城市下穿隧道预制装配化施工方法及预制拼装掘进机技术

本发明专利技术提供一种城市下穿隧道预制装配化施工方法及预制拼装掘进机，将整个下穿隧道分为第一半幅和第二半幅，其中框架段中墙位于先施工的半幅；在第一半幅浅船槽段施工完毕后，以预制拼装掘进机依次施工深船槽段、框架段和另一端的深船槽段；下穿隧道的第一半幅施工完成后，再以预制拼装掘进机施工下穿隧道的第二半幅；通过以上步骤实现城市下穿隧道预制装配化施工。预制拼装掘进机分为第一半幅掘进机和第二半幅掘进机；预制拼装掘进机的前部为掘进仓，后部为拼装仓；第二半幅掘进机顶推箱梁一侧设有挡土板，另一侧设有截短挡土板。分幅施工方案可减小对路面的占用，减小交通拥堵，采用优化的移动预制拼装掘进机实现施工精细化。提高施工效率。

【技术实现步骤摘要】
城市下穿隧道预制装配化施工方法及预制拼装掘进机
本专利技术涉及预制装配式构建物施工领域，特别是一种城市下穿隧道预制装配化施工方法及预制拼装掘进机。
技术介绍
随着经济的发展，城市车辆的数量呈爆发式增长，在一定时间和区域内，现有的交通环境网无法满足城市发展需求，造成交通拥堵。为解决这一问题，在城市干道节点上越来越多地采用立体交通形式，合理利用城市不同层次的空间，多设置高架桥或者城市下穿隧道。与高架桥或者其他方式相比，下穿隧道具有机动车不受干扰、快速通过、地面仍保留原有交通转化的功能、对周边景观影响较小等优点，近年在城市道路建设中逐渐增多，特别是在城市较为拥堵的十字路口或交叉口地段的运用十分普遍。传统的城市下穿隧道的施工方法以明挖现浇施工为主，明挖法施工多设置基坑支护以及隔水帷幕，施工时间长、占用道路宽、现浇施工噪音较大，现场施工垃圾多，碳排量大，对居民和建筑的影响大、下穿隧道结构现浇混凝土质量得不到保证，综合施工成本高的缺点。现有技术中也有采用装配式的下穿隧道方案，能够在工厂内对相关构件进行预制，然后在现场安装，例如中国专利文献CN107989065A和CN207297009U即记载了一种预制拼装的下穿隧道。中国专利文献CN107653890A记载了一种下穿隧道的移动式支护结构，能够用于下穿隧道的掘进施工，施工时间短，占用道路较窄，但是该结构的导向板装置控制较为困难，主要表现在导向板的传动结构使角度保持较为困难。转向精度控制难度较高。在实际施工过程中，还存在挡土板对预制构件的装配造成干涉的问题，影响现场的拼装施工。当地面下存在不均匀的土层，例如原土层、硬岩和回填混凝土共存的地质条件下，掘进精度和效率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种城市下穿隧道预制装配化施工方法及预制拼装掘进机，为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种城市下穿隧道预制装配化施工方法，包括以下步骤：s1、将整个下穿隧道分为第一半幅和第二半幅，其中框架段中墙位于先施工的半幅；s2、在第一半幅浅船槽段施工完毕后，以预制拼装掘进机依次施工深船槽段、框架段和另一端的深船槽段；在预制拼装掘进机设有多个顶推油缸装置，顶推油缸装置顶在先施工完毕的混凝土构建物上，利用反力推进预制拼装掘进机前进；s3、下穿隧道的第一半幅施工完成后，再以预制拼装掘进机施工下穿隧道的第二半幅；通过以上步骤实现城市下穿隧道预制装配化施工。优选的方案中，预制拼装掘进机的前部为掘进仓，后部为拼装仓，在拼装仓拼装框架段和深船槽段各个预制构件组装下穿隧道。优选的方案中，所述的预制拼装掘进机分为第一半幅掘进机和第二半幅掘进机；第一半幅掘进机结构为：顶推箱梁上设有多个顶推油缸装置，顶推箱梁两侧设有挡土板，挡土板延伸至顶推箱梁的水平面投影之外；第二半幅掘进机结构为：顶推箱梁上设有多个顶推油缸装置，顶推箱梁一侧设有挡土板，另一侧设有截短挡土板，截短挡土板位于靠近框架段中墙的一侧，截短挡土板位于拼装仓的位置缺失，挡土板延伸至顶推箱梁的水平面投影之外，截短挡土板的前端延伸至顶推箱梁的水平面投影之外。