一种用于地下建筑的顶板掘进装置的制作方法

本发明涉及的是一种用于地下建筑的顶板掘进装置，属于土木工程基础施工技术领域。

背景技术：

现有顶管法施工，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管节压入土层中，同时挖除并运走管节正面的泥土。当第一节管节全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，管节依次顶入，形成涵管，其管节轮廓为涵管轮廓，截面尺寸大，施工时顶推力大。

技术实现要素：

本发明提出的是一种用于地下建筑的顶板掘进装置，其目的旨在克服现有技术存在的缺陷，其主要优点：1）第一节板的头部是挖掘装置的挖掘面，挖掘的岩土随链刀带至工作井内，板推顶到位后再清除由板形成的腔体内的岩土，施工简单；2）每块板都配套挖掘装置，可以分别顶进挖掘，顶进顶推力小。

本发明的技术解决方案：将组成地下建筑的板在平行于掘进方向分成若干组，施工时分别顶进；每组板施工时包括挖掘装置、前端轨道、侧面轨道和尾部顶进装置；挖掘装置由传动装置和链刀组成，传动装置由驱动装置和链轮组成，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成；施工时前端轨道和侧面轨道上运行有挖掘岩土的链刀，前端轨道的背部与板的前端连接成一体；尾部顶进装置和驱动装置安装在施工井内；侧面轨道的背部与板的侧面连接成一体，侧面轨道的前端与前端轨道的两端相连，侧面轨道的尾端与传动装置相连；施工时安装在工作井内的驱动装置驱动链刀，链刀沿着轨道运行，前端轨道上的链刀挖掘板前端的岩土，通过侧面轨道向后运行的链刀将已挖掘的板前端的岩土带至后方，挖掘装置内设有泥浆管路，管路的端部是喷嘴。

侧面轨道是板的组成部分，每组板是分块预制的。

链刀的链条中心线是空间曲线；链刀是在工作井内更换链条上的刀具的，以适应不同地质条件；链刀在宽度方向为多排链刀，多排链刀根据需要进行同时挖掘或分别挖掘；组成链刀的链条是广义的链条，包括履带、绳索和柔性带。

顶板施工法包括如下步骤：

1）挖掘工作井，搭建作业平台；

2）将第一块板和前端轨道连接并蹲位；

3）安装侧面轨道；

4）在轨道上安装链刀；

5）安装驱动装置、链轮组成的传动装置，形成挖掘装置；

6）安装顶进装置；

7）驱动链刀，前端轨道上的链刀挖掘前方的岩土，并将其带至后方，顶进装置顶推板的尾端或顶推传动装置，传动装置再顶推板的尾端，板向前运行；

8）第一块顶推至设定距离后，顶进装置缩回，临时拆除传动装置，放下第二块板，将第二块板的头部与第一块板的尾部相连；

9）安装第二块板轨道上的链刀和传动装置形成挖掘装置，链刀挖掘第一块板前方的岩土，顶进装置顶推板的尾端或顶推驱动装置，板向前运动；

10）重复上述动作，完成全部板的施工；

2）、3）、4）、5）和6）动作不分先后。

本发明的优点：第一节板的头部是挖掘装置的挖掘面，挖掘的岩土随链刀带至工作井内，板推顶到位后再清除由板形成的腔体内的岩土，施工简单；每块板都配套挖掘装置，可以分别顶进挖掘，顶进顶推力小。

附图说明

图1是掘进装置在工作井7内的施工示意图，也是组成掘进装置的挖掘装置1、前端轨道2、侧面轨道3、顶进装置4、链刀5和板6-1的结构示意图，也是挖掘装置1在挖掘岩土的同时，顶进装置4把一块板6-1推顶到位的示意图；

图2是图1 的A向视图，也是由传动装置1-1和链刀5组成的挖掘装置1的结构示意图；也是由驱动装置1-1-1、张紧装置1-1-2和链轮1-1-3组成的传动装置1-1的结构示意图；

