本發(fā)明涉及斜井頂管施工，特別是指一種地下空間斜井矩形頂管機(jī)及其施工方法。

背景技術(shù)：

1、地下空間斜井是用于連接地面與地下結(jié)構(gòu)物或相鄰地下結(jié)構(gòu)物之間的斜向通道，一般用途為修建地鐵車(chē)站的站廳層與站臺(tái)層之間的斜向扶梯。在地下空間建設(shè)中，地下空間斜井的施工方法多種多樣，其中頂管法因其非開(kāi)挖施工的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于城市地下工程。頂管法施工通過(guò)在工作井內(nèi)頂進(jìn)預(yù)制管節(jié)，逐步形成隧道，具有施工速度快、對(duì)地面影響小等優(yōu)點(diǎn)。

2、然而，如圖9所示，在進(jìn)行地下空間斜井施工時(shí)，現(xiàn)有頂管機(jī)100需要相對(duì)既有隧道200傾斜布置，因此現(xiàn)有頂管機(jī)100所需始發(fā)空間較大，既有隧道200的內(nèi)部空間無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)有頂管機(jī)100的始發(fā)布置，現(xiàn)有頂管機(jī)100在始發(fā)前會(huì)侵占既有隧道200的外圍空間300，需采用冷凍法或礦山法開(kāi)挖外圍空間300，擴(kuò)挖出滿(mǎn)足現(xiàn)有頂管機(jī)100的始發(fā)洞室，然后才能對(duì)現(xiàn)有頂管機(jī)100進(jìn)行始發(fā)布置。

3、此外，如圖10所示，當(dāng)?shù)叵驴臻g斜井掘進(jìn)到位后，需要采用混凝土漿液對(duì)掌子面400進(jìn)行封底，理想封底混凝土漿液500應(yīng)時(shí)刻覆蓋掌子面400，即理想封底混凝土漿液500的豎向截面近似呈矩形且一側(cè)覆蓋掌子面400、另一側(cè)被現(xiàn)有頂管機(jī)100帶壓密封。然而，實(shí)際情況卻是現(xiàn)有頂管機(jī)100無(wú)法施作上述理想封底混凝土漿液500，即由于重力作用，混凝土漿液會(huì)自然堆積在泥水倉(cāng)底部，實(shí)際封底混凝土漿液600的豎向截面呈三角形，理論混凝土漿液液面高度700要遠(yuǎn)大于實(shí)際封底混凝土漿液液面高度800，因此無(wú)法滿(mǎn)足掌子面400上部的封底要求。

4、雖然授權(quán)公告日為2020.05.19、授權(quán)公告號(hào)為cn210564534u的實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種矩形頂管斜交施工結(jié)構(gòu)，包括頂管掘進(jìn)機(jī)和安放頂管掘進(jìn)機(jī)的頂管井，但是不僅仍然存在上述無(wú)法解決的技術(shù)問(wèn)題，而且在實(shí)際應(yīng)用中還存在以下問(wèn)題：1、始發(fā)空間占用大：矩形頂管機(jī)需要較大的始發(fā)空間，可能導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)空間緊張，影響施工效率；2、進(jìn)入既有隧道困難：傳統(tǒng)的矩形頂管機(jī)在進(jìn)入既有隧道時(shí)，可能面臨空間受限和設(shè)備適應(yīng)性差的問(wèn)題，增加了施工的復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)；3、施工靈活性差：現(xiàn)有技術(shù)方案在復(fù)雜地質(zhì)條件下，尤其是在軟土和巖層交替的地質(zhì)環(huán)境中，難以同時(shí)滿(mǎn)足不同地質(zhì)條件下的施工需求，導(dǎo)致施工效率低下，甚至可能出現(xiàn)施工失敗的情況。

5、綜上所述，亟需一種始發(fā)及接收空間占用小且能實(shí)現(xiàn)理想封底混凝土漿液施工的頂管機(jī)，以提高地下空間斜井的施工效率和施工質(zhì)量。

6、需要特別說(shuō)明的是，上述技術(shù)信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示上述技術(shù)信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種地下空間斜井矩形頂管機(jī)及其施工方法，要解決的技術(shù)問(wèn)題為：如何減小始發(fā)接收空間占用且進(jìn)行理想封底混凝土漿液施作而提高地下空間斜井的施工效率和施工質(zhì)量。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種地下空間斜井矩形頂管機(jī)及其施工方法，包括滾筒式主機(jī)，滾筒式主機(jī)的一側(cè)投影為平行四邊形且包括可拆卸連接的內(nèi)盾體和外盾體，內(nèi)盾體、外盾體的前端分別設(shè)置有相互獨(dú)立的滾筒式刀盤(pán)，外盾體后端的頂推系統(tǒng)及矩形管節(jié)的頂推方向均與外盾體的軸線(xiàn)平行，內(nèi)盾體后端設(shè)置有頂進(jìn)時(shí)用于注漿且回退時(shí)用于排氣的注漿管、頂進(jìn)時(shí)用于排渣且回退時(shí)用于加注封底混凝土的排渣管、回退時(shí)用于牽引內(nèi)盾體的牽引系統(tǒng)，在始發(fā)及頂進(jìn)過(guò)程中，各個(gè)滾筒式刀盤(pán)所開(kāi)挖出的斜井掌子面與始發(fā)隧道的底面平行。

