一种顶盾机及顶盾施工方法

技术领域

本发明涉及开挖设备领域，特别涉及一种顶盾机及顶盾施工方法。

背景技术

本申请人申请的中国发明专利一种顶盾机（申请号202011256060.1）公开了一种顶盾机，包括依次设置的破岩设备、中盾和尾盾，所述中盾和所述尾盾之间设有推进油缸，所述尾盾中设有和所述尾盾轴向活动连接的转换环，所述转换环的前端和所述推进油缸的输出端相抵，所述转换环的后端和管片相抵，所述管片尾部设有主顶油缸。

已有的顶盾工法为顶盾机后面接转换环，先顶管模式，通过主顶油缸推动管节前进。当需要小半径转弯或顶力较大时，开始切换成盾构模式。盾构模式中采用盾构机自带推进油缸，借助已形成管片与土体间的摩擦阻力向前推进，然后通过拼装机拼装管片来完成每环的构筑，再由推进油缸实现整个顶盾机的掘进。

现有的顶盾工法固然较单一顶盾有不少优势，但同样存在问题。比如，长时间顶管时，由于尾刷始终处于被压，缺乏受力变化，容易发生塑性形变。而且，顶盾工法很大的优势在于无需做始发车站，而顶盾工法的始发井长度一般不超过10米，若机车组总长大于10米，下管片将会不太方便。

所以，针对现有技术存在的不足，有必要设计一种顶盾机及顶盾施工方法，以解决上述问题。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种顶盾机及顶盾施工方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种顶盾施工方法，包括以下步骤：

a.规划施工工段，将施工工段分为顶管工段和盾构工段；

b.于顶管工段的初端开设始发井，于始发井中放入后端连接有承插口的破岩设备，通过始发井中的主顶油缸顶进管片作用于承插口上，按规划管线进行顶管施工；

c.于顶管工段的末端，即盾构工段的初端开设转换井，于转换井中将所述破岩设备后端连接的承插口替换成尾盾，通过尾盾中的推进油缸顶进转换环作用于已形成的顶管隧道中的管片上，按规划管线进行盾构施工。

优选的技术方案为：所述破岩设备的尾端和所述承插口之间通过螺栓可拆卸固接。

优选的技术方案为：所述破岩设备的尾端和所述尾盾之间通过螺栓可拆卸固接。

一种顶盾机，包括如上所述的破岩设备、承插口和尾盾，所述破岩设备的后端根据施工工段选装承插口或尾盾，所述承插口和所述尾盾与所述破岩设备之间均通过螺栓可拆卸固接。

优选的技术方案为：所述尾盾中设有推进油缸和转换环，所述转换环设于所述尾盾的后端并与所述尾盾之间轴向活动连接，所述转换环的前端和所述推进油缸的输出端相抵，所述转换环的后端和已形成的顶管隧道中的管片相抵。

由于上述技术方案运用，本发明具有的有益效果为：

1.本申请提出的顶盾工法，在顶管时无需放入尾盾，极大的提高了尾刷的使用寿命，降低了施工中的止水成本，提高的施工的安全性与可靠性。

2.本申请提出的顶盾工法，与传统盾构相比，转换井相比传统始发井大为减小，大大降低始发成本。

3.本申请提出的顶盾工法，用已形成的顶管隧道代替始发车站，一方面与传统盾构相比，减小了制作车站的费用，另一方面与无转换井的顶盾工法相比，此工法对机车组的长度不设要求，去除了因机车组较长无法吊装管片的难点，降低施工难度，与机车组设计难度。

附图说明

图1为本发明示意图。

以上附图中，1、破岩设备；2、承插口；3、尾盾。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

如图1所示，为本发明提出的一种顶盾施工方法示意图。可知，本申请提出的顶盾机，包括破岩设备1、尾盾3和承插口2。在顶管工段，采用破岩设备1和承插口2配合始发车站（始发井），进行顶管掘进；在盾构工段，采用破岩设备1和尾盾3配合始发车站（已形成的顶管隧道），进行盾构掘进。

具体的，包括以下步骤：

a. 规划施工工段，将施工工段分为顶管工段和盾构工段；

b.顶管工段：开设始发井，放入尾端连接有承插口2的破岩设备1，进行顶管施工；

c.盾构工段：开设转换井，于转换井中将破岩设备1尾端的承插口2替换成尾盾3，进行盾构施工。

需要说明的是，破岩设备1的尾端通过可拆卸固接结构（螺栓）连接承插口2和尾盾3，以便拆卸安装。

顶管模式下，在始发井中设置主顶油缸（未标出），通过主顶油缸顶进管片作用于承插口2的尾端，以实现顶管掘进。

盾构模式下，将已形成的顶管隧道（借助顶管隧道中的管片与土体间的摩擦阻力）作为始发车站，通过尾盾3中的推进油缸顶进转换环作用于管片上，以实现盾构掘进。

本申请还涉及一种顶盾机，该顶盾机包括破岩设备1、承插口2和尾盾3，破岩设备1的后端根据施工工段选装承插口2或尾盾3，承插口2和尾盾3与破岩设备1之间均通过螺栓可拆卸固接。

尾盾3中设有推进油缸和转换环，转换环设于尾盾3的后端并与尾盾3之间轴向活动连接，转换环的前端和推进油缸的输出端相抵，后端和已形成的顶管隧道中的管片相抵。

本申请在顶管工段和盾构工段的切换处做一个小的转换井，开始顶管时，在破岩设备1的尾端连上承插口2顶进，在转换井中，卸下承插口2，换上尾盾3开始转换为盾构，已完成顶管的部分正好作为盾构的始发车站，吊装管片也不会收到井的大小的影响。

在超长距离盾构中，可设置多个转换井，更换尾刷，这样可以以极低的做井代价换取超长的施工距离。缩短了做井的工期，降低了施工的成本。

本申请创造性的提出采取转换井式顶盾工法，解决了原顶盾工法无法解决的尾刷塑性变形问题。拓宽了顶盾工法的适用性，提高了顶盾工法的安全性与可靠性。

所以，本发明具有以下优点：

1.本申请提出的顶盾工法，在顶管时无需放入尾盾，极大的提高了尾刷的使用寿命，降低了施工中的止水成本，提高的施工的安全性与可靠性。

2.本申请提出的顶盾工法，与传统盾构相比，转换井相比传统始发井大为减小，大大降低始发成本。

3.本申请提出的顶盾工法，用已形成的顶管隧道代替始发车站，一方面与传统盾构相比，减小了制作车站的费用，另一方面与无转换井的顶盾工法相比，此工法对机车组的长度不设要求，去除了因机车组较长无法吊装管片的难点，降低施工难度，与机车组设计难度。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神和技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。