一种可实现地下对接的盾构设备及对接方法技术

本发明专利技术公开了一种可实现地下对接的盾构设备及对接方法，解决了现有技术中盾构对接效率低、密封效果不佳的问题。本发明专利技术盾构设备包括相对设置的接收侧盾构和贯入侧盾构，所述接收侧盾构包括第一盾体，第一盾体内设有轴向伸缩式刀盘Ⅰ；所述贯入侧盾构包括第二盾体，第二盾体内设有轴向伸缩式刀盘Ⅱ，第二盾体的前端设有贯入切口环，对接状态时，贯入切口环贯入第一盾体且与第一盾体配合处设有物理密封机构或化学密封机构。本发明专利技术在对接处设置物理密封机构或化学密封机构，针对不同地层采用不同密封止水方式，提高密封效果和施工安全系数，适用于高水压、超长距离条件下的水下对接方案，对超长距离隧道施工有一定的参考意义。对超长距离隧道施工有一定的参考意义。对超长距离隧道施工有一定的参考意义。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现地下对接的盾构设备及对接方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，特别是指一种可实现地下对接的盾构设备及对接方法。

技术介绍

[0002]随着超长距离、超高水压隧道的需求越来越多，对盾构施工、盾构设计也提出了越来越多的挑战。世界上同时面临超长距离、高水压的盾构隧道项目可参考项目较少。目前，盾构机一般掘进使用寿命为10km，由于穿江过海或其他客观条件不允许设置中间工作井，超长距离掘进增加了施工过程中盾构机关键部件安全风险；盾构机一旦在洞内出现重大故障或异常损坏，将面临无法进行修复和检修的难题。现有文献CN201910623576.6公开的盾构地下对接结构及施工方法的插入环室内设置有插入环，所述插入环的末端与千斤顶相连；另一台所述盾构机的盾壳内表面设置有与所述插入环室相对应的接收环室，所述接收环室内设置有第二密封件，进行机械密封，且施工复杂，因此提出一种高效密封、操作简单的盾构地下对接的方式进行隧道施工很有必要。

