联络通道掘进设备及其施工方法与流程

1.本公开涉及隧道施工领域，尤其涉及一种联络通道掘进设备及其施工方法。


背景技术：

2.随着社会的不断发展，城市地面空间资源日益匮乏，地下空间开发强度不断提升，各类联络通道需求量剧增。根据gb 50157-2003《地铁设计规范》的规定，“两条单线区间隧道之间，当隧道连贯长度大于600m时，应设联络通道”。
3.联络通道主要应用于火灾救援、消防疏散和排水。当隧道出现问题时，人员可通过联络通道进行转移，同时还方便救援人员进行救援，因此有“逃生通道”之称，因此联络通道的修建显得尤为重要。
4.在联络通道挖掘的一些相关技术中，较普遍地采用矿山法开挖，通过冷冻法、地面加固等工法对开挖范围进行加固。在另一些相关技术中，通过盾构或顶管施工工法进行联络通道的挖掘。


技术实现要素：

5.发明人经研究发现，相关技术中的矿山法在挖掘联络通道时存在冷冻周期长、稳定性差、施工风险高、工程造价高等缺点。而采用盾构或顶管施工工法挖掘联络通道时，则仅适应单一洞径的挖掘，而且其采用借助主隧道背部反力向前驱动掘进设备的掘进模式，需要主隧道提供一定支反力。为满足主隧道和掘进设备的稳定推进的要求，需要在始发侧和接收侧均设置抵顶主隧道多方向隧道壁的支护机构，导致设备造价比较高昂，而且占用主隧道空间，影响主隧道内其他设备或车辆的运行。另外，支反力使得主隧道上的应力分布不太均匀，当支护设备出现故障时，容易造成主隧道各个方向的不均匀受力而导致洞口侧管片失稳，从而影响施工安全性。
6.有鉴于此，本公开实施例提供一种联络通道掘进设备及其施工方法，能够改善施工过程中主隧道结构受力情况，降低施工风险。
7.在本公开的一个方面，提供一种联络通道掘进设备，用于挖掘始发侧主隧道和接收侧主隧道之间的联络通道，其中，联络通道掘进设备包括：
8.掘进主机，包括盾体、设置在所述盾体前端的刀盘和设置在所述盾体内用于驱动所述刀盘的刀盘驱动元件；和
9.驱动机构，被配置为与所述始发侧主隧道邻近所述联络通道一侧的隧道壁连接，并施加使所述掘进主机朝向所述接收侧主隧道掘进的驱动力。
10.在一些实施例中，所述驱动机构包括：
11.固定件，被配置为固定连接在所述始发侧主隧道邻近所述联络通道一侧的隧道壁上位于所述联络通道的始发侧洞口的外周的位置；
12.顶推件，具有用于顶靠所述掘进主机的尾部或用于衬砌所述联络通道内壁的管片的顶靠部；和
13.驱动元件，一端与所述顶推件连接，另一端与所述固定件连接，所述驱动元件被配置为通过将所述顶推件拉向所述固定件，以便通过所述顶靠部推动所述掘进主机和所述管片朝向所述接收侧主隧道运动。
14.在一些实施例中，所述驱动元件包括：
15.多个液压缸，沿所述掘进主机的周向间隔布置。
16.在一些实施例中，所述多个液压缸的活塞杆伸缩方向与所述顶推件的运动方向平行。
17.在一些实施例中，所述固定件包括：
18.四个连接耳板，与所述驱动元件的连接点位于同一平面，且分别位于该平面上的矩形的四个角点，位于所述联络通道内的所述掘进主机的刀盘轴线通过所述矩形的两条对角线的交点。
19.在一些实施例中，所述联络通道掘进设备还包括：
20.第一支撑台车，被配置为运行在所述始发侧主隧道；和
21.导向机构，设置在所述第一支撑台车和所述顶推件之间，被配置为对所述顶推件的运动进行引导。
22.在一些实施例中，所述导向机构包括：
23.支撑导向结构，设置在所述顶推件的下侧或底部，被配置为对所述顶推件进行支撑和运动引导；和/或
24.防倾导向结构，设置在所述顶推件的两侧，被配置为对所述顶推件相对于所述第一支撑台车的角度进行保持，并对所述顶推件的运动进行引导。
25.在一些实施例中，所述支撑导向结构包括：
26.第一导轨，设置在所述第一支撑台车的上表面；
27.至少一对支腿，每对支腿分别设置在所述顶推件的两侧侧壁邻近所述顶推件底部的位置；和
28.滚轮，与所述支腿连接，并可滚动地设置在所述第一导轨上。
29.在一些实施例中，所述滚轮为v形轨道轮，所述第一导轨为与所述v形轨道轮配合的三角形截面轨道。
30.在一些实施例中，所述第一支撑台车具有支撑立柱，所述防倾导向结构包括：
31.至少一对滑动部，每对滑动部分别设置在所述顶推件的两侧侧壁；和
32.至少一对第二导轨，与所述支撑立柱固定连接，每对第二导轨分别与所述至少一对滑动部滑动配合。
33.在一些实施例中，所述多个液压缸中的至少部分的一端与所述固定件铰接，并相对于所述固定件可摆动，另一端与所述顶推件可拆卸地连接。
34.在一些实施例中，所述驱动元件还包括：
35.拉杆，位于所述液压缸的上侧，且一端与所述固定件连接，另一端与所述液压缸连接，被配置为在所述液压缸相对于所述固定件摆动时对所述液压缸进行支撑。
36.在一些实施例中，所述联络通道掘进设备还包括：
