预制拼装地下廊道双模掘进机的制作方法

本实用新型涉及地下综合管廊施工技术领域，具体地指一种预制拼装地下廊道双模掘进机。

背景技术：

现代城市，地下综合管廊的规划建设体量与日俱增，但旧有的地下管线对新的综合管廊施工干扰严重，路面交通压力日益繁重不能长期占有道路，给管廊施工增加了诸多限制，对其施工技术提出了更高的要求。现有综合管廊施工技术，一般工序为：围护结构施工、基坑开挖支护、基坑内现浇钢筋混凝土结构、回填、围护结构拆除等，所用设备常见、工序复杂、风险高、施工时间长、需大量人工辅助、效率低、没有形成成套的机械化流水作业；盾构法虽然采用了先进高效的盾构设备，但不适于浅埋暗挖，施工断面适用性差，一般用于圆形断面施工，且设备采购成本和施工成本高；顶管法多用于软土地层，一般采用圆形断面，断面积一般较小且受限，一次顶进长度短，适用性差。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种施工周期短，成本低，能流水化作业的预制拼装地下廊道双模掘进机。

为实现此目的，本实用新型所设计的预制拼装地下廊道双模掘进机，它包括顶部可封闭的管片拼装舱和铰接于管片拼装舱前部、可相对于管片拼装舱左右转动、顶部可封闭形成一密闭舱体的开挖支护舱；所述管片拼装舱的后部下侧固定有与管片拼装舱连通的管片定位框；所述管片拼装舱内固定有用于顶推管片的直线顶推装置，所述管片拼装舱和开挖支护舱之间连接有铰接动力装置；所述管片定位框的内部周向设有向后压浆的出浆管。

优选的，所述管片拼装舱的后部上侧铰接连接有回填支护。

具体的，所述管片拼装舱包括拼装舱底板和两块竖直固定于拼装舱底板左右两侧的拼装舱侧板，所述拼装舱侧板的前端内侧表面之间固定连接有与拼装舱侧板垂直、底面固定于拼装舱底板上的拼装舱前端板。

具体的，所述管片定位框包括两块垂直固定于拼装舱底板的后端左右两侧的定位框侧板，两块定位框侧板的前端面分别固定连接于拼装舱侧板的后端面上，所述两块定位框侧板的顶部之间固定连接有与定位框侧板垂直的定位框顶板。

进一步的，所述两块拼装舱侧板的顶部分别铰接连接有一块拼装舱折叠挡土板，两块拼装舱折叠挡土板可相互配合固定形成将管片拼装舱顶部封闭的顶板。

优选的，所述两块拼装舱折叠挡土板上分别开有相互配合的缺口，且两块拼装舱折叠挡土板上分别开有相互对应的多个螺栓连接孔。

具体的，所述开挖支护舱包括支护舱底板和两块竖直固定于支护舱底板左右两侧的支护舱侧板，所述支护舱侧板的前端面与水平面夹角为钝角，所述支护舱侧板的后部内侧表面之间固定连接有与支护舱侧板垂直的支护舱后端板，所述支护舱后端板底面固定于支护舱底板上。

进一步的，所述开挖支护舱的两块支护舱侧板的顶部分别铰接连接有一块支护舱挡土板，所述两块支护舱挡土板可相互配合固定形成将开挖支护舱顶部封闭的顶板。

优选的，所述两块支护舱挡土板上分别开有相互配合的缺口，且两块支护舱挡土板上分别开有相互对应的多个螺栓连接孔。

进一步的，所述预制拼装地下廊道双模掘进机还包括设置于两块支护舱挡土板之间的竖直挡土板，所述支护舱挡土板的后端内侧沿高度方向间隔设有多个螺栓固定板，所述螺栓固定板上开有螺栓连接孔，所述竖直挡土板的两侧分别通过螺栓与螺栓固定板连接，所述竖直挡土板的底面与支护舱后端板的顶面平齐。

