一种用于施作地下箱涵的推进式开放式盾构机系统
技术领域
本实用新型属于地下箱涵技术领域，具体涉及一种用于施作地下箱涵的推进式开放式盾构机系统。
背景技术
目前城市地下箱涵的建设大多采用放坡开挖和支架现浇的施工方式，这种方式存在着现场工作量大、地下箱涵现场浇筑质量难以保证、地下箱涵养护时间、对周边环境影响很大等劣势；最近兴起厂内预制、地下箱涵运输、现场拼装张拉的施工方式，这种方式现场采用挖掘机放坡开挖、地下箱涵采用常规挂车运输、汽车吊或者履带吊等吊装形式。由于地下箱涵基坑旁边附坡大、附坡上承载问题，导致吊车站位远，只能起吊小吨位地下箱涵拼装。
另外由于采用吊装钢丝绳较长，影响地下箱涵拼装精度。随着盾构机挖掘技术和预制箱涵技术的日益成熟，如何综合应用成熟技术，进行安全、经济、高效的预制地下箱涵建设，是亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于施作地下箱涵的推进式开放式盾构机系统，该盾构机系统通过采用开放式盾构机进行掘进并利用涵体吊装机构吊装安装涵体，以实现在狭小场所内施作地下箱涵，与此同时通过在始发井内设置油缸推进机构来推进涵体及开放式盾构机的顶进。
本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
一种用于施作地下箱涵的推进式开放式盾构机系统，其特征在于所述盾构机系统包括开放式盾构机、挖土机以及涵体吊装机构，所述开放式盾构机布置于始发井与接收井之间的掘进路径中，所述始发井中设置有支撑壁以及油缸推进机构，所述油缸推进机构的一端固定于所述支撑壁上、另一端支顶于涵体尾部，所述挖土机布置于所述开放式盾构机前方的地面上，所述涵体吊装机构布置于所述始发井处的地面上。
所述支撑壁包括所述始发井的壁面以及固定于所述壁面上的反力支撑架，所述油缸推进机构的端部固定于所述反力支撑架上。
所述始发井的地面上设置有供所述涵体滑移的导向轨道。
所述开放式盾构机包括相互铰接的前部掘进舱和后部涵体连接舱，所述前部掘进舱的前部两侧分别设置有滑移式挡土臂，所述滑移式挡土臂的前端部呈利于切削顶进的楔形面，所述滑移式挡土臂的后端部由位于所述前部掘进舱中的液压油缸驱动滑移伸缩。
所述油缸推进机构包括至少两列液压推进油缸和底部一行液压推进油缸，所述液压推进油缸的一端固定于所述支撑壁上、另一端上固定设置有轴向的顶铁块，所述顶铁块用于在所述液压推进油缸顶升时与所述涵体的尾端面相接触。
所述盾构机系统还包括回填土用挖机。
所述开放式盾构机的宽度与所述涵体的宽度相同。
所述涵体的底面以及两侧壁面上分别设置有砂浆注入孔。
所述开放式盾构机的机体底部以及两侧壁面上分别设置有注入孔，并通过所述注入孔向所述机体与外侧土体之间的间隙内加注减摩剂。
本实用新型的优点是：（1）盾构机施工影响范围比明挖法施工范围小，并可用于狭小的施工场合；（2）采用液压油缸推进，可减少噪音和震动，施工幅度小，渣土少，施工环境好；（3）开放式盾构机由相互铰接的前部掘进舱和后部涵体连接舱组成，可进行曲线施工；（4）开放式盾构机上可以覆盖车道板，工作时间外路面可以开放。
附图说明
图1为本实用新型中开放式盾构机系统的施工示意图；
图2为本实用新型中开放式盾构机的平面示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-2，图中各标记分别为：开放式盾构机1、涵体吊装机构2、挖土机3、涵体4、始发井5、导向轨道6、顶铁块7、推进油缸8、反力支撑架9、壁面10、前部掘进舱11、铰接机构12、后部涵体连接舱13、滑移式挡土臂14、砂浆注入孔15。
实施例：如图1、2所示，本实施例具体涉及一种用于施作地下箱涵的推进式开放式盾构机系统，该推进式开放式盾构机系统主要包括开放式盾构机1、挖土机3以及涵体吊装机构2，其中，开放式盾构机1布置在始发井4和接收井之间的掘进路径中，始发井中设置有支撑壁以及油缸推进机构，开放式盾构机1通过油缸推进机构顶推其尾部的涵体4从而实现向前推进，挖土机3布置在开放式盾构机1的前方地面进行土体挖掘移运，而涵体吊装机构2则布置于始发井5处的底面上进行涵体4的吊运安装。
如图1、2所示，开放式盾构机1包括经铰接机构12进行铰接的前部掘进舱11和后部涵体连接舱13，通过铰接机构12的左右、上下行程差，前部掘进舱11和后部涵体连接舱13之间能够产生相对弯曲以进行曲线施工；
