1.本实用新型涉及联络通道顶管施工技术领域，具体涉及一种牵拉式顶管施工靠背系统。
背景技术：
2.城市地下空间经过多年的开发利用，浅层地下空间可利用资源越来越少，尤其是在城市中心区，地铁隧道埋深达到30米已非常常见，而且，地铁隧道越埋越深的趋势比较明显。深埋后意味着要面临更大的地下水压和更新、更复杂的地质条件，常规矿山法施工将越来越困难，以盾构法为代表的机械化施工隧道将越来越多。现行gb50157-2013《地铁设计规范》中规定“在城市轨道交通建设中，两条单线区间隧道之间，当隧道连贯长度大于600m时，应设联络通道”用作消防疏散。目前，联络通道等分支隧道普遍采用矿山法开挖，特别是在软土地层中，需通过注浆或冻结等工法对开挖周边一定范围进行加固，常规冷冻法存在“工期长、风险大、造价高”等问题，建设各方基本持能不选用尽量不选用的态度，而开发机械化施工装备和工法是地下工程工作者一直以来的不懈追求，机械化施工也是改善施工作业工人劳务强度、推动社会进行的必由之路。
3.联络通道采用机械法施工时，多采用机械顶管法，顶管施工必不可少存在后靠背系统，目前后靠背系统多采用顶推模式将推力作用至靠背后方。但在隧道内采用此方法，易造成盾构隧道结构应力、变形、管片接缝错台过大，破坏盾构隧道结构安全性，降低盾构隧道防水效果。
技术实现要素：
4.本实用新型目的在于提出一种牵拉式顶管施工靠背系统，以解决背景技术中所述的技术问题。
5.为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种牵拉式顶管施工靠背系统，包括加固机构、牵拉油缸、靠背机构和压力控制台，所述加固机构对应设置于始发洞口周侧盾构管片的背土侧，且加固机构将始发洞口周侧的若干片盾构管片连成一个整体，加固机构包括埋设在盾构管片背土侧的加固钢板，所述加固钢板埋入盾构管片混凝土内的一侧等间隔焊接有若干根锚固钢筋，且锚固钢筋浇筑在盾构管片的混凝土内，盾构管片位于始发洞口范围内的部分不设置加固钢板，始发洞口外侧的若干片盾构管片的加固钢板采用通缝拼装，并通过焊接固定的若干根纵向连杆和径向连杆形成一个整体，所述牵拉油缸设置有若干根，且若干根牵拉油缸以始发洞口的中心轴线为中心等间隔布设在始发洞口周侧的加固机构上，牵拉油缸为双头液压油缸，包括中部的缸体和两端的活塞杆，牵拉油缸水平设置，其两端分别通过牵拉支座固定安装在加固机构和靠背机构上，所述靠背机构对应设置于盾构隧道远离始发洞口的一侧，其靠近始发洞口的一侧壁面作为推进油缸的反撑面与推进油缸的固定端抵接相连，所述压力控制台通过连接管路与牵拉油缸和推进油缸相连，用于平衡牵拉油缸和推进油缸的压力。
7.优选地，所述靠背机构包括钢靠背、顶推油缸和撑靴，所述钢靠背一侧通过焊接固定的牵拉支座与牵拉油缸相连，另一侧通过若干根顶推油缸与撑靴相连，且撑靴远离顶推油缸的一侧设置为与对应位置的盾构管片相匹配的弧面，所述顶推油缸通过连接管路与压力控制台连接，用以补偿牵拉油缸和推进油缸之间的压力差值。
8.优选地，所述纵向连杆平行于盾构隧道的中心轴线方向设置，其杆体贴设在加固钢板上并横穿加固钢板的所有竖向拼缝，所述径向连杆垂直于盾构隧道的中心轴线方向设置，其杆体呈弧形并贴设在加固钢板上，且其杆体横穿加固钢板的所有水平拼缝。
9.优选地，所述牵拉支座包括拉结套筒、牵拉杆和拉结支座，所述拉结套筒开口一端固定设置在加固机构或靠背机构上，其筒体周侧与加固机构或靠背机构之间等间隔固定有若干片拉结肋板，其筒底中部开设有通孔，且通孔内穿设有牵拉杆，所述牵拉杆延伸至拉结套筒内侧的一端焊接固定有饼形的牵拉杆头，且牵拉杆头的尺寸大于拉结套筒筒底通孔的尺寸，牵拉杆远离拉结套筒的一端焊接固定有拉结支座，所述拉结支座呈u型，其u型槽内插设有牵拉油缸的活塞杆杆头，其u型槽槽壁位于活塞杆杆头的顶底两端，且其u型槽槽壁通过销轴与活塞杆杆头连接。
10.优选地，所述牵拉油缸设置有四根，四根牵拉油缸靠近始发洞口一端对应的四个牵拉支座分别布置在始发洞口外侧一矩形的四个角点上，且所述矩形的中心点位于始发洞口的中心轴线上。
11.优选地，靠近始发洞口一侧的四个牵拉支座上下为一组，每组牵拉支座之间架设有支撑立柱，所述支撑立柱竖向设置，其杆体端部通过销轴与焊接固定在拉结套筒上的连接座相连。
12.优选地，上方设置的两根牵拉油缸上设置有支撑斜杆，所述支撑斜杆一端通过销轴与缸体上的铰接座连接，另一端通过销轴与支撑立柱或靠背机构上的铰接座连接。