图3是平行于掘进方向分成四块板6-1分别顶进，每块板包括挖掘装置1、前端轨道2、侧面轨道3和顶进装置4的结构示意图；

图4是图3的A向视图，也是四块板6-1相互嵌入连接的结构示意图；

图5是图3的B-B视图,也是头部前端轨道2上的泥浆管路2-1的结构示意图；

图6是图3的C-C视图，也是外嵌的侧面轨道3-1和内嵌的侧面轨道3-2的结构示意图；也是侧面轨道3上的泥浆管路3-3结构示意图，也是一字型板6-1相互嵌入的结构示意图；

图7是链刀5的结构示意图，（a）是链条5-1和刀具5-2的结构示意图，也是由A十字节5-1-1和B十字节5-1-2组成的链条5-1的十字节的结构示意图；也是链条5-1实现空间弯曲的结构示意图。（b）是链刀5由柔性带5-1B和刀具5-2B组成的结构示意图；也是柔性带5-1B和刀具5-2B的结构示意图；

图8是在工作井7内放入第一段的四块板6-1的状态示意图，也是安装顶进装置4、侧面轨道3、传动装置1-1和链刀5形成挖掘装置1的结构示意图；

图9是图8的下一步工序状态图，也是顶进装置4按设定的顺序先顶进左侧和中间上下位置的三块板6-1的结构示意图；

图10是图9的下一步工序状态图，也是后部装置4的顶进装置4-1按设定的顺序顶进右侧板6-1的结构示意图；

图11是图10的下一步工序状态图，顶进装置4缩回，断开链刀5的链条5-1，挖掘装置1的传动装置1-1也缩回，放入第二段位置的四块板6-1的状态示意图，也是板6-1是分段预制的结构示意图；

图12是图11的下一步工序状态图，也是安装板6-1和连接链条5-1的状态示意图，把第二段位置的四块板6-1与第一段位置的四块板6-1分别对应连接固定，安装侧面轨道3，再连接链刀5的链条5-1，驱动链条5-1，链刀5挖掘头部投影部分的环状岩土，并将其带至后方，顶进装置4顶推板6-1，板6-1向前运行；

图13是图12的下一步工作工序状态图，设定的顺序先顶进第二段位置右侧的板6-1的结构示意图；

图14是图13的下一步工作工序状态图，也是按设定的顺序循环逐渐顶进第二段位置的其他三块板6-1的状态示意图；

图15是图14的A-A视图，也是板6-1边顶进，后面若干块板6-1形成的封闭区域内边清除岩土的结构示意图；

图16是地下建筑截面为两块L形板6-2相互嵌入式结构的示意图；

图17是地下建筑截面为U形板6-3与一字形板6-1相互嵌入式结构的示意图；

图18是掘进装置1的底部链刀轨道和侧面链刀轨道的结构示意图，轨道的类型包括A1、A2、B、C和D 共5种，其中A1、A2是凹型，B是平面型，C是凸型；

图19是D为纵向多排轨道错开成锥型的结构示意图；

图20是掘进装置1的D型轨道和多排链刀的结构示意图；

图中的1是顶板掘进装置的挖掘装置，由传动装置1-1和链刀5组成；1-1是挖掘装置1的传动装置，由驱动装置1-1-1、张紧装置1-1-2和链轮1-1-3组成；1-1-1是传动装置1-1的驱动装置；1-1-2是传动装置1-1的张紧装置；1-1-3是传动装置1-1的链轮；2是掘进装置的头部前端轨道；2-1是轨道2上的泥浆管路；3是掘进装置的侧面轨道；3-1是外嵌的侧面轨道；3-2是内嵌的侧面轨道；3-3是侧面轨道3上的泥浆管路；3-4是底部带刃角的的侧面罩；4是掘进装置的顶进装置；5是组成挖掘装置1的链刀；5-1是组成链刀5的链条，包括履带、绳索和柔性带；5-1-1是组成链条十字节的A十字节；5-1-2是组成链条十字节的B十字节；5-1B是组成链刀5的柔性带；5-2是固定在链条5-1上的挖掘岩土的刀具；5-2B是固定在柔性带5-1B上的挖掘岩土的刀具；6是掘进装置的板；6-1是一字形板；6-2是L形板；6-3是U形板。