具体的，所述直线顶推装置为固定于拼装舱前端面板的四个转角处、向后顶推的顶推油缸。

具体的，所述管片拼装舱的前端面的上下两侧分别固定连接有一块水平布置的第一密封板，所述开挖支护舱的后端面上部固定连接有一块水平布置的第二密封板，所述第二密封板位于管片拼装舱上侧的第一密封板上方，所述开挖支护舱的底板位于管片拼装舱下侧的第一密封板下方，所述第二密封板的底面和开挖支护舱的底板顶面均固定有与第一密封板贴合的止水橡胶圈。

具体的，所述铰接动力装置包括固定于开挖支护舱的后端面板的四个转角处的第一固定支架和固定于管片拼装舱的前端面板的四个转角处、与第一固定支架正对的第二固定支架，所述第一固定支架和第二固定支架内均固定有竖直圆柱，所述第一固定支架和第二固定支架之间连接有双头油缸，所述双头油缸的两根油缸轴的端部套设于竖直圆柱上。

优选的，所述拼装舱侧板的顶部固定有可拆卸的龙门吊。

优选的，所述拼装舱底板的后端上表面和管片定位框的内侧周向均固定有密封钢丝刷，且所述拼装舱底板的后端上表面和定位框顶板的底面均设有密封油脂喷射口。

进一步的，所述支护舱后端板的中部开有螺旋输送机安装孔，所述支护舱后端板的中部固定有封堵螺旋输送机安装孔的临时封门。

具体的，所述回填支护包括垂直固定于管片拼装舱的后端面的上部左右两侧的回填支护板和固定连接两块回填支护板的内侧表面的多根横撑，所述回填支护板的底面与管片定位框的顶面之间存在间隙。

优选的，所述开挖支护舱的顶部和回填支护的顶部分别固定有第一皮带输送机支座和第二皮带输送机支座，所述第一皮带输送机支座和第二皮带输送机支座上固定有用于回填土方的皮带输送机。

本实用新型的有益效果是：1.基坑开挖、土方支护、廊道拼装成型、基坑回填的全流程同步进行；2.基坑长度短，坍塌风险小；3.具有明挖与暗挖两种施工模式。利用暗挖模式可规避特殊短距离的地下管路、市政设施及绿化的迁改问题；明挖模式时，反斗挖掘机可直接从地面开挖土方，管片可直接从地面吊入管片拼装顶进舱进行拼装，施工效率大大提高；4.掘进机整机可移动，实现了流水式、不间断施工作业。

