顶管机、接收隧道、隧道组以及隧道间连通道的施工方法与流程

1.本发明涉及隧道工程领域，尤其涉及一种顶管机、接收隧道、隧道组以及隧道间连通道的施工方法。


背景技术：

2.根据我国消防疏散等相关要求，长距离并行双向隧道之间需要修建适当的联通通道，以满足隧道突发情况下人员快速疏散的需要。
3.目前隧道间的连通道通常采用冻结法、土地固化、锚固等方式增强连通道区域土体的强度、抗渗能力，然后再进行开洞施工。由于连通道处于隧道内部再进行地下通道施工，可以认为是“二次隧道施工”，因此其施工风险较大；并且其施工条件受到严重约束，施工环境较为恶劣，施工难度大幅增加。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中施工难度大、施工条件恶劣、风险高的缺陷，提供一种顶管机、接收隧道、隧道组以及隧道间连通道的施工方法。
5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.一种顶管机，所述顶管机包括顶管机头，所述顶管机头包括机壳以及设于所述机壳中的内机，内机能够相对机壳在工作位置和解锁位置之间活动，其中，在工作位置，所述内机与机壳固定，并内机的前端超出于机壳的前端，在解锁位置，机壳前端超出于内机的前端。
7.该顶管机能够用于在两个并行隧道中打出连通通道。
8.优选的，所述内机与机壳通过螺栓可拆卸连接，所述内机能够在拆除螺栓后相对所述机壳活动，或者，所述机壳中设有轴向导轨，所述内机可沿所述轴向导轨滑动，所述内机能够通过设于所述轴向导轨上的限位块实现相对机壳的固定。
9.通过上述的结构，可实现内机在工作状态和解锁状态之间切换。
10.优选的，所述内机包括刀盘，所述刀盘能够在切削态和折叠态间切换，所述刀盘的外径在处于切削态时大于所述机壳的内径，在处于折叠态时小于或等于所述机壳的内径，当所述内机处于工作位置，所述刀盘对应处于切削态，当所述内机处于解锁位置，所述刀盘对应处于折叠态。
11.刀盘外径在切削态时大于机壳内径，一方面能够切削出直径更大的隧道，另一方面可使刀盘的轴向投影将机壳完全遮挡，避免刀盘切削产生的泥土涌入机壳中，保证切削工作的正常进行。刀盘外径在折叠态时小于或等于机壳内径可保证内机无阻碍的缩回机壳。
12.优选的，所述刀盘包括盘体以及与活动连接于所述盘体外缘的刀臂，所述刀臂与驱动装置连接，所述刀臂能够在驱动装置驱动下朝盘体中心方向移动直至刀臂的轴向投影完全落入刀盘的外轮廓内。
13.优选的，所述接收隧道上设有接收洞口以及接收洞门，所述接收洞门外壁和所述接收洞口内壁之间留有间隙进而构成一环槽，所述环槽用于如上文所述的顶管机的机壳前端插入。
14.由此可使顶管机顶出的连通通道与接收隧道实现对接。
15.优选的，所述环槽靠近所述接收隧道的内侧一端为封闭。
16.进而能够在满足与机壳对接要求的同时避免地下水自环槽处渗入接收隧道。满足接收隧道的防水要求。
17.本发明还提供了一种隧道组，该所述隧道组包括始发隧道以及如上文所述的接收隧道，所述始发隧道与接收隧道平行，所述始发隧道上设有与所述接收隧道上的接收洞口相对布置的始发洞口。顶管机能够穿出该始发洞口并穿过土体进入该接收洞口，由此连通始发隧道和接收隧道的连接通道。
18.优选的，始发洞口处设有始发洞门，所述始发洞门能够开闭以露出或封闭所述始发洞口。设置始发洞门可用于在前期准备工作进行期间防水防渗。
19.本发明还提供了一种隧道间连通道的施工方法，适用于如上文所述的顶管机以及如上文所述的隧道组，包括以下步骤：
20.s10.使顶管机头处于工作位置，自始发洞口处穿出，并朝接收洞口方向顶进；
21.s20.当所述顶管机头顶进至靠近所述接收洞口时，使顶管机头的内机处于解锁位置；
22.s30.顶管机头的机壳前端向前顶进并插入接收洞口和接收洞门间的环槽中；
23.s40.接收位于所述机壳中的内机。
24.本方案能够通过顶管机快速的在两个隧道组之间建立连接通道，相比现有加固土体手动挖掘的方式具有更高的效率。
25.相比传统的顶管机施工方案而言，本方案通过使机壳前端顶进环槽中，随后拆卸机壳中的内机，此时机壳成为了隧道自身的一部分，这样既节约了材料，又降低了顶管机的回收难度。在提高施工效率的同时降低了成本。
26.优选的，步骤s30还包括：在所述机壳前端插入所述环槽后，灌浆封堵所述机壳与接收洞口之间的间隙。
27.优选的，所述步骤s40包括：
28.拆卸接收洞门；
29.将内机自接收洞口移入接收隧道中接收。
30.本发明的积极进步效果在于：
31.本方案能够通过顶管机快速的在两个隧道组之间建立连接通道，相比现有加固土体手动挖掘的方式具有更高的效率。
32.相比传统的顶管机施工方案而言，本方案通过使机壳前端顶进环槽中，随后拆卸机壳中的内机，此时机壳成为了隧道自身的一部分，这样既节约了材料，又降低了顶管机的回收难度。在提高施工效率的同时降低了成本。
