[发明专利]带有全回转切削钢环的隧道联络通道掘进装备及施工方法

说明书

本发明公开了一种带有全回转切削钢环的隧道联络通道掘进装备及施工方法，本发明掘进装备包括掘进装置和掘进辅助装置，所述掘进装置设有全回转切削钢环，所述全回转切削钢环安装在盾构机或顶管机的前盾盾壳内侧及刀盘的外侧，并可伸缩和绕其轴线旋转。本发明方法是在始发掘进阶段和接收掘进阶段，当全回转切削钢环收藏于掘进装置的盾壳体内不伸出时，其前端的切削齿与刀盘上的切削齿共同切削始发端和接收端的主隧道管片；当全回转切削钢环伸出时，全回转切削钢环单独切削始发端和/或接收端的主隧道管片；在正常的掘进阶段，全回转切削钢环收藏于掘进装置的盾壳体内不伸出，其前端的切削齿与刀盘上的切削齿共同切削其前端介质(土体)。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种带有全回转切削钢环的隧道联络通道掘进装备及施工方法。

背景技术

隧道联络通道，是为了连接两条隧道而设计的一条通道。若一条隧道出现突发问题，如排水、运行设备因故障停止运行的情况，行人可通过连接通道转移到另外一条隧道，以便快速逃生和救援。

传统联络通道施工方法主要冻结法、矿山法等为主，建设过程中出现较多的安全事故，业界开始探索纯机械式的盾构法/顶管法施工联络通道。目前，纯机械式的盾构法或顶管法施工联络通道通常是采用外凸弧形刀盘切削接收端外凸的弧形隧道管片环，施工时，一方面切入难度较大；切削时间非常长，长时间扰动接收端洞门外侧土体，导致该处地表沉降，同时影响主隧道的稳定，导致安全风险；另一方面，由于切入轴线与接收段隧道轴线一般是不垂直的，故存在切入力的侧向分力，容易导致接收端设计切入位置的偏离，可能产生接收端洞门处掘进装备进入洞门的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种带有全回转切削钢环的隧道联络通道掘进装备及施工方法，用以解决背景技术中提到的现有施工所存在的技术问题。

为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

一种带有全回转切削钢环的隧道联络通道掘进装备，包括掘进装置和掘进辅助装置，所述掘进装置为盾构机或顶管机，其特征在于，所述掘进装置设有全回转切削钢环，所述全回转切削钢环安装在盾构机或顶管机的前盾盾壳内侧及刀盘的外侧，并与盾壳及刀盘同轴，所述全回转切削钢环与刀盘及盾壳活动连接，并可向刀盘前方同轴伸出一定长度，并可缩回至盾壳内部，全回转切削钢环可绕其轴线旋转，其前端面上安装有刀具。

进一步地，所述掘进装置还设有推进连接杆和推进油缸；所述推进油缸通过推进连接杆连接全回转切削钢环后端。

进一步地，所述的全回转切削钢环的旋转驱动动力与盾构机或顶管机的刀盘旋转驱动动力为同一驱动动力系统。

进一步地，所述盾壳内侧且位于刀盘后方安装有限位环，所述限位环外壁与盾壳内壁之间形成有滑槽，所述全回转切削钢环在滑槽内与限位环滑动接触。

进一步地，所述全回转切削钢环内壁与刀盘外壁设有卡接结构，卡接结构用于限制全回转切削钢环与刀盘之间的相对转动。

进一步地，所述刀具的切削齿在全回转切削钢环前端面外边沿和内边沿上交错排列，成环形阵列分布。

进一步地，所述掘进辅助装置包括支撑台车、始发套筒系统和接受套筒系统，所述始发套筒系统和接受套筒系统分别通过各自前端的环形构件连接对应端的主隧道管片内侧预埋钢板或预埋连接构件。

本发明还公开了一种带有全回转切削钢环的隧道联络通道掘进装备的施工方法，包括如下施工步骤：

S1、施工准备：施工前对始发洞门外介质进行加固形成加固体，并检测加固体，安装水平运输轨道、安装水电、焊接洞门处相邻的特殊管片环内弧面预埋钢板缝，安装洞门圈；

S2、设备安装与调试：吊装、运输掘进装备及相关配套装备和材料，并进行定位与组装调试；