附图说明

图1为本实用新型所设计的掘进机的结构主视图；

图2为图1中A处的结构放大图；

图3为图1中B处的结构放大图；

图4为本实用新型所设计的掘进机的结构俯视图；

图5为本实用新型中开挖支护舱相对于管片拼装舱转向的结构示意图；

图6为本实用新型中开挖支护舱的前视图；

图7为本实用新型中管片拼装舱的前视图；

图8为本实用新型中暗挖模式下的掘进机的结构示意图；

图9为本实用新型中明挖模式下的掘进机工作示意图；

图10为本实用新型中暗挖模式下的掘进机工作示意图；

其中，1—管片拼装舱(1.1—拼装舱底板，1.2—拼装舱侧板，1.3—拼装舱前端板，1.4—拼装舱折叠挡土板)，2—开挖支护舱(2.1—支护舱底板，2.2—支护舱侧板，2.3—支护舱后端板，2.4—支护舱挡土板)，3—管片定位框(3.1—定位框侧板，3.2—定位框顶板)，4—廊道，5—回填支护(5.1—回填支护板，5.2—横撑)，6—竖直挡土板，7—螺栓固定板，8—螺栓，9—顶推油缸，10—第一密封板，11—第二密封板，12—止水橡胶圈，13—第一固定支架，14—第二固定支架，15—竖直圆柱，16—双头油缸，17—龙门吊，18—密封钢丝刷，19—螺旋输送机安装孔，20—临时封门，21—第一皮带输送机支座，22—第二皮带输送机支座，23—皮带输送机，24—反斗挖掘机，25—管片，26—密封油脂，27—螺旋输送机，28—管片拼装机，29—支腿。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示的预制拼装地下廊道双模掘进机，包括管片拼装舱1，如图1和图4所示，管片拼装舱1包括拼装舱底板1.1和两块正对且垂直固定于拼装舱底板1.1左右两侧的拼装舱侧板1.2，拼装舱侧板1.2的前端内侧表面之间固定连接有与拼装舱侧板1.2垂直、底面固定于拼装舱底板1.1上的拼装舱前端板1.3；管片拼装舱1的后部下侧固定有与管片拼装舱1连通的管片定位框3；管片定位框3包括两块垂直固定于拼装舱底板1.1的后端左右两侧的定位框侧板3.1，两块定位框侧板3.1的前端面分别固定连接于拼装舱侧板1.2的后端面上，两块定位框侧板3.1的顶部之间固定连接有与定位框侧板3.1垂直的定位框顶板3.2。两块拼装舱侧板1.2的顶部分别铰接连接有一块拼装舱折叠挡土板1.4。如图7所示：两块拼装舱折叠挡土板1.4上分别开有相互配合的缺口，且两块拼装舱折叠挡土板1.4上分别开有相互对应的多个螺栓连接孔，两块拼装舱折叠挡土板1.4通过螺栓8可固定形成将管片拼装舱1顶部封闭的顶板。

如图1和图4—5所示，管片拼装舱1前部铰接有开挖支护舱2，开挖支护舱2可相对于管片拼装舱1左右转动、顶部可封闭形成一密闭舱体；开挖支护舱2包括支护舱底板2.1和两块正对且垂直固定于支护舱底板2.1左右两侧的支护舱侧板2.2，支护舱侧板2.2的前端面与水平面夹角为钝角，支护舱侧板2.2的后部内侧表面之间固定连接有与支护舱侧板2.2垂直的支护舱后端板2.3，支护舱后端板2.3底面固定于支护舱底板2.1上。如图6所示：开挖支护舱2的两块支护舱侧板2.2的顶部分别铰接连接有一块支护舱挡土板2.4，两块支护舱挡土板2.4上分别开有相互配合的缺口，且两块支护舱挡土板2.4上分别开有相互对应的多个螺栓连接孔。两块支护舱挡土板2.4可通过螺栓固定形成将开挖支护舱2顶部封闭的顶板。如图1所示，两块支护舱挡土板2.4之间设置有竖直挡土板6，如图6所示，支护舱挡土板2.4的后端内侧沿高度方向间隔设有多个螺栓固定板7，螺栓固定板7上开有螺栓连接孔，竖直挡土板6的两侧分别通过螺栓8与螺栓固定板7连接，竖直挡土板6的底面不高于支护舱侧板2.2的顶面。

如图1—2、图4和图9所示，接舱前端板1.3的四个转角处分别固定有两个与廊道4对应向后顶推的顶推油缸9(管片拼装完成后，通过顶推油缸9推动掘进机向前运动)。

如图1和图4—5所示，管片拼装舱1的前端面的上下两侧分别固定连接有一块水平布置的第一密封板10，开挖支护舱2的后端面上部固定连接有一块水平布置的第二密封板11，第二密封板11位于管片拼装舱1上侧的第一密封板10上方，开挖支护舱2的底板位于管片拼装舱1下侧的第一密封板10下方，第二密封板11的底面和开挖支护舱2的底板顶面均固定有与第一密封板10贴合的止水橡胶圈12(避免外界的土方或杂物进入两块密封板之间，影响其相对转动)；开挖支护舱2的后端面四个转角处分别固定有第一固定支架13，管片拼装舱1的前端面四个转角处分别固定有与第一固定支架13正对的第二固定支架14，第一固定支架13和第二固定支架14内均固定有竖直圆柱15，第一固定支架13和第二固定支架14之间连接有双头油缸16，双头油缸16的两根油缸轴的端部套设于竖直圆柱15上。通过油缸轴的伸缩长度可调节管片拼装舱1和开挖支护舱2的相对位置，操作简单。