附图说明
33.图1为隧道组的俯视图；
34.图2为隧道组内顶管机处于初始状态时的示意图；
35.图3为隧道组内顶管机向前顶进至洞门口时的示意图；
36.图4为始发管段中始发洞门打开时的示意图；
37.图5为闸门板分段打开的示意图；
38.图6为始发洞门完全打开时的示意图；
39.图7为刀盘的正视图；
40.图8为内机处于解锁状态时的示意图；
41.图9为机壳顶入环槽时的示意图；
42.图10为注浆密封环槽的示意图；
43.图11为接收内机的示意图；
44.图12为该隧道施工方法的流程图；
45.附图标记说明：
46.顶管机头100
47.机壳110
48.内机120
49.刀盘121
50.盘体122
51.刀臂123
52.工作位置130
53.解锁位置140
54.接收隧道200
55.接收洞口210
56.接收洞门220
57.牵拉装置222
58.接收管段230
59.环槽240
60.千斤顶250
61.始发隧道300
62.始发洞口310
63.始发管段320
64.始发洞门330
65.闸门板331
具体实施方式
66.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
67.结合图2本发明提供了一种顶管机，该顶管机包括顶管机头100，该顶管机头100包括机壳110以及设于机壳110中的内机120。这里所指的内机120是由用于切削土体的刀盘121、用于驱动刀盘121的动力机构构成的模组。
68.结合图4和图8，该内机120能够相对机壳110在工作位置130和解锁位置140之间活动。这里的工作位置130是指内机120切削土体向前行进时所处的位置。当内机120处于工作位置130时，其与机壳110固定，并且内机120的前端超出机壳110的前端。
69.当内机120处于解锁位置140时，该机壳110的前端超出内机120的前端，以使机壳110能够在后续操作中能够不受内机120阻碍的插入接收洞口210处的环槽240。需要进一步说明的是，当内机120处于解锁位置140时，其既能够处于可相对机壳110活动的状态，也可以处于相对机壳110固定的状态。在本发明中，当内机120处于解锁位置140时可相对机壳110活动。
70.该顶管机能够用于在两个并行隧道中打出连通通道。
71.在本实施例中，该内机120与机壳110通过螺栓可拆卸连接，通过螺栓连接内机120与机壳110实现对机壳110的固定；通过拆除螺栓实现内机120与机壳110的活动，由此实现内机120在工作状态和解锁状态间的切换。
72.另外，还可以通过以下替换方案实现内机120在工作状态和解锁状态间的切换：该机壳110中设有轴向导轨，该内机120可沿该轴向导轨活动，该内机120能够通过设于轴向导轨上的限位块实现与机壳110的相对固定。当内机120处于工作状态时，该限位块限制内机120相对机壳110活动，当内机120处于解锁状态时，该限位块被移除，此时内机120可相对机壳110自由滑动。
73.结合图7、图8和图9，在本实施例中，该内机120包括用于切削土体的刀盘121，该刀盘121能够在切削态和折叠态间切换，刀盘121的外径在处于切削态时大于机壳110的内径，在处于折叠态时小于或等于机壳110的内径。
74.刀盘121外径在切削态时大于机壳110内径，一方面能够切削出直径更大的隧道，另一方面可使刀盘121的轴向投影将机壳110完全遮挡，避免刀盘121切削产生的泥土涌入机壳110中，保证切削工作的正常进行。刀盘121外径在折叠态时小于或等于机壳110内径可保证内机120无阻碍的缩回机壳110。
75.该刀盘121通过如下结构实现在折叠态和切削态间的切换，该刀盘121包括盘体122以及与活动连接于盘体122外缘的刀臂123，该刀臂123与驱动装置连接，该刀臂123能够在驱动装置驱动下朝盘体122中心方向移动直至刀臂123的轴向投影完全落入刀盘121的外轮廓内。
76.具体在本实施例中，该驱动装置为多个一端连接刀臂123，另一端连接于盘体122中心的液压缸，液压缸收缩带动刀臂123朝盘体122中心方向翻折。
77.当然，驱动装置不限于采用以上方案，在其他替换方案中，该驱动装置可以是设于刀臂123铰接处，用于驱动刀臂123相对盘体122转动的电机，电机转动带动刀臂123朝盘体122中心方向翻折以转换至折叠态。该驱动装置还可以是连接刀臂123与盘体122伸缩缸，该伸缩缸带动刀臂123相对盘体122伸缩以转换至折叠态。
78.结合图1和图3，本发明还提供了一种接收隧道200，该接收隧道200上设有接收洞口210和置于接收洞口210中的接收洞门220，该接收洞门220和接收洞口210的内壁之间留有间隙进而构成一环槽240，该环槽240可供上文中所描述的顶管机的机壳110前端插入。由此可使顶管机顶出的连通通道与接收隧道200实现对接。
