一种用于竖井施工的地面施工机具及其使用方法

摘要

本发明公开了一种用于竖井施工的地面施工机具及其使用方法，包括钢套筒由标准段筒体和连接段筒体组成，标准段筒体和连接段筒体均由两个半圆柱通过螺栓连接而成，后盖嵌入在标准段筒体内，千斤顶放置于后盖和龙门架之间，卸压口位于标准段筒体两侧，支撑杆件位于龙门架和钢套筒之间，定位装置位于掘进机尾部，土压力计位于掘进机顶部；使用步骤包括：施工准备、钢套筒结构安装、加载装置安装、掘进机施工、机具拆卸。本发明克服了竖井施工在出土段控制掘进时的顶力不易控制的情况，减小出土过程掘进机掘进过程对周围的影响；对地面交通影响和周边环境影响较小。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种用于竖井施工的地面施工机具及其使用方法。

背景技术

在城市盾构隧道的建设中，竖井的建设是其中较为重要的一环。在以往竖井的施工中，大多数以明挖法为主，随着城市交通的拥挤程度逐渐加剧，竖井的施工要尽量避免对地面交通产生影响，朝上盾构法和竖向顶管法等掘进机施工作为一种从地下隧道向上掘进建设竖井的方法，对地面交通的影响将大大减小。竖井出口段接收地下掘进机所用的竖井施工用地面施工机具及施工方法是竖井施工过程中最关键的环节之一，它对竖井施工的成败起着决定性作用。

因此，有必要不断发明、改进现有用于竖井施工的地面施工机具及其使用方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种接用于竖井施工的地面施工机具及其使用方法。

一种用于竖井施工的地面施工机具的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、施工准备阶段：掘进机从下方的水平隧道开始向上掘进竖井，在下方掘进机距离地表还有约6m时，进行接收钢套筒的施工，在接收钢套筒施工之前，先进行平整场地，通过下方掘进机上的定位装置定位钢套筒施工的轴线位置，再根据钢套筒的直径定出钢套筒施工的范围，准备好施工所需的器械设备；

S2、钢套筒结构安装：先将2个半圆筒体结构通过螺栓组装成连接段筒体，再进行钢套筒的连接段筒体架设，将连接段筒体压入一部分进入地表内部，之后将压入连接段筒体内的土体清除，放入较为松散的惰性土体填筑到连接段筒体并压实，之后安装由两个半圆筒体组成且通过螺栓连接的上部标准段筒体，然后将标准段筒体和连接段筒体通过螺栓连接在一起并对连接部分进行防水防漏处理，往安装好的标准段筒体内填满惰性土体并压实；

S3、加载装置安装：在标准段筒体上方放置后盖，之后架设龙门架，在后盖和龙门架之间放置液压千斤顶，安装完成之后，在龙门架和钢套筒之间架设支撑杆件；

S4、掘进机施工：在完成地表所有结构的安装工作之后，掘进机向上掘进，在掘进过程中通过前方的土压力计检测开挖面的土压力大小，通过事先设定好的压力控制程序，在开挖面上方的土压力变化时，改变上方液压千斤顶顶力大小，在掘进机施工过程中保持开挖面的压力稳定，当掘进机的定位装置显示掘进机尾部进入钢套筒时，施工完成，停止掘进；

S5、机具拆卸；先将龙门架和支撑杆件卸下移除，移走千斤顶，拆卸后盖，拆除完成后打开卸压口，把内部一部分惰性土体卸出，将标准段筒体的螺栓卸下，拆除标准段筒体后移开，将掘进机吊起移开，拆除连接段筒体，机具清洗过后又可以运送到下个地点安装使用。

作为优选，所述钢套筒由标准段筒体和连接段筒体组成，标准段筒体和连接段筒体均由两个半圆柱通过螺栓连接而成，后盖嵌入在标准段筒体内，千斤顶放置于后盖和龙门架之间，卸压口位于标准段筒体两侧，支撑杆件位于龙门架和钢套筒之间，定位装置位于掘进机尾部，土压力计位于掘进机顶部。

本发明专利具有以下特点和有益效果：

1.本发明在竖井出土段施工时预先施加土压力和液压千斤顶的顶力，使得在掘进机在出土掘进过程中开挖面的压力保持不变，克服了竖井施工在出土段控制掘进时的顶力不易控制的情况，减小出土过程掘进机掘进过程对周围的影响；