如图1和图3所示，拼装舱侧板1.2的顶部固定有可拆卸的龙门吊17(在拼装舱侧板1.2的顶部架设支腿29，将龙门吊17的支架固定在支腿29上)，如图1和图3所示，拼装舱底板1.1的后端上表面和定位框顶板3.2的底面均固定有密封钢丝刷18(在密封钢丝刷18的内侧填充密封油脂26密封管片外周与定位框内侧之间的缝隙，防止地下水进入管片拼装舱1。)，且拼装舱底板1.1的后端上表面和管片定位框3的内侧周向均设有密封油脂喷射口(通过油脂口向外喷出密封油脂26以确保管片25四周的密封)。管片定位框3的内部周向及拼装舱底板1.1的尾端均设有向后喷浆的出浆管(掘进机边向前移动，出浆管边出浆以完成廊道4的拼装，将出浆结构设置于管片定位框3内，不占用空间，进一步提高了掘进机的可操作性)。

如图1和图4所示，管片拼装舱1的后部上侧铰接连接有回填支护5。回填支护5包括垂直固定于管片拼装舱1的后端面的上部左右两侧的回填支护板5.1和固定连接两块回填支护板5.1的内侧表面的多根横撑5.2，回填支护板5.1的底面位于管片定位框3上方。

如图1和图4所示，支护舱后端板2.3的中部开有螺旋输送机安装孔19，支护舱后端板2.3的中部固定有封堵螺旋输送机安装孔19的临时封门20。

如图1、图4和图9所示所示开挖支护舱2的顶部和回填支护5的顶部分别固定有第一皮带输送机支座21和第二皮带输送机支座22，第一皮带输送机支座21和第二皮带输送机支座22上固定有用于回填土方的皮带输送机23。

本实用新型的工作过程是：

明挖模式(如图9所示)，包括以下步骤：

(1)、按图1的结构在始发基坑内组装掘进机；(2)、以拼装成型的首节廊道和始发反力架作为反力支撑，利用管片拼装舱1的顶推油缸9将掘进机整体向前推进；(3)、掘进机前端的开挖支护舱2顶入土体，在支护舱的临时支护下，地面的反斗挖掘机24开挖支护舱内土体；(4)、开挖支护舱2内部开挖后，管片拼装舱1内的顶推油缸9顶进，拼装成型的廊道4逐步脱出管片拼装舱1，同步注浆并填充廊道与土体之间形成的缝隙；(5)、当掘进机的推进距离满足下一环廊道拼装空间时，停止推进，并在管片拼装舱1内拼装下一环廊道；(6)、在掘进机向前顶进的同时，连接于管片拼装舱1尾部的回填支护5对已安装好的廊道4顶部两侧土体进行临时支护，并通过皮带输送机23在临时支护内同步进行回填、夯实，恢复路面。

当遇到特殊路段，无法采用明挖模式时，将掘进机转换成暗挖模式(如图8和图10所示)包括以下步骤：

(1)、打开临时封门20，安装螺旋输送机27，并在管片拼装舱1内安装管片拼装机28；(2)、将开挖支护舱2、管片拼装舱1两侧的可折叠挡土板向内侧平转90度折叠相互搭接并固定，使开挖支护舱2、管片拼装舱1由顶部敞开状态转变为封闭状态，并拆除回填支护5和竖直挡土板6；(3)、通过螺旋输送机27向前出土，利用顶推油缸9使掘进机前进，并利用管片拼装机28安装管片25；(4)、廊道拼装通过特殊区段后，停止掘进，在临时支护下开挖露出掘进机顶部；(5)、将开挖支护舱2和管片拼装舱1两侧呈封闭状态的折叠挡土板向外竖转90度，拆除螺旋输送机27、管片拼装机28，并再次安装竖直挡土板6和回填支护5；(6)、再次转换成明挖模式继续掘进。

本实用新型实现了基槽开挖、土方支护、廊道拼装成型、基槽回填的全流程同步机械化作业，并达到了短基坑，流水式移动施工的目的，占用道路长度短、时间短，通过明挖和暗挖模式的相互转换，有效规避了地下管路、市政设施及绿化的迁改问题，大大提高了工作效率，降低了成本。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构做任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。