本发明专利技术提供一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置及方法，属于地下施工领域，用于在地下挖掘隧道并衬砌圆管。常规施工中，挖机沿着路线挖出沟槽，在沟槽中进行衬砌或铺设圆管，最后填埋恢复地面，由于需要对地面进行破坏，具有较多弊端和限制。本发明专利技术的装置包括顶推部、拉拔部和挖掘部，顶推部位于起始端，拉拔部位于目标端，挖掘部位于中间，挖掘部和顶推部之间为拼接的圆管单元，挖掘部和拉拔部之间为拼接的双层钻杆，在挖掘部朝着拉拔部掘进的过程中，顶推部同时将圆管单元顶入通道中，挖掘完成时，衬砌工作也相应完成。本装置结合本方法，应用场景广泛，不会破坏路面和影响交通，而且施工效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地下施工领域，特别是涉及一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置及方法。
技术介绍
1、在市政施工活动中，常常需要在地下挖掘、衬砌通道。例如，在市政建设中，需要在地下设置用于排污或者给排水的通道。常规施工方式中，一般是由挖掘机或其他的开槽设备，沿着规划的路线挖出沟槽，然后在沟槽中进行衬砌或者铺设大直径井管，最后再对衬砌结构或者井管进行填埋，恢复地面原来状态。
2、上述施工方式中，由于需要对地面进行破坏，在施工时具有较多的弊端，也受到较多的限制。例如，当需要在城市地下挖掘铺设时，尤其是需要横穿建筑物或者道路时，在地表挖槽施工存在没有实施条件，或者对周边环境、交通影响较大的问题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置及方法，用于解决现有技术中，在地下挖掘、衬砌通道时，必须要对地面进行破坏，对道路交通影响较大的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置及方法。
3、其中，一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，用于在钻有初孔的起始端和目标端之间挖掘隧道并衬砌圆管单元，包括：
4、排列成直线且中心线与所述初孔的轴线重合的顶推部、拉拔部和挖掘部；
5、所述顶推部位于所述起始端，所述顶推部包括顶推机架和顶推机构，所述顶推机架上设置有弧形定位片，所述弧形定位片的弧心轴线与所述初孔轴线重合，所述顶推机构设于所述顶推机架的尾端；</p>6、所述拉拔部位于所述目标端，所述拉拔部包括拉拔机架和拉拔机构，所述拉拔机构滑动设置于所述拉拔机架，所述拉拔机构上设置有回转结构和旋转密封结构，所述回转结构中空且轴线与所述初孔重合，所述回转结构的中空内壁设置有夹持块，所述旋转密封结构设置于所述回转结构的后侧；
7、所述挖掘部位于所述起始端和目标端之间的初孔，所述挖掘部包括朝向所述顶推部的尾盘和朝向所述拉拔部的掘进刀盘，所述掘进刀盘旋转安装于所述尾盘上，所述顶推部与所述尾盘之间通过拼接的所述圆管单元连接，所述拉拔部与所述掘进刀盘之间通过拼接的双层钻杆连接，所述双层钻杆的另一端穿过所述回转结构并被所述夹持块夹紧，所述双层钻杆的末端与所述旋转密封结构旋转连接；
8、所述旋转密封结构包括进水口和泥浆出口，所述双层钻杆包括内层和外层，所述进水口和泥浆出口分别与所述内层和外层连通，进水在所述掘进刀盘处由喷口喷出，然后夹带泥浆回流。
9、可选地，所述顶推部还包括连接部，所述连接部设置在所述顶推机架朝向所述初孔一端，所述连接部包括：
10、滑动连接于所述顶推机架的滑动座；
11、转动安装于所述滑动座且轴线与所述初孔的轴线重合的连接盘；
12、固定安装于所述连接盘的齿圈；
13、安装于所述滑动座且驱动所述连接盘转动的动力源；
14、所述连接盘包括壳体、电热片、弹性囊和伸缩件，多个所述电热片环形分布在所述壳体中间层且所述电热片的两侧面与所述壳体滑动配合，相连两个所述电热片之间设置有导向片，所述伸缩件和弹性囊连接在所述电热片背侧和所述壳体内壁之间；
15、所述壳体的外部还设置有环形槽，所述环形槽内镶嵌有环形的受电极，所述滑动座上设置有供电极，所述供电极与受电极配合；
16、所述弹性囊内充有液体。
17、可选地，所述弹性囊的材质为橡胶。
18、可选地，还包括下料机构，所述下料机构包括：
19、固定在所述起始端壁面且朝向所述弧形定位片的两根导轨；
20、与两根所述导轨滑动配合的料架，所述料架与导轨组合成“v”形；
21、连接在两根所述导轨上部的杆件；
22、以及柔性索，所述柔性索的末端固定于所述料架，然后绕过所述杆件引到所述下料机构底部，由连接有卷绕盘的电机驱动。
23、可选地，所述顶推机构包括伸缩缸和分力板，所述分力板的一侧与所述圆管单元对接，另一侧由所述伸缩缸驱动。
24、可选地，三个所述夹持块圆周等距分布于所述回转结构中空的内壁上，所述夹持块为电磁铁。
25、可选地，所述电热片两侧为金属，中部层为发热元件。
26、可选地，所述壳体与所述电热片和弹性囊接触的上下侧面为光滑的金属面。
27、可选地，所述双层钻杆的两层之间间隔设置有支撑环，所述支撑环上设置有供泥浆流过的泥浆孔。
28、其中，一种不破坏地面的地下挖掘衬砌方法，采用上述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，包括以下步骤：
29、探测地质步骤：对位于所述起始端和目标端之间的地下情况进行探明；
30、钻取初孔步骤：由小口径钻机在所述起始端和目标端之间钻取所述初孔，钻孔时使用所述双层钻杆，根据钻进深度在钻杆的末端拼接新的所述双层钻杆，当钻头从目标端破土时停止钻进，拆除所述目标端的钻头和所述起始端的小口径钻机，拼接的所述双层钻杆保留在所述初孔中；
31、挖掘衬砌步骤：
