一种叠线段盾构隧道支撑设备及其使用方法与流程

本发明涉及隧道地下工程施工，特别涉及一种叠线段盾构隧道支撑设备及其使用方法。

背景技术：

1、越来越多的公路隧道、地铁隧道采用盾构法施工，盾构法施工隧道具有快速、安全、优质、环保、文明施工等诸多优势，逐渐成为各类使用方法的首选。盾构隧道由若干环管片组成，每环隧道管片一般由6个管片拼装而成。在场地限制的位置，两条盾构隧道无法左右并排设计时,一般设计为上下叠线的形式，即叠线段盾构隧道，施工时先施工下方盾构隧道,后施工上方盾构隧道，如图1所示，上方盾构隧道210位于下方盾构隧道220的上方，下方盾构隧道220由若干个第一管片10组成，在上方盾构隧道210盾构施工过程中由于盾构机8掘进、出土、注浆等作业均会引起下方盾构隧道220周边土体的变形，势必打破下方盾构隧道220原有的受力平衡系统，致使下方盾构隧道220的第一管片10结构存在一定的变形，存在安全质量隐患；但是传统方法为在下方盾构隧道220中使用一个钢架支撑，设计复杂笨重，不仅耗材量大且安装拆卸复杂，重复利用率低，为一次性使用装置，增加了大量支撑费用投入；对下方盾构隧道220的第一管片10存在一定破坏、不能适应不同半径下方盾构隧道220，适应性低、安装和拆除困难、自动化程度低，工效低、成本高。

2、如中国专利：cn110030005a公开了一种盾构隧道轻型保圆支撑体系，但该装置使用时，该专利装置为只能支撑一次，重复使用时需拆除装置重新安装使用，导致重复利用效率低下；同时该专利只能适用普通盾构隧道，对于如叠线段盾构隧道管片应力、变形更为复杂情况下没有进行相应设计，导致对于叠线段盾构隧道针对性不强；并且该专利装置因为调节范围小，所以对于各半径盾构隧道适用性不强；该专利为纯机械结构自动化程度低；该专利使用方法还存在着全程需人工操作导致效率低下的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对叠线段盾构隧道的上方盾构隧道施工过程中容易使下方盾构隧道盾构的管片产生扰动或变形，且现有支撑装置适应性差、调节范围小的问题，提供一种叠线段盾构隧道支撑设备及其使用方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种叠线段盾构隧道支撑设备，包括钢架、支撑装置和走行装置，所述支撑装置连接在所述钢架上，所述走行装置设置在所述钢架底部，所述支撑装置用于抵接第一管片，且所述支撑装置能够沿第一管片的径向伸缩，所述钢架能够通过所述走行装置沿第一管片纵向行走。

4、本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备，包括钢架、支撑装置和走行装置，支撑装置连接在钢架上，走行装置设置在钢架底部，支撑装置用于抵接下方盾构隧道的第一管片，且支撑装置能够沿第一管片的径向伸缩，使支撑装置能够更好的与第一管片抵紧，同时由于支撑装置能够沿第一管片的径向伸缩，使支撑装置能够运用于不同半径盾构隧道，进而使本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备的使用范围更广，利用价值更高，进一步地，钢架能够通过走行装置沿第一管片纵向行走，从而使本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备能够沿第一管片纵向行走，即沿下方盾构隧道纵向行走，与现有技术中的固定位置的支撑结构相比，由于本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备能够沿下方盾构隧道纵向行走，在支撑完一个指定位置后，通过走行装置能够移动到下一个指定位置进行支撑，从而实现了重复利用，极大的降低了施工成本，同时由于本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备能够沿下方盾构隧道行走，使得其安拆极为方便，如安装时先在较宽位置进行支撑设备安装，然后支撑设备再通过走行装置行驶至下方盾构隧道的指定位置进行支撑，支撑完成后再通过走行装置驶出下方盾构隧道，本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备，能够很好地在叠线段隧道盾构施工过程中对下方盾构隧道的变形进行有效控制，对于保证盾构施工安全、确保下方盾构隧道的正常通行能力、结构安全以及周边工程的顺利建设具有重要价值。

5、优选地，所述支撑装置包括若干支撑组件，所有所述支撑组件周向布置，所述支撑组件与所述钢架相连接，所述支撑组件的一端抵接在第一管片上，且所述支撑组件能够沿第一管片的径向伸缩。通过支撑组件来抵接第一管片，并通过支撑组件能够沿第一管片的径向伸缩来使支撑组件能够与第一管片更好的抵紧，同时也通过支撑组件能够沿第一管片的径向伸缩来适应不同直径的管片，从而适用于不同直径的盾构隧道，进一步地，所有所述支撑组件周向布置，从而能够多点的抵接支撑第一管片，支撑效果更好。