37.第一密封套筒，被配置为与设置在所述始发侧主隧道邻近所述联络通道一侧的隧道壁上的始发侧洞口密封连接。
38.在一些实施例中，所述联络通道掘进设备还包括：
39.第一支撑台车，被配置为运行在所述始发侧主隧道；
40.第一支座，设置在所述第一支撑台车的上表面，被配置为对所述第一密封套筒进行支撑；和
41.第二支座，设置在所述第一支撑台车的上表面，并位于所述第一支座远离所述始发侧洞口的一侧，被配置为对所述掘进主机进行支撑。
42.在一些实施例中，所述联络通道掘进设备还包括：
43.止退机构，设置在所述第一密封套筒上，被配置为限制所述掘进主机和所述管片沿所述掘进主机的掘进方向的反方向后退。
44.在一些实施例中，所述止退机构包括：
45.连接板，与所述第一密封套筒的外壁固定连接，并具有沿掘进主机的掘进方向的反方向相对所述第一密封套筒的壁沿凸出的凸出部分，所述凸出部分具有销孔；和
46.销子，被配置为在拼装管片时穿过所述销孔插接在前一节管片上的盲孔内。
47.在一些实施例中，所述销子通过柔性连接件与所述连接板或所述第一密封套筒的外壁连接。
48.在一些实施例中，所述第一密封套筒具有用于注入密封油脂的注脂孔，所述联络通道掘进设备还包括：
49.密封刷，设置在所述第一密封套筒的内壁上，被配置为浸入密封油脂，以实现密封作用。
50.在一些实施例中，所述密封刷包括至少两个环形刷，所述至少两个环形刷沿所述第一密封套筒的轴向间隔排布。
51.在一些实施例中，所述第一密封套筒的内壁的下侧部分设有弧形支撑件，所述弧形支撑件沿所述第一密封套筒的内壁周向延伸，且相对于第一密封套筒的内壁凸起。
52.在一些实施例中，所述第一密封套筒包括：
53.第一套筒段，一端具有与所述始发侧洞口焊接的弧形边，另一端具有第一法兰；和
54.第二套筒段，一端具有能够与所述第一法兰通过连接件连接的第二法兰。
55.在一些实施例中，所述联络通道掘进设备还包括：
56.第一支撑台车，与所述驱动机构连接，被配置为运行在所述始发侧主隧道，并对所述掘进主机进行支撑；和
57.第二支撑台车，沿所述始发侧主隧道的延伸方向设置在所述第一支撑台车的至少一侧，被配置为设置管片吊机、始发侧流体系统、始发侧液压系统和始发侧电气系统中的至少一个。
58.在一些实施例中，所述联络通道掘进设备还包括：
59.第三支撑台车，被配置为运行在所述接收侧主隧道；
60.第二密封套筒，被配置为与设置在所述接收侧主隧道邻近所述联络通道一侧的隧道壁上的接收侧洞口密封连接；和
61.第三支座，设置在所述第三支撑台车的上表面，被配置为对所述第二密封套筒进行支撑。
62.在一些实施例中，所述第二密封套筒包括：
63.第三套筒段，一端具有与所述接收侧洞口焊接的弧形边，另一端具有第三法兰；和
64.第四套筒段，一端具有能够与所述第三法兰通过连接件连接的第四法兰。
65.在一些实施例中，所述第三支座可运动地设置在所述第三支撑台车的上表面，所述第三支座与所述第三支撑台车之间设有出洞驱动单元，所述出洞驱动单元被配置为驱动所述第四套筒段及内部的掘进主机离开所述第三套筒段。
66.在一些实施例中，所述联络通道掘进设备还包括：
67.第三支撑台车，具有接收侧支护机构，所述接收侧支护机构被配置为在所述接收侧主隧道对应于所述联络通道的接收侧洞口的隧道段的隧道壁进行支护。
68.在本公开的一个方面，提供一种基于前述的联络通道掘进设备的施工方法，包括：
69.将掘进主机运送到始发侧主隧道内对应于联络通道的始发侧洞口的位置；
70.将驱动机构连接在所述始发侧主隧道邻近所述联络通道一侧的隧道壁上；
71.通过所述掘进主机对所述联络通道进行土体挖掘；
72.在所述掘进主机的掘进过程中在所述掘进主机的后侧拼装管片以进行土体支护，并通过所述驱动机构对所述掘进主机及所述管片施加使所述掘进主机朝向所述接收侧主隧道掘进的驱动力；
73.在所述掘进主机从所述联络通道的接收侧洞口钻出后，对所述联络通道内的管片进行壁后注浆，直至壁后浆液凝固。
74.在一些实施例中，将掘进主机运送到始发侧主隧道内对应于联络通道的始发侧洞口的位置的步骤包括：
75.将所述掘进主机装入第一密封套筒；
76.通过第一支撑台车将所述掘进主机和所述第一密封套筒运送到所述始发侧主隧道内对应于联络通道的始发侧洞口的位置；
77.将所述第一密封套筒密封连接在所述始发侧洞口。
78.在一些实施例中，所述施工方法还包括：
79.在将所述第一密封套筒密封连接在所述始发侧洞口之后，且通过所述掘进主机对所述联络通道进行土体挖掘之前，向所述第一密封套筒内注入密封油脂，向形成的土仓内注入泥浆，并进行保压测试。
80.在一些实施例中，将驱动机构连接在所述始发侧主隧道邻近所述联络通道一侧的隧道壁上的步骤包括：
81.在所述始发侧主隧道邻近所述联络通道一侧的隧道壁上位于所述联络通道的始发侧洞口的外周的位置固定连接固定件；
