用于超大地下空间施工的矩形曲线管幕施工方法与流程

本发明属于地下空间施工技术领域，尤其涉及一种用于超大地下空间施工的矩形曲线管幕施工方法。

背景技术：

随着我国城市化进程的迅速推进，城市土地资源日益紧张，为解决城市发展瓶颈，当前国家打造智慧城市、建设海绵城市的政策相继出台，构筑城市地下空间体系成为经济社会的发展重心。在地下空间的开发中，利用主路、闸道隧道，地铁隧道，人行通道等进行超大地下空间的改造日益广泛。在现有的施工技术中，传统管幕工法大多采用圆形管节，无法做到无缝拼接，需要借助注浆或冻结工艺来辅助形成水土阻隔帷幕。同时，存在着设备通用性、可靠性差的问题；部分管幕工法采用了矩形管节，但均为直线型，且不具备单向始发的能力，对于超大地下空间的开挖适应性较差，难以充分利用城市已有地下空间进行始发接收，改造能力受限。因此发明一种适应性强、稳定可靠、易于推广的超大地下空间施工的工法具有重要意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种工序简单、便于施工的用于超大地下空间施工的矩形曲线管幕施工方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于超大地下空间施工的矩形曲线管幕施工方法，包括以下步骤：

a.在拟建空间地段构筑两条基础隧道用作矩形曲线管幕掘进机的接收始发；或者利用已有隧道作为基础隧道用作矩形曲线管幕掘进机的接收始发；

b.利用矩形曲线管幕掘进机连通两条基础隧道，连通通道内设置矩形管节，形成上、下曲线管幕；

c.连接上、下曲线管幕，向基础隧道内的隧道空隙处填充砂浆，形成隧道密闭空间；

d.曲线管幕内部挖掘，二次衬彻后，隧道成型。

在上述技术方案中，步骤b中通过矩形曲线管幕掘进机的刀盘旋转切削土体完成矩形截面的仿形开挖，矩形管节固定连接在矩形曲线管幕掘进机后部，通过始发装置与顶推装置进行顶进，使两条基础隧道连通并形成横截面为矩形的连通通道。

在上述技术方案中，所述的矩形管节横截面呈矩形，其纵向与所述矩形曲线管幕掘进机具有相同的曲率，该矩形管节横向相对两侧分别设有与相邻矩形管节锁紧的凸榫和凹榫，所述矩形管节之间通过凸榫和凹榫实现无缝拼接，所述凸榫和凹榫分别沿着所述矩形管节的纵向分布。

在上述技术方案中，根据基础隧道的情况选择单向始发或者双向始发模式；当基础隧道不具备双向始发条件选择单向始发模式时，在一条基础隧道内设置顶推装置，在另一条基础隧道内设置接收装置，不具备接收条件时，在完成单次连通隧道的顶进作业后，回收矩形曲线管幕掘进机至始发井内重新始发，开始下一次连通隧道顶进作业；单次连通隧道顶进时，可以使用数量不等的矩形曲线管幕掘进机共同作业。

在上述技术方案中，回收矩形曲线管幕掘进机是通过所述矩形曲线管幕掘进机的可回收式结构实现的，所述可回收式结构包括辐条式圆形刀盘和驱动系统，所述刀盘的辐条内部顶端设有油缸驱动的可伸缩超挖刀，该刀盘与所述驱动系统前端连接，并在驱动系统的驱动下实现转动，所述驱动系统通过驱动座设在矩形曲线管幕掘进机的盾体内，所述驱动座上固定有限位油缸，所述盾体内壁上设有限位槽，当矩形曲线管幕掘进机进行工作时，所述限位油缸的活塞杆伸出并伸入所述限位槽内。

回收矩形曲线管幕掘进机的方法为：首先，将可伸缩超挖刀缩回到刀盘的辐条内，并将限位油缸的活塞杆缩回；其次，通过固定在驱动系统尾端的牵引绳将刀盘和所述驱动系统拉回，完成曲线管幕掘进机的回收。

本发明的有益效果是：1、本发明矩形曲线管幕施工方法，可以采用新开挖的隧道作为基础隧道，也可以采用已有的隧道作为基础隧道进行施工，基础隧道轴线可以呈任意夹角，基础隧道的选择灵活、多样，可以利用主路、闸道隧道，地铁隧道，人行通道等；