13.优选地，所述顶推油缸设有九根，九根顶推油缸按矩形阵列布设在钢靠背上，且位于矩形阵列中心位置的顶推油缸的中心轴线与始发洞口的中心轴线重合。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型结构设计新颖合理，通过以牵拉为主的靠背系统代替了传统方式中单纯依靠顶推模式将推力作用至靠背后方的靠背系统，并进一步设置了顶推为辅的补偿机制，实现了牵拉和顶推的有机结合，隧道管片分散受力，解决了盾构隧道结构应力、变形、管片接缝错台过大的问题，有效保证了盾构隧道结构的安全性和防水性。
附图说明
15.通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：
16.图1为本实用新型涉及的一种牵拉式顶管施工靠背系统在盾构隧道内沿盾构隧道横截面的结构示意图；
17.图2为本实用新型涉及的一种牵拉式顶管施工靠背系统的结构示意图；
18.图3为本实用新型涉及的一种牵拉式顶管施工靠背系统的加固机构在盾构隧道内沿盾构隧道纵截面的结构示意图；
19.图4为本实用新型涉及的一种牵拉式顶管施工靠背系统的加固钢板和锚固钢筋的
结构示意图；
20.图5为本实用新型涉及的一种牵拉式顶管施工靠背系统的使用方法的步骤一的结构示意图；
21.图6为本实用新型涉及的一种牵拉式顶管施工靠背系统的使用方法的步骤二的结构示意图；
22.图7为本实用新型涉及的一种牵拉式顶管施工靠背系统的使用方法的步骤三的结构示意图。
23.附图标记：1-盾构隧道、2-盾构管片、3-始发洞口、4-加固机构、401-加固钢板、402-锚固钢筋、403-纵向连杆、404-径向连杆、5-牵拉支座、501-拉结套筒、502-拉结肋板、503-牵拉杆头、504-牵拉杆、505-拉结支座、506-连接座、507-支撑立柱、6-销轴、7-牵拉油缸、701-缸体、702-活塞杆、8-支撑斜杆、9-铰接座、10-靠背机构、1001-钢靠背、1002-顶推油缸、1003-撑靴、11-油缸支架、12-推进油缸、13-连接管路、14-压力控制台、15-顶管机、16-轨道、17-台车、18-管节。
具体实施方式
24.在下文中，将参照附图描述本实用新型的一种牵拉式顶管施工靠背系统的实施例。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”、“外”、“横”、“纵”、“竖”、“立”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
27.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。下面结合图1-7，对本实用新型的优选实施例作进一步详细说明：
28.如图1-2所示，本实用新型优选的一种牵拉式顶管施工靠背系统，包括加固机构4、牵拉油缸7、靠背机构10和压力控制台14，如图3-4所示，所述加固机构4对应设置于始发洞口3周侧盾构管片2的背土侧，且加固机构4将始发洞口3周侧的若干片盾构管片2连成一个整体，加固机构4包括埋设在盾构管片2背土侧的3cm厚的加固钢板401，所述加固钢板401埋入盾构管片2混凝土内的一侧等间隔焊接有若干根直径22mm的锚固钢筋402，且锚固钢筋402浇筑在盾构管片2的混凝土内以防加固钢板401受拉后脱出盾构管片2，盾构管片2位于始发洞口3范围内的部分不设置加固钢板401，始发洞口3外侧的若干片盾构管片2的加固钢板401采用通缝拼装，并通过焊接固定的若干根纵向连杆403和径向连杆404形成一个整体，
所述纵向连杆403平行于盾构隧道1的中心轴线方向设置，其杆体贴设在加固钢板401上并横穿加固钢板401的所有竖向拼缝，所述径向连杆404垂直于盾构隧道1的中心轴线方向设置，其杆体呈弧形并贴设在加固钢板401上，且其杆体横穿加固钢板401的所有水平拼缝；
29.所述牵拉油缸7设置有四根，且牵拉油缸7采用双头液压油缸，四根牵拉油缸7以始发洞口3的中心轴线为中心等间隔布设在始发洞口3周侧的加固机构4上，牵拉油缸7水平设置，其两端分别通过牵拉支座5固定安装在加固机构4和靠背机构10上，四根牵拉油缸7靠近始发洞口3一端对应的四个牵拉支座5分别布置在始发洞口3外侧一矩形的四个角点上，且所述矩形的中心点位于始发洞口3的中心轴线上；