82.将驱动元件的一端与所述第一支撑台车上的顶推件连接，另一端与所述固定件连接，以便通过所述驱动元件带动所述顶推件远离或靠近所述始发侧洞口。
83.在一些实施例中，所述施工方法还包括：
84.通过第三支撑台车将第二密封套筒运送到所述接收侧主隧道内对应于联络通道的接收侧洞口的位置；
85.将所述第二密封套筒密封连接在所述接收侧洞口。
86.在一些实施例中，所述施工方法还包括：
87.在将所述第二密封套筒密封连接在所述接收侧洞口之后，且通过所述掘进主机对
所述联络通道进行土体挖掘之前，向所述第二密封套筒内注入泥浆，并进行加压测试。
88.因此，根据本公开实施例，将驱动机构连接始发侧主隧道邻近联络通道一侧的隧道壁，通过驱动机构施加使掘进主机朝向接收侧主隧道掘进的驱动力，以便利用掘进主机对联络通道进行挖掘，这种驱动方式可改善施工过程中始发侧主隧道各方向的受力不均匀情况，减少对始发侧主隧道的扰动，降低始发侧主隧道洞口侧管片因受力过大而发生失稳的可能性。并且，这种驱动方式可降低对始发侧主隧道支护的要求，可节省支护机构的成本，并减少对主隧道空间的占用。
附图说明
89.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
90.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
91.图1是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例的结构示意图；
92.图2是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例在始发侧主隧道中的结构示意图；
93.图3是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中掘进主机的结构示意图；
94.图4是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中掘进主机、驱动机构和第一支撑台车的结构示意图；
95.图5是图4的反方向视角的结构示意图；
96.图6是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中驱动机构的结构示意图；
97.图7是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中第一密封套筒的结构示意图；
98.图8和图9分别是在采用背推法和反拉法仿真时始发侧主隧道的应力分布图；
99.图10是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中止退机构的结构示意图；
100.图11是图10在另一视角下的结构示意图；
101.图12是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中第一支座和第二支座的结构示意图；
102.图13是图12另一视角下的结构示意图；
103.图14是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例在接收侧主隧道中的结构示意图；
104.图15是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中第三支座在第三支撑台车上的结构示意图；
105.图16是图15在另一视角下的结构示意图；
106.图17是根据本公开联络通道施工方法的一些实施例的流程示意图。
107.应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
108.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述
仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
109.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
110.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
111.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
112.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