79.在本实施例中，该环槽240靠近接收隧道200的内侧一端为封闭，进而能够在满足
与机壳110对接要求的同时避免地下水自环槽240处渗入接收隧道200。满足接收隧道200的防水要求。
80.具体的，该单侧封闭的环槽240通过以下结构实现，该接收洞门220包括较接收洞口210内径更小的主体部以及置于主体部外周壁的凸边，该凸边的宽度与主体部和接收洞口210的内径差一致。该凸边设于主体部外周壁的内侧边缘处并封堵于该接收洞门220与接收洞口210间的缝隙处。作为替代，该单侧封闭的环槽240还可以由以下结构实现：该接收洞口210的内周壁处设有凸边，该凸边封堵于接收洞门220和接收洞口210间的缝隙处。
81.本发明还提供了一种隧道组，该隧道组包括始发隧道300以及上文所描述的接收隧道200，该始发隧道300与接收隧道200平行，该始发隧道300上设有与接收隧道200上的接收洞口210相对布置的始发洞口310。顶管机能够穿出该始发洞口310并穿过土体进入该接收洞口210，由此连通始发隧道300和接收隧道200的连接通道。
82.具体在本实施例中，该始发隧道300包括一始发管段320，该接收隧道200包括一接收管段230，始发管段320和接收管段230相对应设置，该始发洞口310设于该始发管段320上，该接收洞口210设于该接收管段230上。如此一来，可实现结构模块化，施工更为方便。
83.结合图4、图5和图6，在本实施例中，该始发洞口310处设有始发洞门330。该始发洞门330能够开闭以露出或封闭始发洞口310，设置始发洞门330可用于在前期准备工作进行期间防水防渗。
84.具体的来说，该始发洞门330包括两个闸门板331以及控制闸门板331开启的牵拉装置222，两个闸门板331分别与位于始发管段320内的牵拉装置222连接。该牵拉装置222可以是绞盘或伸缩杆等，牵拉装置222通过缆绳与闸门板331连接，由此来牵拉闸门板331直至露出始发洞口310。
85.更佳的，每个闸门板331均由两个分体构件拼接而成，在始发洞门330开启时，先牵拉闸门板331直至其中一个分体构件的正向投影完全落在始发管段320上，随后将该投影落在始发管段320上的分体构件拆除，将缆绳与另一块分体构件相连，并牵拉另一块分体构件直至其正向投影完全落在始发管段320上，这时始发洞口310完全露出，顶管机能够穿出始发洞口310进行隧道掘进工作。
86.采用分体拼接的闸门板331能够减少闸门板331被拉入始发管段320后的空间占用，提高空间利用率。并且能够使始发洞门330的设备布局更为紧凑。
87.如图12所示，本发明还提供了一种隧道间连通道施工方法，用于通过上述顶管机在上述隧道组之间建立连接通道。该隧道间连通道的施工方法包括如下步骤：
88.s10.使顶管机头100处于工作位置130，自始发洞口310处穿出，并朝接收洞口210方向顶进；
89.s20.当顶管机头100顶进至靠近接收洞口210时，使顶管机头100的内机120处于解锁位置140；
90.s30.顶管机头100的机壳110前端向前顶进并插入接收洞口210和接收洞门220间的环槽240中；
91.s40.接收位于机壳110中的内机120。
92.本方案能够通过顶管机快速的在两个隧道组之间建立连接通道，相比现有加固土体手动挖掘的方式具有更高的效率。
93.相比传统的顶管机施工方案而言，本方案通过使机壳110前端顶进环槽240中，随后拆卸机壳110中的内机120，此时机壳110成为了隧道自身的一部分，这样既节约了材料，又降低了顶管机的回收难度。在提高施工效率的同时降低了成本。
94.在本实施例中，该使顶管机头100的内机120处于解锁位置140的步骤具体包括：
95.解除内机120与顶管的锁定；
96.使内机120的刀盘121运行至折叠态；
97.在顶管机后部的管段中安装连接内机120的千斤顶250；
98.千斤顶250拉动内机120回退直至顶管的前端超出内机120的前端。
99.采用这样的结构能够提高操作的精度和便利性。
100.结合图10和图11，在本实施例中，步骤s30还包括：在机壳110前端插入环槽240后，灌浆封堵机壳110与接收洞口210之间的间隙。由此避免隧道出现渗漏。具体的，灌浆的步骤包括，在接收管段230中埋设注浆管，该注浆管的一端露出于接收洞门220的内壁，另一端延伸入接收管段230并与接收管段230中的注浆机相连。注浆机注浆封堵机壳110和接收洞口210之间的缝隙。
101.在本实施例中，步骤s40包括：拆卸接收洞门220；将内机120自接收洞口210移入接收隧道200中接收。进而实现连接通道的贯通。
102.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。