优选的方案中，第二半幅掘进机中，在靠近截短挡土板的顶推油缸装置的端头设有顶推型钢梁，用于将推力传递到深船槽段或框架段。优选的方案中，在顶推箱梁的底部靠近掘进仓的一侧设有上下导向板装置；在挡土板和截短挡土板的前部设有多个破岩装置，所述的破岩装置上设有液压激振装置；顶推油缸装置的端头设有球形端头，球形端头上设有旋转驱动装置，球形端头与球窝座连接，球窝座与顶推部螺纹连接，以自适应顶推方向变化和调节顶推行程。一种用于上述城市下穿隧道预制装配化施工方法的预制拼装掘进机，预制拼装掘进机分为第一半幅掘进机和第二半幅掘进机；预制拼装掘进机的前部为掘进仓，后部为拼装仓；第一半幅掘进机结构为：顶推箱梁上设有多个顶推油缸装置，顶推箱梁两侧设有挡土板，挡土板延伸至顶推箱梁的水平面投影之外；第二半幅掘进机结构为：顶推箱梁上设有多个顶推油缸装置，顶推箱梁一侧设有挡土板，另一侧设有截短挡土板，截短挡土板位于靠近框架段中墙的一侧，截短挡土板位于拼装仓的位置缺失，挡土板延伸至顶推箱梁的水平面投影之外，截短挡土板的前端延伸至顶推箱梁的水平面投影之外。优选的方案中，在挡土板和截短挡土板的顶部设有可升降的挡板，挡板的顶部设有顶升梁，在顶升梁与挡土板和截短挡土板的顶部之间设有多个导向杆和至少一个顶升油缸。优选的方案中，第二半幅掘进机中，在靠近截短挡土板的顶推油缸装置的端头设有顶推型钢梁，用于将推力传递到深船槽段或框架段。优选的方案中，在挡土板和截短挡土板的前部设有多个破岩装置，破岩装置的前端设有楔形的尖端，破岩装置上设有液压激振装置。优选的方案中，在顶推箱梁的底部靠近掘进仓的一侧设有多个上下导向板装置；上下导向板装置中，导向板通过轴与顶推箱梁连接，导向板上设有摆动齿轮，摆动齿轮与蜗轮转动组件连接，蜗轮转动组件与蜗杆啮合连接，蜗杆与液压马达连接，用于调节导向板的倾角，并锁定导向板的角度；顶推油缸装置的端头设有球形端头，球形端头上设有旋转驱动装置，所述的旋转驱动装置中，液压马达与蜗轮蜗杆机构连接，蜗轮蜗杆机构与球形端头连接，球形端头与球窝座连接，球窝座与顶推部螺纹连接，以自适应顶推方向变化和调节顶推行程。本专利技术提供的一种城市下穿隧道预制装配化施工方法及预制拼装掘进机，通过采用以上的方案，预制装配化结构可实现工厂化作业，构件的产量有保证。采用现场拼装作业，施工进度快，预制构件的生产精度和养护条件较现浇好，能够确保构件质量，预制构件的尺寸控制严格，可提高施工精度。预制构件的混凝土使用量可以严格控制，减少浪费，满足低碳节能要求。预制拼装减少土方开挖量及运输量，减少湿混凝土运输量，有利于保护城市环境。预制装配化作业减少人工作业量，降低工人劳动强度，减少工人现浇施工时的安全风险。分幅施工方案可减小对路面的占用，减小交通拥堵，采用优化的移动预制拼装掘进机实现施工智能化，精细化。减少基坑支护，提高施工效率。优化的预制拼装掘进机克服了现有的不足之处，设置的破岩装置，能够通过液压激振装置破碎岩体，避免出现影响掘进效率的问题，改进的上下导向板装置的传动机构，能够较好的保持导向角度。改进的转向方案，能够通过微调每个顶推油缸装置的行程，精确控制预制拼装掘进机的转向，根据每半幅下穿隧道设置不同结构的预制拼装掘进机，能够克服装配后的构件对掘进施工的干涉，提高施工效率。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术中在第一半幅开始施工时的俯视示意图。图2为本专利技术中在第一半幅即将完成施工时的俯视示意图。图3为本专利技术中在第二半幅开始施工时的俯视示意图。图4为本专利技术中在第二半幅即将完成施工时的俯视示意图。图5为施工完成的下穿隧道俯视示意图。图6为本专利技术中预制拼装掘进机的主视图。图7为本专利技术中预制拼装掘进机的右视图。图8为本专利技术中预制拼装掘进机中第一半幅掘进机的俯视图。图9为本专利技术中预制拼装掘进机中第二半幅掘进机的俯视图。图10为图8中B处的局部放大示意图。图11为图8中C处的局部放大示意图。图12为本专利技术中上下导向板装置的传动机构示意图。