32、所述顶推部装入所述起始端，所述挖掘部与位于所述起始端的双层钻杆连接，所述圆管单元放入所述顶推机架上，所述顶推机构顶住所述圆管单元的端面，所述圆管单元的另一端顶住所述尾盘；
33、所述拉拔部装入所述目标端，所述双层钻杆的出口端穿过所述回转结构后，末端插入所述旋转密封结构，所述夹持块夹紧所述双层钻杆；
34、所述旋转密封结构的进水口通入掘进液，所述掘进液经过所述双层钻杆的内层流入所述掘进刀盘，再经过所述双层钻杆的外层回流到所述泥浆出口；
35、所述回转结构启动并回转，所述拉拔机构启动并往外拖拽所述双层钻杆，所述顶推机构在另一端推动所述尾盘，所述掘进刀盘在土层中掘进；
36、圆管单元连接步骤：
37、在所述起始端，所述圆管单元衬砌入土层中以后，暂停挖掘工作，新的所述圆管单元放入所述顶推机架上，与原先的所述圆管单元末端对齐但保留缝隙；
38、所述连接部调节位置，所述连接盘位于两个所述圆管单元的中间区域，所述伸缩件驱动所述电热片在所述壳体中滑动，所述连接盘的内径变小，所述电热片与所述圆管单元的端部接触；
39、所述顶推机构顶住所述圆管单元的端面，所述电热片的两侧分别与两个所述圆管单元的端面接触，所述动力源驱动所述连接盘旋转，所述电热片的两侧面对所述圆管单元的端面进行打磨，打磨结束后所述连接盘停止旋转；
40、所述电热片启动并对所述圆管单元的端面加热保温，保温完成后，所述伸缩件带动所述电热片收缩，所述顶推机构推动外侧的所述圆管单元向另一个所述圆管单元移动，两个所述圆管单元的端面直接接触并连接在一起；
41、完工步骤：重复上述步骤，直到所述挖掘部到达所述目标端，拆除相关设备，恢复所述起始端和目标端路面。
42、如上所述，本专利技术的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置及方法，至少具本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，用于在钻有初孔(92)的起始端(91)和目标端(93)之间挖掘隧道并衬砌圆管单元(901)，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述顶推部(1)还包括连接部(12)，所述连接部(12)设置在所述顶推机架(10)朝向所述初孔(92)一端，所述连接部(12)包括：
3.如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述弹性囊(1212)的材质为橡胶。
4.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，还包括下料机构(4)，所述下料机构(4)包括：
5.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述顶推机构(11)包括伸缩缸(112)和分力板(113)，所述分力板(113)的一侧与所述圆管单元(901)对接，另一侧由所述伸缩缸(112)驱动。
6.如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，三个所述夹持块(2101)圆周等距分布于所述回转结构(210)中空的内壁上，所述夹持块(2101)为电磁铁。
7.如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述电热片(1211)两侧为金属，中部层为发热元件。
8.如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述壳体(1210)与所述电热片(1211)和弹性囊(1212)接触的上下侧面为光滑的金属面。
9.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述双层钻杆(902)的两层之间间隔设置有支撑环(9020)，所述支撑环(9020)上设置有供泥浆流过的泥浆孔(90201)。
10.一种不破坏地面的地下挖掘衬砌方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，包括以下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，用于在钻有初孔(92)的起始端(91)和目标端(93)之间挖掘隧道并衬砌圆管单元(901)，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述顶推部(1)还包括连接部(12)，所述连接部(12)设置在所述顶推机架(10)朝向所述初孔(92)一端，所述连接部(12)包括：
3.如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述弹性囊(1212)的材质为橡胶。
4.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，还包括下料机构(4)，所述下料机构(4)包括：
5.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述顶推机构(11)包括伸缩缸(112)和分力板(113)，所述分力板(113)的一侧与所述圆管单元(901)对接，另一侧由所述伸缩缸(112)驱动。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：张广鹏，王晋华，王煜涵，李永刚，乔龙，李纯龙，韩志永，
申请(专利权)人：中铁十六局集团地铁工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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