，待一整環裝配式隧洞結構裝配完畢后才能使盾構機繼續掘進。這些傳統的施工方法不僅嚴重影響了盾構機的掘進效率，還在一定程度上額外增加了人力成本、設備使用成本。因此，亟需新的管片結構形式或施工工法解決連續掘進與管片安裝的同步進行問題。

發明內容

針對上述背景技術中的不足，本發明提出一種基于螺旋管片的連續掘進機及施工方法，解決了現有技術中掘進機掘進與管片安裝不同步的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種基于螺旋管片的連續掘進機施工方法，步驟如下：S1：將掘進機吊運至始發井內，并在始發井內進行始發支護，形成第一道反力支撐架；S2：位于掘進機盾體尾部的頂推機構頂撐在第一道反力支撐架上；S3：掘進機向前掘進的同時，頂推機構與螺旋管片配合完成管片的螺旋前進拼裝；S4：重復步驟S3，直至掘進機完成整段隧道施工。

進一步，所述頂推機構沿盾體周向均勻分布，且頂推機構的頂推方向與隧道軸線平行。所述頂推機構為液壓油缸，螺旋管片拼裝過程中，液壓油缸沿螺旋管片拼裝方向依次進行伸縮動作，每個螺旋管片安裝完成的時間節點必須在所有伸出的液壓油缸均未達到最大行程動作之前。

進一步，所述步驟S3的具體步驟如下：S3.1：頂推機構分別作用于相應的螺旋管片的軸向端；S3.2：當需要安裝新螺旋管片時，收回即將安裝管片空間位置上的頂推機構，為新螺旋管片的安裝留出安裝空間；同時其他位置處的頂推機構進行頂推，為盾構機向前掘進提供推力；S3.3：將新螺旋管片按螺旋前進方向拼裝，同時繼續保持掘進機向前掘進；S3.4：完成新管片安裝后，將步驟S3.2中收回的頂推機構再次伸出進行頂推，并作用于步驟S3.3中完成安裝的新螺旋管片的軸向端側，同時保持其他頂推機構的繼續推進；S3.5：重復步驟S3.2~ S3.4，完成后續螺旋管片的安裝。

一種基于螺旋管片的連續掘進機施工方法的連續掘進機，包括掘進主機，所述掘進主機包括盾體和刀盤，盾體的尾部設有沿周向設置的頂推機構。所述頂推機構為伸縮推進機構，伸縮推進機構與螺旋管片相對應。所述伸縮推進機構為液壓油缸。