其中，前部掘进舱11能够对土体进行切削掘进，且在其前部的两侧设置有滑移式挡土臂14，滑移式挡土臂14的前端呈利于切削顶进的（单侧）楔形面，而滑移式挡土臂14的后端则由位于前部掘进舱11中的液压油缸驱动其进行前后滑移伸缩，滑移式挡土臂14的伸缩用于开挖区域的支护和前部开挖面的坡度控制；而其后部涵体连接舱13则主要用于同涵体4的前端部进行固定连接，外次在本实施例中，涵体4的宽度同开放式盾构机1的宽度是相同的。
如图1所示，在始发井5中布置有支撑壁和油缸推进机构，支撑壁具体包括加固硬化的壁面10以及固定在壁面10上的反力支撑架9；与此同时，在反力支撑架9上还固定设置有指向掘进方向的油缸推进机构，油缸推进机构共在反力支撑架9上安装左右两列液压推进油缸9以及底部一行液压推进油缸9，液压推进油缸9的一端固定在反力支撑架9上、另一端上则固定设置有轴向的顶铁块7，轴向设置的顶铁块7将同一列上的各液压推进油缸9连成整体，顶铁块7用于在液压推进油缸9顶升时与涵体4的尾端面相接触并对其进行顶推，此外，为了便于吊装入的涵体4能够在始发井5内移动，在始发井5的地面布置有供涵体4滑移的导向轨道6。
如图1、2所示，需要说明的是，为了能够在涵体4顶推过程中向其周围注入润滑材料以利于推进，并且能够在涵体4顶推完成后向其周围注入同步注浆材料，在各个涵体4的侧壁面上和底面上分别开设有砂浆注入孔15，填充浆液凝固后用于保持周围土体的稳定，减小掘进施工对周围土体的影响。
开放式盾构机的机体底部以及两侧壁面上分别设置有注入孔，通过这些注入孔向机体与外侧土体之间的间隙内加注减摩剂，减摩剂可以是砂浆或是膨润土。
如图1、2所示，本实施例中推进式开放式盾构机系统施作地下箱涵的工作方法包括以下步骤：
（1）开放式盾构机1利用其前部掘进舱11自始发井5开始向土体中进行掘进，开放式盾构机1顶面与地面相齐平，在掘进过程中所产生的土体，由挖土机3进行掏挖并经卡车运出；
（2）利用涵体吊装机构2将第一节涵体4吊运至始发井5内的导向轨道6上，利用油缸推进机构顶推第一节涵体4向前并与开放式盾构机1的尾端面相对其，将涵体4的前端面同开放式盾构机1的后部涵体连接舱13进行连接；与此同时，经涵体4上的砂浆注入孔15向涵体4的两侧和底面注入润滑材料以利其推进；
（3）待第一节涵体4同开放式盾构机1连接之后，利用油缸推进机构向前顶推涵体4及开放式盾构机1一段距离，之后回退油缸推进机构，并利用涵体吊装机构2将第二节涵体4吊运至始发井5内的导向轨道，再次利用油缸推进机构向前顶推第二节涵体4及其前方的第一节涵体4和开放式盾构机1；如此往复，直至完成所有涵体4的顶推并使开放式盾构机1到达接收井，在顶推过程中，经涵体4上的砂浆注入孔15向涵体4的两侧和底面注入润滑材料以利其推进；
（4）在完成地下箱涵的整体顶进之后，在地面上利用回填土用挖机进行回填土覆盖。
本实施例特别适用于在城区狭窄区域的新建、重建排水道和河道水道，可以在软土和地下水丰富的严苛施工条件下接近重要建筑，如铁路、国道、桥、铁塔，雨水储存管道等施工作业，实现安全可靠的快速施工。传统掘进设备在机器推进过程中会破坏背土，并且其影响程度已经成为一个施工问题。其优点在于：
（1）可以进行小曲线施工。
（2）可以在房屋等构筑物近接范围施工。
（3）可以在软弱地层，含水地层施工。
（4）盾构机顶部可以敞开。
（5）此工法噪音小，振动小。
（6）施工范围小，环境影响低，现场产生的碴土或堆土很少，是一种环保的工法。
（7）可以下穿现有地下构筑物。
（8）可以轻松修复现有水道。
（9）这是一种对周围居民和交通影响不大的施工方法。
（10）盾构机可以留在地下。
（11）可缩短施工周期。
（12）安全，经济。
本实施例中开放式盾构工法与明挖法比较的优点为：
（1）相比之下施工面小，进而产生的碴土量小。
（2）不需要钢板桩维护法所特有的板桩插拔作业，即不需要钢板桩的压入和拉拔操作，对地面、周围地面的影响很小。
（3）敞开式盾构工法施工过程中用塑性材料实时填充箱涵侧面和底部的空隙，明挖法由于箱涵侧面的回填材料无法压实造成其内部松散。
（4）由于敞开盾构机是的侧板和底板组成了土体维护结构，因此挖掘围岩基本不会发生土体的突涌、砂沸管涌等灾害，可以确保箱涵施工作业的安全。
（5）与明挖法相比，由于开敞开段的作业时间短，施工作业面小，塌陷事故和第三方灾害事故少，安全性更高。