图中：浅船槽段1，深船槽段2，框架段3，框架段中墙31，深船槽段临时型钢4，预制拼装掘进机5，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市下穿隧道预制装配化施工方法，其特征是包括以下步骤：s1、将整个下穿隧道分为第一半幅和第二半幅，其中框架段中墙（31）位于先施工的半幅；s2、在第一半幅浅船槽段（1）施工完毕后，以预制拼装掘进机（5）依次施工深船槽段（2）、框架段（3）和另一端的深船槽段（2）；在预制拼装掘进机（5）设有多个顶推油缸装置（6），顶推油缸装置（6）顶在先施工完毕的混凝土构建物上，利用反力推进预制拼装掘进机（5）前进；s3、下穿隧道的第一半幅施工完成后，再以预制拼装掘进机（5）施工下穿隧道的第二半幅；通过以上步骤实现城市下穿隧道预制装配化施工。

【技术特征摘要】
1.一种城市下穿隧道预制装配化施工方法，其特征是包括以下步骤：s1、将整个下穿隧道分为第一半幅和第二半幅，其中框架段中墙（31）位于先施工的半幅；s2、在第一半幅浅船槽段（1）施工完毕后，以预制拼装掘进机（5）依次施工深船槽段（2）、框架段（3）和另一端的深船槽段（2）；在预制拼装掘进机（5）设有多个顶推油缸装置（6），顶推油缸装置（6）顶在先施工完毕的混凝土构建物上，利用反力推进预制拼装掘进机（5）前进；s3、下穿隧道的第一半幅施工完成后，再以预制拼装掘进机（5）施工下穿隧道的第二半幅；通过以上步骤实现城市下穿隧道预制装配化施工。2.根据权利要求1所述的一种城市下穿隧道预制装配化施工方法，其特征是：预制拼装掘进机（5）的前部为掘进仓（53），后部为拼装仓（54），在拼装仓（54）拼装框架段（3）和深船槽段（2）各个预制构件组装下穿隧道。3.根据权利要求2所述的一种城市下穿隧道预制装配化施工方法，其特征是：所述的预制拼装掘进机（5）分为第一半幅掘进机（51）和第二半幅掘进机（52）；第一半幅掘进机（51）结构为：顶推箱梁（10）上设有多个顶推油缸装置（6），顶推箱梁（10）两侧设有挡土板（8），挡土板（8）延伸至顶推箱梁（10）的水平面投影之外；第二半幅掘进机（52）结构为：顶推箱梁（10）上设有多个顶推油缸装置（6），顶推箱梁（10）一侧设有挡土板（8），另一侧设有截短挡土板（80），截短挡土板（80）位于靠近框架段中墙（31）的一侧，截短挡土板（80）位于拼装仓（54）的位置缺失，挡土板（8）延伸至顶推箱梁（10）的水平面投影之外，截短挡土板（80）的前端延伸至顶推箱梁（10）的水平面投影之外。4.根据权利要求3所述的一种城市下穿隧道预制装配化施工方法，其特征是：第二半幅掘进机（52）中，在靠近截短挡土板（80）的顶推油缸装置（6）的端头设有顶推型钢梁（7），用于将推力传递到深船槽段（2）或框架段（3）。5.根据权利要求3所述的一种城市下穿隧道预制装配化施工方法，其特征是：在顶推箱梁（10）的底部靠近掘进仓（53）的一侧设有上下导向板装置（9）；在挡土板（8）和截短挡土板（80）的前部设有多个破岩装置（11），所述的破岩装置（11）上设有液压激振装置（12）；顶推油缸装置（6）的端头设有球形端头（62），球形端头（62）上设有旋转驱动装置（61），球形端头（62）与球窝座（63）连接，球窝座（63）与顶推部（64）螺纹连接，以自适应顶推方向变化和调节顶推行程。6.一种用于权利要求1~5任...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟世鸿，赵健，何显松，张世奎，罗刚，蒋道东，杨洋，杨宇聪，李雪松，黄威，杨睿，陈培帅，张广伟，徐超，陈少林，孙国军，邵晓峰，许超，罗会武，闫鑫雨，袁青，江鸿，孔茜，高如超，余磊，杨志勇，熊栋栋，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，成都城投城建科技有限公司，中交二航局成都城市建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42