技术实现思路

[0003]针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种可实现地下对接的盾构设备及对接方法，解决了现有技术中盾构对接效率低、密封效果不佳的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种可实现地下对接的盾构设备，包括相对设置的接收侧盾构和贯入侧盾构，所述接收侧盾构包括第一盾体，第一盾体内设有轴向伸缩式刀盘Ⅰ；所述贯入侧盾构包括第二盾体，第二盾体内设有轴向伸缩式刀盘Ⅱ，第二盾体的前端设有贯入切口环，对接状态时，贯入切口环贯入第一盾体且与第一盾体配合处设有物理密封机构或化学密封机构。
[0005]所述物理密封机构包括设置在第一盾体前部的接收切口环，接收切口环的内环面上设有冷却管，冷却管通过管道与冷却系统相连接；接收切口环的直径大于贯入切口环的直径。
[0006]所述化学密封机构包括设置在贯入切口环外环面上设有止水喷口，止水喷口通过管道与化学止水剂系统相连接，贯入切口环为前小后大的锥形壳。所述化学止水剂系统采用的化学止水剂为聚氨酯。
[0007]所述轴向伸缩式刀盘Ⅰ和轴向伸缩式刀盘Ⅱ均包括刀盘本体和主驱动，主驱动通过伸缩驱动机构滑动设置在相应的第一盾体和第二盾体内，刀盘本体上设有常压刀具且刀盘本体的外缘处设有径向伸缩保径刀。
[0008]所述伸缩驱动机构为轴向设置的伸缩油缸，伸缩油缸的一端与主驱动连接、另一端与相应的第一盾体、第二盾体连接。
[0009]所述第一盾体和第二盾体上均设有超前注浆孔，超前注浆孔通过管道与注浆系统相连接。
[0010]一种所述的可实现地下对接的盾构设备的对接方法，步骤如下：S1：接收侧盾构的轴向伸缩式刀盘Ⅰ上的径向伸缩保径刀沿径向方向回缩，拆除常压刀具，伸缩驱动机构驱使轴向伸缩式刀盘Ⅰ整体回退；S2：贯入侧盾构继续向前掘进，抵达至与接收侧盾构设定距离范围内；S3：贯入侧盾构的轴向伸缩式刀盘Ⅱ上的径向伸缩保径刀沿径向方向回缩，拆除常压刀具，伸缩驱动机构驱使轴向伸缩式刀盘Ⅱ整体回退；S4：贯入侧盾构向前推进，缓慢进入接收侧盾构的第一盾体内，直至第二盾体前端的贯入切口环与第一盾体前端的接收切口环紧贴；S5：对贯入切口环和接收切口环之间的间隙进行密封止水；S6：在密封止水达到要求后，对贯入切口环与接收切口环重叠部位的接缝进行焊接固定，完成盾构设备的对接。
[0011]步骤S5中对贯入切口环和接收切口环之间的间隙进行密封止水的具体步骤如下：S5.1：在含水率较低的地层：第二盾体内的止水系统通过止水喷口向贯入切口环与接收切口环之间的间隙内注入止水浆液，将贯入切口环和接收切口环密封，实现第一盾体与第二盾体之间的密封止水；S5.2：在含水率较高的地层：第一盾体内的冷却系统通过冷却管对进入贯入切口环与接收切口环之间的泥水进行冷冻法，将贯入切口环和接收切口环密封，实现第一盾体与第二盾体之间的密封止水。
[0012]在步骤S1~S4中，接收侧盾构和贯入侧盾构的注浆系统通过超前注浆孔对周边隧洞裂缝适当加固和止水，实现外侧地层失稳支护，为接收侧盾构和贯入侧盾构在地下对接提供保障。
[0013]本专利技术在对接处设置物理密封机构或化学密封机构，针对不同地层采用不同密封止水方式，提高密封效果和施工安全系数，适用于高水压、超长距离条件下的水下对接方案，对超长距离隧道施工有一定的参考意义。本申请盾构设备通过两台盾构机相向掘进，地下对接，实现超长距离隧道盾构安全掘进，提高施工效率；且盾构地下对接的方式能够显著减少单台盾构的掘进距离，保证盾构在安全寿命内进行高效隧道施工。本专利技术对接方法的对接地点不受地面、地质的影响，通过盾构机本身结构及操作方法就能实现洞内安全对接，便于洞内拆机，为超长距离隧道、盾构机安全施工提供了保障。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术盾构设备结构示意图。
[0016]图2为本专利技术接收切口环与贯入切口环对接状态示意图。
[0017]图3为接收侧盾构和贯入侧盾构掘进状态示意图。
[0018]图4为贯入侧盾构贯入接收侧盾构前状态示意图。
[0019]图5为贯入侧盾构贯入接收侧盾构后状态示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]如图1所示，实施例1，一种可实现地下对接的盾构设备，包括相对设置的接收侧盾构1和贯入侧盾构2，接收侧盾构1和贯入侧盾构2相对各自向前掘进。所述接收侧盾构1包括第一盾体101，第一盾体101内设有轴向伸缩式刀盘Ⅰ102，轴向伸缩式刀盘Ⅰ102内在第一盾体内进行轴向前后伸缩动作。所述贯入侧盾构2包括第二盾体201，第二盾体201内设有轴向伸缩式刀盘Ⅱ202，轴向伸缩式刀盘Ⅱ能在第二盾体内进行轴向前后伸缩动作。第一盾体101与第二盾体201直径大小相同。第二盾体201的前端设有贯入切口环203，对接状态时，贯入切口环203插入第一盾体101内且与第一盾体101配合处设有物理密封机构或化学密封机构，通过物理密封机构或化学密封机构对两者配合处进行密封，提高密封效果和对接安全系数。在辅助工法加固措施（如添加聚氨酯、盾尾油脂、固化材料等）及壳体保护下实施盾构拆解，提高施工安全系数。
[0022]进一步，如图2所示，所述物理密封机构包括设置在第一盾体101前部的接收切口环103，接收切口环103与第一盾体一体成型设置或焊接固定，其两者的直径大小相同。接收切口环103的内环面上设有冷却管104，冷却管104通过管道与冷却系统相连接，冷却系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现地下对接的盾构设备，包括相对设置的接收侧盾构（1）和贯入侧盾构（2），其特征在于：所述接收侧盾构（1）包括第一盾体（101），第一盾体（101）内设有轴向伸缩式刀盘Ⅰ（102）；所述贯入侧盾构（2）包括第二盾体（201），第二盾体（201）内设有轴向伸缩式刀盘Ⅱ（202），第二盾体（201）的前端设有贯入切口环（203），对接状态时，贯入切口环（203）贯入第一盾体（101）且与第一盾体（101）配合处设有物理密封机构或化学密封机构。2.根据权利要求1所述的可实现地下对接的盾构设备，其特征在于：所述物理密封机构包括设置在第一盾体（101）前部的接收切口环（103），接收切口环（103）的内环面上设有冷却管（104），冷却管（104）通过管道与冷却系统相连接；接收切口环（103）的直径大于贯入切口环（203）的直径。3.根据权利要求1所述的可实现地下对接的盾构设备，其特征在于：所述化学密封机构包括设置在贯入切口环（203）外环面上设有止水喷口（204），止水喷口（204）通过管道与化学止水剂系统相连接，贯入切口环（203）为前小后大的锥形壳。4.根据权利要求3所述的可实现地下对接的盾构设备，其特征在于：所述化学止水剂系统采用的化学止水剂为聚氨酯。5.根据权利要求1~3任一项所述的可实现地下对接的盾构设备，其特征在于：所述轴向伸缩式刀盘Ⅰ（102）和轴向伸缩式刀盘Ⅱ（202）均包括刀盘本体（2-1）和主驱动（2-2），主驱动（2-2）通过伸缩驱动机构（2-3）滑动设置在相应的第一盾体（101）和第二盾体（201）内，刀盘本体（2-1）上设有常压刀具（2-4）且刀盘本体（2-1）的外缘处设有径向伸缩保径刀（2-5）。6.根据权利要求5所述的可实现地下对接的盾构设备，其特征在于：所述伸缩驱动机构（2-3）为轴向设置的伸缩油缸，伸缩油缸的一端与主驱动（2-2）连接、另一端与相应的第一盾体（101）、第二盾体（201）连接。7.根据权利要求1~3、6任一项所述的可实现地下对接的盾构设备，其特征在于：所述第一盾体（101）和第二盾体（201）上均设有超前注浆孔（3），超前注浆孔（3）通过管道与注浆系统相连接。8.一种如权利要求1~...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺开伟，崔俊峰，叶超，张鹏豪，冀庆恩，徐纯杰，王静，郑帅超，廖兆锦，翟聪，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：