2、本发明的矩形关节通过凸榫和凹榫的迷宫式机械密封形成了水土阻隔帷幕，无需冻结或注浆工艺，施工工艺简单，安全可靠，便于施工，解决了常规圆形管幕施工工期长、成本高、可靠性差的问题。

附图说明

图1是本发明用于超大地下空间施工的矩形曲线管幕施工方法的流程图；

图2是矩形曲线管幕掘进机的施工示意图；

图3是矩形曲线管幕掘进机的可回收式结构的结构示意图；

图4是图3的左视结构示意图；

图5是相邻两矩形关节通过凸榫和凹榫连接的结构示意图；

图6是矩形曲线管幕的结构示意意图；

1、基础隧道，2、上曲线管幕，3、下曲线管幕，4、管幕连接，5、隧道空隙，6、二次衬彻，7、拟建空间地段，8、顶推装置，9、始发装置，10、矩形管节，11、矩形曲线管幕掘进机，12、接收装置。其中，101、始发隧道，102、接收隧道，1001、凸榫，1002、凹榫，111、刀盘，112、驱动系统，113、可伸缩超挖刀，114、驱动座，115、盾体，116、限位槽，117、限位油缸，118、出渣系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：参见图1、2，一种用于超大地下空间施工的矩形曲线管幕施工方法，包括以下步骤：

a.在拟建空间地段构筑两条基础隧道1用作矩形曲线管幕掘进机的接收始发；或者利用已有隧道作为基础隧道1用作矩形曲线管幕掘进机的接收始发；如图2所述，矩形曲线管幕掘进机在进行施工，使两条基础隧道1连通。

b.利用矩形曲线管幕掘进机11连通两条基础隧道1，采用顶推装置8将管幕掘进机以及与管幕掘进机固定连接的矩形管节10通过始发装置9顶进入连通通道内，形成上、下曲线管幕2、3；矩形管节10为分节顶进，当前一节管节完成顶进时，采用焊接方式连接下一节管节继续进行顶进；

c.连接上、下曲线管幕2.3，向基础隧道1内的隧道空隙处填充砂浆，形成隧道密闭空间；

d.曲线管幕内部挖掘，二次衬彻后，隧道成型。

其中，步骤b中通过矩形曲线管幕掘进机9的刀盘111旋转切削土体完成矩形截面的仿形开挖，同时对管幕机进行顶进，使两条基础隧道1连通并形成横截面为矩形的连通通道。

参见图5和图6，矩形管节横截面呈矩形，其纵向与所述矩形曲线管幕掘进机具有相同的曲率，该矩形管节横向相对两侧分别设有与相邻矩形管节10锁紧的凸榫1001和凹榫1002，所述矩形管节10之间通过凸榫1001和凹榫1002实现无缝拼接，所述凸榫1001和凹榫1002分别沿着所述矩形管节10的纵向分布。

根据基础隧道1的情况选择单向始发或者双向始发模式；当基础隧道1不具备双向始发条件选择单向始发模式时，在一条基础隧道内设置顶推装置8，在另一条基础隧道内设置接收装置11，不具备接收条件时，在完成单次连通隧道的顶进作业后，回收矩形曲线管幕掘进机9至始发井内重新始发，开始下一次连通隧道顶进作业；单次连通隧道顶进时，可以使用数量不等的矩形曲线管幕掘进机共同作业。

如图3和图4所示，所述矩形曲线管幕掘进机包含有盾体115、设置在盾体前部的刀盘111、与刀盘相连的驱动系统112以及出渣系统118，其可回收特性是通过曲线管幕掘进机的可回收式结构实现的，所述可回收式结构包括辐条式圆形刀盘111和驱动系统112，所述刀盘111的辐条内部顶端设有油缸驱动的可伸缩超挖刀113，该刀盘111与所述驱动系统112前端连接，并在驱动系统112的驱动下实现转动，所述驱动系统112通过驱动座114设在矩形曲线管幕掘进机11的盾体内，所述驱动座114上固定有限位油缸117，所述盾体内壁上设有限位槽116，当矩形曲线管幕掘进机11工作时，所述限位油缸117的活塞杆伸出并伸入所述限位槽116内。

回收矩形曲线管幕掘进机的方法为：首先，将可伸缩超挖刀113缩回到刀盘111的辐条内，并将限位油缸117的活塞杆缩回；其次，通过固定在驱动系统尾端的牵引绳将刀盘111和所述驱动系统112拉回，完成曲线管幕掘进机的回收。