6、优选地，所述支撑组件包括支撑钢管，所述支撑钢管的一端设置有支撑丝杆，所述支撑丝杆用于抵接第一管片。由于支撑丝杆能够伸长或缩短，在支撑丝杆抵接第一管片时，通过控制支撑丝杆的伸长或缩短，来有效支撑第一管片，实现对下方盾构隧道的变形控制，如支撑丝杆伸长时支顶下方盾构隧道的第一管片内壁，并施加压力，实现对下方盾构隧道的有效支顶。

7、优选地，所述支撑组件还包括调节装置，所述调节装置用于自动调节所述支撑丝杆的伸缩量。通过调节装置来实现支撑丝杆的自动化调整，如当第一管片的受压变形，使支撑丝杆被压缩超过限值时，通过调节装置来调节支撑丝杆伸长，来对第一管片进行支撑，达到自动控制第一管片变形的目的。

8、优选地，所述支撑组件还包括限位钢管，所述限位钢管固定在所述钢架上，所述支撑钢管穿过所述限位钢管并抵接第一管片。通过设置限位钢管来对支撑钢管起到限位作用，从而使支撑钢管更好地对第一管片进行抵接支撑，同时限位钢管对支撑钢管起到定位效果，并承受支撑钢管、支撑丝杆的自身重力，把支撑钢管、支撑丝杆的自身重力传给钢架。

9、优选地，所述支撑装置还包括交点连接钢圆盘，所述支撑钢管的一端与所述交点连接钢圆盘插销连接，所述支撑钢管的另一端穿过所述限位钢管并抵接第一管片，且所述支撑钢管沿所述交点连接钢圆盘的周向均匀对称布置。由于支撑钢管穿过限位钢管并与交点连接钢圆盘通过插销的方式连接，在实际操作过程中，将支撑钢管与交点连接钢圆盘插销处松开，从而便于将支撑钢管从限位钢管上抽出，进而便于安装和拆卸支撑钢管，在支撑钢管安装和损坏时需要更换都极为方便，同时，通过设置限位钢管，能够增加支撑钢管的支撑刚度，减小支撑钢管受压后的变形程度，使支撑钢管更好的进行支撑第一管片；并且支撑钢管沿交点连接钢圆盘的周向均匀对称布置，即使支撑组件沿交点连接钢圆盘的周向均匀对称布置，使对称布置的一对支撑组件受到的压力相互抵消，使支撑装置在对下方盾构隧道支撑过程中，对称布置的的支撑组件受到第一管片的压力相互抵消，减小钢架承受支撑装置在对第一管片支撑过程中产生的压力，来减少了钢架的受力，从而减少支撑设备的变形，进而有效减少钢架的用钢量，节省支撑设备的制造成本。

10、优选地，所述走行装置包括车轮、轨枕和轨道，所述车轮连接在所述钢架底部，所述轨枕设置在第一管片底部，所述轨道纵向铺设在所述轨枕上，所述电动车轮能够沿所述轨道纵向行走。通过走行装置来带到支撑设备在下方盾构隧道内行走，使支撑设备能够行驶到不同的指定位置来对下方盾构隧道进行有效支撑，从而实现了支撑设备的重复利用，极大的降低了施工成本，同时由于支撑设备具有行走能力，也便于支撑设备的安拆和后续的维修等。

11、优选地，还包括抬升控制器，所述抬升控制器连接在所述钢架底部，所述抬升控制器能够竖向伸缩。通过在钢架设置能够竖向伸缩的抬升控制器，从而实现支撑设备的竖向高度调整，通过抬升控制器来调整支撑设备的竖向高度，便于支撑设备在支撑装置支撑第一管片与走行装置沿第一管片行走之间的转换，即便于支撑设备在支撑状态和行走状态之间的转换。

12、优选地，所述钢架包括若干个纵向相连的钢骨架，每个所述钢骨架侧面均设置有所述支撑装置。通过在每个钢骨架侧面均设置有支撑装置，从而在纵向方向对第一管片进行多点位支撑。

13、本发明还公开了一种叠线段盾构隧道支撑设备的使用方法，包括本技术所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备，还包括如下步骤：

14、步骤一：在下方盾构隧道内安装所述轨枕和所述轨道：先确定上方盾构隧道施工时对下方盾构隧道产生影响的起始位置，从该起始位置沿上方盾构隧道的掘进方向铺设所述轨枕、所述轨道；

15、步骤二：在下方盾构隧道内安装所述支撑设备：在所述轨道上安装三部所述支撑设备，按上方盾构隧道掘进方向的前后顺序将三部所述支撑设备分为第一设备、第二设备和第三设备；

16、步骤三：进行所述支撑设备初次支撑：将所述第一设备移动至下方盾构隧道内的起始位置，相邻两部所述支撑设备的净距为单环第一管片纵向长度的整数倍，所述第一设备移动到起始位置后进行制动，然后启动每部所述支撑设备的所述抬升控制器，使每部所述支撑设备抬升，每部所述支撑设备抬升完成后，启动每部所述支撑设备的所述支撑装置对第一管片进行支撑，完成所述支撑设备初始支撑；

17、步骤四：上方盾构隧道盾构掘进至所述第一设备中点后停止：在所述支撑设备初次支撑的条件下，上方盾构隧道的盾构机掘进至盾构刀盘到达所述第一设备的中间位置后停止，并发出停机信号；