具体实施方式

一种用于地下建筑的顶板掘进装置是将组成地下建筑的板在平行于掘进方向分成若干组，施工时分别顶进；每组板施工时包括挖掘装置、前端轨道、侧面轨道和尾部顶进装置；挖掘装置由传动装置和链刀组成，传动装置由驱动装置和链轮组成，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成；施工时前端轨道和侧面轨道上运行有挖掘岩土的链刀，前端轨道的背部与板的前端连接成一体；尾部顶进装置和驱动装置安装在施工井内；侧面轨道的背部与板的侧面连接成一体，侧面轨道的前端与前端轨道的两端相连，侧面轨道的尾端与传动装置相连；施工时安装在工作井内的驱动装置驱动链刀，链刀沿着轨道运行，前端轨道上的链刀挖掘板前端的岩土，通过侧面轨道向后运行的链刀将已挖掘的板前端的岩土带至后方，挖掘装置内设有泥浆管路，管路的端部是喷嘴。

所述的侧面轨道是板的组成部分。

所述的每组板是分块预制的。

所述的链刀是在工作井内更换链条上的刀具的，以适应不同地质条件。

所述的链刀在宽度方向为多排链刀，多排链刀根据需要进行同时挖掘或分别挖掘。

所述的组成地下建筑的若干组板在接口部位是全部或部分互相嵌入的。

所述的若干组板施工时是按设定的顺序循环逐渐顶进的。

所述的若干块板顶进一定距离，在由若干组板形成的封闭或底部开口的区域内挖掘岩土，形成局部腔室后再顶进。

所述的板是L形板和/或U形板。

下面结合附图进一步描述本发明：

如图1～图7所示，地下建筑在平行于掘进方向分成若干块板6分别顶进，每块板6包括挖掘装置1、前端轨道2、侧面轨道3和顶进装置4；挖掘装置1由传动装置1-1和链刀5组成，传动装置1-1由驱动装置1-1-1、张紧装置1-1-2和链轮1-1-3组成，链刀5由链条5-1和固定于链条上的刀具5-2组成；施工时前端轨道2和侧面轨道3上运行有挖掘岩土的链刀5，前端轨道2的后部与板6的前端连接成一体，前端链刀5的总宽度等于或大于与板6的厚度；顶进装置4安装在施工井7内，侧面轨道3的前端与前端轨道2的尾部相连，侧面轨道3的尾端与顶进装置4相连，施工时安装在顶进装置4内的驱动装置1-1-1驱动链条5-1，带动刀具5-2沿着轨道运行，前端轨道2上的链刀5挖掘板6前端的岩土，通过侧面轨道3向后运行的链刀5将已挖掘的板6前端的岩土带至后方，挖掘装置1内设有泥浆管路2-1，管路的端部是喷嘴。

如图8～图13所示，地下建筑的顶板掘进装置施工法包括如下步骤：

1）挖掘工作井7，搭建作业平台；

2）在工作井内安装顶进装置4；

3）将第一块板6-1和前端轨道2连接并蹲位，在其轨道上装链刀5；

4）安装侧面轨道3；

5）安装驱动装置1-1-1、张紧装置1-1-2和链轮1-1-3组成的传动装置1-1，形成挖掘装置1；

6）安装顶进装置4；

7）驱动链条5-1，前端轨道2上的链刀5挖掘前方的岩土，并将其带至后方，顶进装置4顶推板6-1的尾端或顶推驱动装置1-1-1，驱动装置1-1-1再顶推板6-1的尾端，板6-1向前运行；

8）第一块6-1顶推至设定距离后，顶进装置4缩回，放下第二块板6-1，将第二块板6-1的头部与第一块板6-1的尾部相连；

9）安装第二块板轨道上的链刀5形成挖掘装置1，链刀5挖掘第一块板6-1前方的岩土，顶进装置4顶推板6-1的尾端或顶推驱动装置1-1-1，板6-1向前运动；

10）重复上述动作，完成全部板6-1的施工；

2）、3）、4）、5）和6）动作不分先后。

如图14所示，若干块板6-1顶进一定距离，在由若干块板6-1形成的封闭区域内挖掘岩土，形成局部腔室后再顶进。

如图15所示，地下建筑截面为两块L形板6-2相互嵌入式的结构，施工时，两块L形板6-2是按设定的顺序循环逐渐顶进的。

如图16所示，地下建筑截面为U形板6-3与一字形板6-1相互嵌入式的结构，施工时，U形板6-3与一字形板6-1是按设定的顺序循环逐渐顶进的。