30.所述靠背机构10对应设置于盾构隧道1远离始发洞口3的一侧，其靠近始发洞口3的一侧壁面作为推进油缸12的反撑面与推进油缸12的固定端抵接相连，靠背机构10包括钢靠背1001、顶推油缸1002和撑靴1003，所述钢靠背1001为箱形结构，由3cm钢板制成，箱形结构内等间距放置250型号的工字钢作为加强肋板，钢靠背1001一侧通过焊接固定的牵拉支座5与牵拉油缸7相连，另一侧通过九根顶推油缸1002与撑靴1003相连，且撑靴1003远离顶推油缸1002的一侧设置为与对应位置的盾构管片2相匹配的弧面，九根顶推油缸1002按矩形阵列布设在钢靠背1001上，且位于矩形阵列中心位置的顶推油缸1002的中心轴线与始发洞口3的中心轴线重合，所述顶推油缸1002通过连接管路13与压力控制台14连接，用以补偿牵拉油缸7和推进油缸12之间的压力差值；
31.所述牵拉支座5包括拉结套筒501、牵拉杆504、拉结支座505和支撑立柱507，所述拉结套筒501开口一端固定设置在加固钢板401或钢靠背1001上，其筒体周侧与加固钢板401或钢靠背1001之间等间隔固定有六片拉结肋板502，其筒底中部开设有通孔，且通孔内穿设有牵拉杆504，所述牵拉杆504延伸至拉结套筒501内侧的一端焊接固定有饼形的牵拉杆头503，且牵拉杆头503的尺寸大于拉结套筒501筒底通孔的尺寸，牵拉杆504远离拉结套筒501的一端焊接固定有拉结支座505，所述拉结支座505呈u型，其u型槽内插设有牵拉油缸7的活塞杆702杆头，其u型槽槽壁位于活塞杆702杆头的顶底两端，且其u型槽槽壁通过销轴6与活塞杆702杆头连接，靠近始发洞口3一侧的四个牵拉支座5上下为一组，每组牵拉支座5之间架设有支撑立柱507，所述支撑立柱507竖向设置，其杆体端部通过销轴6与拉结套筒501上的连接座506相连，为提高牵拉油缸7的稳定性，上方设置的两根牵拉油缸7上设置有支撑斜杆8，所述支撑斜杆8一端通过销轴6与缸体701上的铰接座9连接，另一端通过销轴6与支撑立柱507或钢靠背1001上的铰接座9连接；
32.所述压力控制台14内置plc控制电脑并带有显示屏，分别通过连接管路13与各根牵拉油缸7、顶推油缸1002和推进油缸12连接，显示屏分别显示每根油缸的油压、油温及拉力或推力，plc控制电脑可平衡推进油缸12压力和牵拉油缸7压力，若牵拉油缸7压力不足以平衡推进油缸12压力时，则通过plc控制电脑分析，增加顶推油缸1002压力进行补偿。
33.如图5-7所示，本实用新型还提供了上述一种牵拉式顶管施工靠背系统的使用方法，包括如下步骤：步骤一，在盾构隧道1内铺设轨道16，通过台车17将顶管机15安装就位（台车17上配备了顶管施工所需的液压系统、渣土改良系统、压缩空气系统、变压器、冷却水系统、吊运系统、注脂系统、注浆系统、操作室、膨润土系统以及压力控制台14），通过加固机构4将始发洞口3周侧盾构管片2加固成一个整体，并安装牵拉油缸7、靠背机构10、油缸支架11和推进油缸12；
34.步骤二，在收缩状态的推进油缸12前端安放第一节管节18，启动推进油缸12顶进管节18的同时启动牵拉油缸7，并通过压力控制台14调整牵拉油缸7的压力保持牵拉油缸7和推进油缸12的压力平衡，当推进油缸12的推进行程达到一节管节18的长度后，收缩推进油缸12并安放第二节管节18，顶进第二节管节18并平衡牵拉油缸7和推进油缸12的压力，重复推进管节18、收缩推进油缸12、安放下一节管节18的操作直至顶管机15前端行进至始发洞口3位置的盾构管片2背土面位置；
35.步骤三，顶管机15切削盾构管片2混凝土并进入土体内（为防止盾构管片2内部配筋影响顶管机15正常运行，始发洞口3处的盾构管片2内部钢筋采用玻璃纤维筋代替），继续重复推进管节18、收缩推进油缸12、安放下一节管节18的操作，当牵拉油缸7的压力不足以平衡推进油缸12的压力时，通过压力控制台14启动顶推油缸1002将撑靴1003顶进并贴合到掘进方向反方向一侧的盾构管片2上，调整顶推油缸1002的压力使牵拉油缸7与顶推油缸1002的压力之和与推进油缸12的压力保持平衡，直至完成联络通道的顶管施工。
36.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。