2.本发明不需要开挖接收井，对地面交通影响和周边环境影响较小，十分适合在交通拥挤的场地进行施工，机具安装便捷，降低了工作周期和施工难度，且机具可以重复利用，大大降低了施工成本。

附图说明

图1一种用于竖井施工的地面施工机具的整体结构示意图。

图2一种用于竖井施工的地面施工机具的整体结构正视图。

图中标号说明：1-标准段筒体，2-连接段筒体，3-龙门架，4-液压千斤顶，5-后盖，6-掘进机，7-土压力计，8-定位装置，9-支撑杆件，10-卸压孔，11-惰性土体，12-螺栓，13-竖井，14-水平隧道，15-地表，16-钢套筒。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示，进一步阐述本发明。

本发明在竖井出土段施工时预先施加土压力和液压千斤顶的顶力，使得在掘进机在出土掘进过程中开挖面的压力保持不变，克服了竖井施工在出土段控制掘进时的顶力不易控制的情况，减小出土过程掘进机掘进过程对周围的影响；本发明不需要开挖接收井，对地面交通影响和周边环境影响较小，十分适合在交通拥挤的场地进行施工，机具安装便捷，降低了工作周期和施工难度，且机具可以重复利用，大大降低了施工成本。

这种用于竖井施工的地面施工机具，钢套筒16由标准段筒体1和连接段筒体2组成，标准段筒体1和连接段筒体2均由两个半圆柱通过螺栓12连接而成，后盖5嵌入在标准段筒体1内，千斤顶4放置于后盖5和龙门架3之间，卸压口10位于标准段筒体1两侧，支撑杆件9位于龙门架3和钢套筒16之间，定位装置8位于掘进机6尾部，土压力计7位于掘进机6顶部，可参考图1和图2，。

实施例：

本方案中钢套筒16直径为3m,总长为5.5m,其中连接段筒体2长2m,标准段筒体1长3.5m,后盖5直径为2.95m,可以放入钢套筒内部，接收的掘进机6直径为2m,长度为4m，支撑杆件9直径为0.1m，卸压孔10直径为0.2m.

具体施工时，按照以下施工步骤：

S1、施工准备阶段：在下方掘进机6距离地表还有6m时，进行接收钢套筒16的施工，在接收钢套筒16施工之前，先进行平整场地，通过下方掘进机6上的定位装置定位钢套筒16施工的轴线位置，之后再定出轴线范围内3m的圆形区域，为钢套筒16的施工区域，定出钢套筒16施工的范围后，准备好施工所需的器械之后，开始安装钢套筒16；

S2、钢套筒结构的安装：先进行钢套筒16的连接段筒体2架设，连接段筒体2压入地表15土体1m深度，之后将压入连接段筒体2内的土体破除取走，填筑较为松散的惰性土体11到地表15，连接段筒体2由两个通过螺栓12连接的半圆筒体结构组成，连接完成之后，往安装好的连接段筒体2内部填筑惰性土体11到筒顶部并压实，之后安装由两个半圆筒体组成且通过螺栓12连接的上部标准段筒体1，再将标准段筒体1和连接段筒体2通过螺栓12连接在一起，做好连接部分的防水防漏处理，使其达到施工需要的密实度要求，之后往安装好的标准段筒体1内填满惰性土体11并压实，之后进入加载装置的安装；

S3、加载装置安装：先在标准段筒体1上方放置后盖5，并在空隙处做好密封工作，之后架设龙门架3，在后盖5和龙门架3之间放置两个液压千斤顶4，安装完成之后，在龙门架3和钢套筒16之间架设支撑杆件9。

S4、掘进机施工：在完成上部所有结构的安装工作之后，掘进机6向上掘进，在掘进过程中通过前方的土压力计7检测开挖面的土压力大小，为了让施工过程对周围影响最小，通过事先设定好的压力控制程序，在开挖面上方的土压力变化时，改变上方液压千斤顶4顶力大小，在掘进机6施工过程中维持开挖面压力稳定。当掘进机6的定位装置8显示掘进机6尾部进入钢套筒16时，停止掘进；

S5、机具拆卸：将龙门架3和支撑杆件9卸下移开，之后移走千斤顶4，拆卸后盖5，拆除完成后打开卸压口10，把内部一部分惰性土体11卸出；将标准段筒体1的螺栓12卸下，拆除标准段筒体1后移开，之后将掘进机6吊起移开；最后拆除连接段筒体2，装置清洗过后又可以运送到下个地点安装使用。