4、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為地下空間斜井矩形頂管機(jī)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述頂推系統(tǒng)、矩形管節(jié)自身的一側(cè)投影以及頂推系統(tǒng)、矩形管節(jié)、外盾體依次接觸后整體結(jié)構(gòu)的一側(cè)投影均為平行四邊形。

5、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為地下空間斜井矩形頂管機(jī)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述頂推系統(tǒng)包括依次連接的頂部撐靴、頂推油缸和頂鐵，頂部撐靴與頂鐵之間的若干個(gè)頂推油缸的頂推方向均與外盾體的軸線(xiàn)平行。

6、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為地下空間斜井矩形頂管機(jī)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述外盾體的后端面形狀與矩形管節(jié)的后端面形狀相同且包括分別與矩形管節(jié)的前端面或頂鐵的前端面適配的第一支撐面、第二支撐面、第三支撐面和第四支撐面，第二支撐面和第四支撐面與始發(fā)隧道的底面平行，第一支撐面和第三支撐面與頂推方向垂直。

7、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為地下空間斜井矩形頂管機(jī)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述頂鐵的后端及頂部撐靴的前端均設(shè)置有若干個(gè)油缸支撐面，各個(gè)油缸支撐面均與所述頂推方向垂直。

8、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為地下空間斜井矩形頂管機(jī)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述滾筒式刀盤(pán)包括若干個(gè)滾筒切削單元。

9、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為地下空間斜井矩形頂管機(jī)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述滾筒切削單元包括用于驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)的內(nèi)置馬達(dá)，滾筒的外表面設(shè)置有若干滾刀和/或截齒。

10、一種地下空間斜井矩形頂管機(jī)施工方法，采用上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的地下空間斜井矩形頂管機(jī)進(jìn)行盲井施工及內(nèi)盾體回退施工。

11、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為地下空間斜井矩形頂管機(jī)施工方法優(yōu)選的技術(shù)方案，在進(jìn)行盲井施工時(shí)，當(dāng)始發(fā)隧道頂部安裝頂推系統(tǒng)頂推滾筒式主機(jī)掘進(jìn)出矩形管節(jié)安裝空間后，頂推系統(tǒng)縮回，在滾筒式主機(jī)的后端下放矩形管節(jié)，隨后頂推系統(tǒng)通過(guò)矩形管節(jié)頂推滾筒式主機(jī)繼續(xù)向下掘進(jìn)出新的矩形管節(jié)安裝空間，隨后安裝新的矩形管節(jié)，以此循環(huán)，直至滾筒式刀盤(pán)開(kāi)挖至斜井底部。

12、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，作為地下空間斜井矩形頂管機(jī)施工方法優(yōu)選的技術(shù)方案，在進(jìn)行內(nèi)盾體回退施工的同時(shí)進(jìn)行注漿封底施工，拆除內(nèi)盾體與外盾體之間的連接結(jié)構(gòu)，通過(guò)排渣管向斜井掌子面注入封底混凝土，通過(guò)注漿管排出斜井掌子面內(nèi)的空氣，同時(shí)，在保持掌子面壓力作用下，利用牽引系統(tǒng)使內(nèi)盾體沿著外盾體緩慢回退，待注漿封底施工完成后，利用牽引系統(tǒng)使內(nèi)盾體完全脫離外盾體直至回退至始發(fā)隧道。

13、一種地下空間斜井矩形頂管機(jī)施工方法，當(dāng)已存在施工完畢的接收隧道時(shí)，采用上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的地下空間斜井矩形頂管機(jī)進(jìn)行貫穿施工，在接收隧道內(nèi)布置用于接收滾筒式主機(jī)的接收套筒。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的地下空間斜井矩形頂管機(jī)及其施工方法，不僅減小了始發(fā)接收空間占用，而且能夠進(jìn)行理想封底混凝土漿液施作，進(jìn)而提高了地下空間斜井的施工效率和施工質(zhì)量。即本發(fā)明所提供的技術(shù)方案不僅解決了始發(fā)空間占用大、設(shè)備進(jìn)出困難的問(wèn)題，而且解決了現(xiàn)有技術(shù)中頂管機(jī)回退困難和盲井施工中無(wú)法注漿封底的問(wèn)題，尤其是在掘進(jìn)到位后，可以實(shí)現(xiàn)邊帶壓回退、邊注漿封底，進(jìn)一步提高了施工的安全性和質(zhì)量，避免了現(xiàn)有技術(shù)因無(wú)法實(shí)現(xiàn)注漿封底導(dǎo)致的安全隱患。

15、本發(fā)明的技術(shù)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加緊湊，始發(fā)接收空間占用小，能夠適應(yīng)斜向始發(fā)和接收需求，解決了現(xiàn)有頂管機(jī)占用空間大且需要擴(kuò)挖始發(fā)隧道的問(wèn)題。其次，在盲井施工時(shí)，掘進(jìn)到位后能夠?qū)崿F(xiàn)邊帶壓回退邊注漿封底，提高了施工效率，減少了對(duì)既有隧道和周?chē)h(huán)境的影響。最后，通過(guò)雙層盾體和密封設(shè)計(jì)，本發(fā)明能夠保證施工過(guò)程中的高效穩(wěn)定，尤其在復(fù)雜地質(zhì)和壓力條件下，確保了施工的順利進(jìn)行。上述技術(shù)效果有效提升了施工的安全性和可靠性，為地鐵車(chē)站斜井的頂管施工提供了一種高效、可回退的解決方案，可用于修建地鐵車(chē)站的站廳層與站臺(tái)層之間的斜向扶梯等斜井。