一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机及隧道施工方法与流程

本发明涉及隧道掘进机，特别涉及一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机及隧道施工方法。

背景技术：

隧道工程处于地下，面临较高的防水考验，一般要求达到二级防水要求。对于重要隧道工程，如高铁隧道、水下隧道，要求达到一级防水要求，即滴水不漏。

随着经济技术的快速发展和城区环保要求的不断提高，城市隧道明挖法因阻断交通、扬尘污染大等缺点，已逐步被摈弃，盾构、TBM、顶管等工法越来越多地成为城市隧道施工的主流工法。

隧道掘进机施工不可避免地会出现停顿，造成隧道衬砌存在多种接缝，如盾构隧道管片环间接缝、纵向接缝，TBM隧道环向施工缝、拱墙与仰拱界面的施工缝等。同时，有时沿隧道纵向还会人为设置沉降缝。上述接缝的存在，削弱了隧道的防水能力，是目前掘进机隧道防水的重难点。

根据掘进机的类型不同，隧道防水存在很大的区别。如盾构隧道以管片自防水为主，接缝位置使用密封垫防水，TBM隧道在初衬和二衬之间设防排水板。

从隧道运营实践来看，隧道现有的防水措施无法满足隧道工程较高的防水要求。如盾构隧道施工管片存在的错台缺陷，削弱了接缝密封垫的防水效果。TBM隧道防水板铺设技术要求较高，经常出现锚杆刺破防水板，防水板搭接位置密封不严等缺陷，隧道长期运营后会出现渗漏水，严重影响隧道的正常运营。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机，以跟随掘进机的掘进在隧道衬砌外铺设环形防水膜，将地下水与隧道完全隔绝的隧道施工方法，彻底解决隧道渗漏水这一技术难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机，包括具有外环钢壳的隧道掘进机，其特征是：所述隧道掘进机的末端通过柔性连接装置连接环形防水膜铺设仓段，该环形防水膜铺设仓段具有与外环钢壳同轴的外环围壳、内环围壳，外环围壳与内环围壳之间形成环形腔室，内环围壳上设置作用于隧道衬砌结构外周壁的行走机构；所述环形腔室的前端为封闭端，后端为释放通道，封闭端与释放通道之间设置环形防水膜存放仓，释放通道内设置用于张紧环形防水膜的夹持装置和阻止地下水进入释放通道内的环向密封装置。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用上述带防水膜铺设仓段的隧道掘进机的隧道施工方法，该方法包括如下步骤：

①隧道掘进机由始发端破除始发端外墙向前掘进；

②待环形防水膜铺设仓段进入始发端外墙以内时，将环形防水膜从环形防水膜铺设仓段中向后拉出一段，其端口由固定环固定在发端外墙上；

③隧道掘进机向前掘进并拖带环形防水膜铺设仓段前移，同步施工隧道衬砌结构，并由释放通道同步释放出环形防水膜，沿隧道轴向对隧道衬砌结构形成全环包裹；

④由隧道掘进机的末端向隧道衬砌结构外周壁与环形防水膜铺设仓段内周壁之间的间隙内持续向后灌注间隙填充材料，隧道衬砌结构对间隙填充材料进行径向挤压，使释放出的环形防水膜与隧道围岩密贴。

本发明的有益效果是，隧道掘进机掘进施工时由环形防水膜铺设仓段末端同步释放环形防水膜，将地下水与隧道衬砌结构完全隔绝，杜绝渗漏水对隧道运营、设备和结构的影响，彻底解决隧道渗漏水这一技术难题；结构紧凑，易用施工；应用范围广，可用于盾构隧道、TBM隧道等。

附图说明

本说明书包括如下四幅附图：

图1是本发明一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机的结构示意图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图；

图3是本发明一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机的施工方法示意图。

图4是沿图3中B-B线的剖视图，即隧道断面图。

图中示出构件和对应的标记：隧道掘进机10、外环钢壳11、内环钢壳12、环形密封刷13、柔性连接装置14、加劲板15、环形防水膜铺设仓段20、外环围壳21、内环围壳22、环形防水膜存放仓23、夹持装置24、外滚筒组241、内滚筒组242、环向密封装置25、外密封环251、内密封环252、移动滚轮26、隧道衬砌结构30、环形防水膜31、间隙填充材料32、掘进机始发端33、固定环34。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1和图2，本发明一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机，包括具有外环钢壳的隧道掘进机，其特征是：所述隧道掘进机的末端通过柔性连接装置连接环形防水膜铺设仓段，该环形防水膜铺设仓段具有与外环钢壳同轴的外环围壳、内环围壳，外环围壳与内环围壳之间形成环形腔室，内环围壳上设置作用于隧道衬砌结构外周壁的行走机构；所述环形腔室的前端为封闭端，后端为释放通道，封闭端与释放通道之间设置环形防水膜存放仓，释放通道内设置用于张紧环形防水膜的夹持装置和阻止间隙填充材料进入释放通道内的环向密封装置。