18、步骤五：将三部所述支撑设备前移一个盾构掘进步距后再次支撑：每部所述支撑设备接收到盾构掘进到达所述第一设备中点的停机信号后，依次先后自动完成所述第一设备、所述第二设备和所述第三设备移动一个盾构掘进步距并完成再次支撑，其中，每次只移动一部所述支撑设备，即每次只有一部所述支撑设备处于卸载状态，另外两部所述支撑设备处于支撑状态；

19、步骤六：循环掘进与支撑：上方盾构隧道中的盾构机掘进一个盾构掘进步距后停止，所述支撑设备的所述第一设备、所述第二设备和所述第三设备依次先后卸载、前移、支撑，如此循环掘进与支撑，直到叠线段的上方盾构隧道施工完成；

20、步骤七：上方盾构隧道施工完成后拆除所有所述支撑设备，重复用于其他隧道施工。

21、本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备的使用方法，在叠线段盾构隧道的上方盾构隧道施工时，利用支撑设备反复支撑下方盾构隧道的第一管片管片和支撑设备分部前移，利用较短的支撑设备完成长距离叠下方盾构隧道的支护，实现上方盾构隧道的安全掘进，确保下方盾构隧道受上方盾构隧道盾构施工影响区域始终得到有效支撑，防止下方盾构隧道的第一管片变形或破坏，进一步地，在下方盾构隧道内沿上方盾构隧道掘进方向布置的三部支撑设备，为提高支撑设备使用效率与经济性，设计为三部支撑设备车组合使用，以增加支撑设备在支撑与移动时下方盾构隧道的结构稳定性，在下方盾构隧道内沿上方盾构隧道掘进方向布置的三部支撑设备，三部支撑设备分别为第一设备、第二设备、第三设备，相邻支撑设备之间保持一定距离，实现支撑设备对下方盾构隧道的支撑和上方盾构隧道的盾构机掘进的交替循环作业，且支撑设备前移时第一设备、第二设备、第三设备依次卸载、前移与支撑，实现在两车在支撑状态时前移另一辆车，确保下方盾构隧道管片始终处于支撑状态，有效保持下方盾构隧道的稳定、不变形，也确保上方盾构隧道的施工安全。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果：

23、1.本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备，包括钢架、支撑装置和走行装置，支撑装置设置在钢架上，走行装置连接在钢架底部，支撑装置用于抵接下方盾构隧道的第一管片，且支撑装置能够沿第一管片的径向伸缩，使支撑装置能够更好的与第一管片抵紧，同时由于支撑装置能够沿第一管片的径向伸缩，使支撑装置能够运用于不同半径盾构隧道，进而使本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备的使用范围更广，利用价值更高，进一步地，钢架能够通过走行装置沿第一管片纵向行走，从而使本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备能够沿第一管片纵向行走，即沿下方盾构隧道纵向行走，与现有技术中的固定位置的支撑结构相比，由于本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备能够沿下方盾构隧道纵向行走，在支撑完一个指定位置后，通过走行装置能够移动到下一个指定位置进行支撑，从而实现了重复利用，极大的降低了施工成本，同时由于本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备能够沿下方盾构隧道行走，使得支撑设备安拆极为方便，如安装时先在较宽位置进行支撑设备安装，然后支撑设备再通过走行装置行驶至下方盾构隧道的指定位置进行支撑，支撑完成后再通过走行装置驶出下方盾构隧道，本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备，能够很好地在叠线段隧道盾构施工过程中对下方盾构隧道的变形进行有效控制，对于保证盾构施工安全、确保下方盾构隧道的正常通行能力、结构安全以及周边工程的顺利建设具有重要价值。

24、2.本发明所述的一种叠线段盾构隧道支撑设备的使用方法，在叠线段盾构隧道的上方盾构隧道施工时，利用支撑设备反复支撑下方盾构隧道的第一管片管片和支撑设备分部前移，利用较短的支撑设备完成长距离叠下方盾构隧道的支护，实现上方盾构隧道的安全掘进，确保下方盾构隧道受上方盾构隧道盾构施工影响区域始终得到有效支撑，防止下方盾构隧道的第一管片变形或破坏，进一步地，为提高支撑设备使用效率与经济性，设计为三部支撑设备车组合使用，以增加支撑设备在支撑与移动时下方盾构隧道的结构稳定性，在下方盾构隧道内沿上方盾构隧道掘进方向布置的三部支撑设备，三部支撑设备分别为第一设备、第二设备、第三设备，相邻支撑设备之间保持一定距离，实现支撑设备对下方盾构隧道的支撑和上方盾构隧道的盾构机掘进的交替循环作业，且支撑设备前移时第一设备、第二设备、第三设备依次卸载、前移与支撑，实现在两车在支撑状态时前移另一辆车，确保下方盾构隧道管片始终处于支撑状态，有效保持下方盾构隧道的稳定、不变形，也确保上方盾构隧道的施工安全。