参照图1和图2，所述行走机构为沿内环围壳22环向、轴向间隔设置的移动滚轮26，各移动滚轮26通过支座安装在内环围壳22的外壁上。

参照图1和图2，所述夹持装置24为沿释放通道环向间隔布设的滚筒组，各滚筒组包括一对外滚筒组241、内滚筒组242，作用于环形防水膜31外表面的外滚筒组241通过支座安装在外环围壳21的内周壁上，作用于环形防水膜31内表面的内滚筒组242通过支座安装在内环围壳22的外周壁上。所述环向密封装置25包括外密封环251和内密封环252，在环形防水膜31外表面与释放通道之间形成密封的外密封环251可拆卸安装在外环围壳21的内周壁上，在环形防水膜31内表面与释放通道之间形成密封的内密封环252可拆卸安装在内环围壳22的外周壁上。环形防水膜31压缩放置于环形防水膜存放仓23内，释放出的环形防水膜31在释放通道内被夹持于外滚筒组241与内滚筒组242之间，以及外密封环251和内密封环252之间，在张紧环形防水膜31的同时，防止地下水通过释放通道进入环形防水膜存放仓23内。

为防止隧道运营后不均匀沉降对环形防水膜31的拉扯，相同时间内环形防水膜31释放的长度应大于隧道掘进机10移动距离，确保环形防水膜31具备一定的冗余长度，以适应隧道的不均匀沉降变形。所述外滚筒组241、内滚筒组242中设置有电驱动装置和调速装置。通过电驱动装置可以加快并控制环形防水膜31的释放速度，进而控制的环形防水膜31的释放长度。

参照图1，所述柔性连接装置14沿环向间隔设置，其两端分别与隧道掘进机10的末端、环形防水膜铺设仓段20的前端铰接。柔性连接装置14通常可以采用链条，或者相邻连杆铰接的多连杆构件。

参照图1，所述隧道掘进机10的末段于其外环钢壳11以内设置与其同轴的内环钢壳12，外环钢壳11与内环钢壳12之间通过加劲板15连接为一体。所述内环钢壳12的外壁上轴向间隔设置环形密封刷13，环形密封刷13在内环钢壳12内周壁与隧道衬砌结构30外周壁之间形成密封，阻止间隙填充材料32进入隧道掘进机10内。

需要特别指出的是，本申请中所述“隧道掘进机10”是盾构隧道施工方法中的盾构机，或者是TBM隧道施工方法中的TBM隧道掘进机，或者是顶管隧道施工方法中的顶管机等。所述“隧道衬砌结构30”是预制管片拼装隧道衬砌，或者是全环模筑隧道衬砌等。所述“间隙填充材料32”是盾构隧道施工方法中的注浆浆液，或者是TBM隧道施工方法中的豆砾石等。

参照图3，本发明一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机的隧道施工方法，包括如下步骤：

①隧道掘进机10由始发端33破除始发端外墙向前掘进；

②待环形防水膜铺设仓段20进入始发端外墙以内时，将环形防水膜31从环形防水膜铺设仓段20中向后拉出一段，其端口由固定环34固定在发端外墙上；

③隧道掘进机10向前掘进并拖带环形防水膜铺设仓段20前移，同步施工隧道衬砌结构30，并由释放通道同步释放出环形防水膜31，沿隧道轴向对隧道衬砌结构30形成全环包裹；

④由隧道掘进机10的末端向隧道衬砌结构30外周壁与环形防水膜铺设仓段20内周壁之间的间隙内持续向后灌注间隙填充材料32，隧道衬砌结构30对间隙填充材料32进行径向挤压，使释放出的环形防水膜31与地隧道围岩密贴。

参照图4，环形防水膜31沿隧道轴向对隧道衬砌结构30形成全环包裹，将地下水与隧道衬砌结构完全隔绝，杜绝渗漏水对隧道运营、设备和结构的影响。

以上所述只是用图解说明本发明一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机及隧道施工方法的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。