113.图1是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例的结构示意图。图2是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例在始发侧主隧道中的结构示意图。图3是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中掘进主机的结构示意图。
114.参考图1到图3，本公开实施例提供一种联络通道掘进设备，用于挖掘始发侧主隧道10和接收侧主隧道20之间的联络通道30。在图1中，左侧为接收侧主隧道20，右侧为始发侧主隧道10，在始发侧主隧道10和接收侧主隧道20之间设有至少一个联络通道30。联络通道30的两端分别设有与始发侧主隧道10连通的始发侧洞口31和与接收侧主隧道20连通的接收侧洞口32。图1通过箭头t示出了联络通道30从始发侧洞口31指向接收侧洞口32的方向。联络通道30可应用于火灾救援、消防疏散和排水。当隧道出现问题时，人员可通过联络通道进行转移，同时还方便救援人员进行救援。
115.联络通道掘进设备包括：掘进主机40和驱动机构50。参考图3，掘进主机40包括盾体41、设置在所述盾体41前端的刀盘42和设置在所述盾体41内用于驱动所述刀盘42的刀盘驱动元件43。相比于用于挖掘联络通道的带切削刀的钢护筒的挖掘机构，本实施例中的掘进主机40可实现联络通道30的一次成型，不像钢护筒需要先切削土层来实现支护，再去掉中间的土，因此本实施例在挖掘联络通道30时效率更高。另外，相比于用于挖掘联络通道的部分断面掘进机，本实施例在切削土层时能够实现土压保持，提高施工安全性，而不像部分断面掘进机在挖掘时因两个主隧道之间的地层出现不稳的情况容易造成塌陷、渗水，从而对主隧道造成不利影响，影响施工安全性。
116.参考图2，驱动机构50被配置为与所述始发侧主隧道10邻近所述联络通道30一侧
的隧道壁连接，并施加使所述掘进主机40朝向所述接收侧主隧道20掘进的驱动力。相比于相关技术中借助主隧道背部反力向前驱动掘进设备的掘进模式，驱动机构50通过从邻近始发侧洞口31一侧反拉的方式驱动掘进主机40，可改善施工过程中始发侧主隧道10各方向的的受力均匀性，减少对始发侧主隧道10的扰动，降低始发侧主隧道10的洞口侧管片因受力过大而发生失稳的可能性。并且，这种驱动方式可降低对始发侧主隧道10支护的要求，可节省支护机构的成本，并减少对主隧道空间的占用。
117.在本实施例中，驱动机构50在施加使掘进主机40朝向接收侧主隧道20掘进的驱动力时，与始发侧主隧道10邻近所述联络通道30一侧的隧道壁连接，这样可通过该侧隧道壁来直接承受反拉掘进主机40时的作用力。相比于在始发侧主隧道10内设置支护机构后，将驱动机构50连接在支护机构上，由支护机构来承受反拉掘进主机40时的作用力的方式，本实施例可确保驱动机构50在驱动时的稳定性和可靠性，并能够省去提供反拉力的支护机构的设置，从而节省成本。
118.为了提高掘进主机40的挖掘性能，刀盘42可采用双锥形阶梯切削仿形刀盘。这种刀盘的中心部位在轴向上沿远离盾体41的方向凸出，而边缘部分在轴向上沿远离盾体41的方向的位置相对于中心部位更靠后，从而形成具有锥度的刀盘结构，以便更顺畅地进行主隧道管片的切削。
119.在图3中，盾体41可包括前盾和尾盾，掘进主机40可包括连接前盾和尾盾的纠偏系统45，通过纠偏系统45可实现掘进主机40在掘进时的姿态和掘进路径的调整。掘进主机40还可包括螺旋输送系统44，该螺旋输送系统44位于盾体41内，可以将刀盘42挖出的砂石向后传输，从而实现渣土的外运。掘进主机40在掘进过程中，可将管片33拼装在掘进主机40的尾盾后侧，并通过驱动机构50推动管片33来带动掘进主机40继续掘进。
120.参考图1，在一些实施例中，所述联络通道掘进设备还包括：第一支撑台车60和第二支撑台车70。第一支撑台车60与所述驱动机构50连接，被配置为运行在所述始发侧主隧道10，并对所述掘进主机40进行支撑。第一支撑台车60可具有轮子，以便在沿始发侧主隧道10内铺设的轨道上运行。
121.第二支撑台车70沿所述始发侧主隧道10的延伸方向设置在所述第一支撑台车60的至少一侧，被配置为设置管片吊机74、操作系统71、始发侧液压系统72和始发侧电气系统73中的至少一个。第二支撑台车70可以设置为多个，而管片吊机74、始发侧流体系统71、始发侧液压系统72和始发侧电气系统73等可集中设置在一个第二支撑台车70，也可以分别设置在多个第二支撑台车70。第二支撑台车70可具有轮子，以便在沿始发侧主隧道10内铺设的轨道上运行。
122.管片吊机74可用于吊运用于衬砌联络通道的管片33。始发侧流体系统71、始发侧液压系统72和始发侧电气系统73分别用于联络通道掘进设备在始发侧主隧道的操纵、液压控制及电气控制等功能。另外第二支撑台车70还可以设置用于注入泥浆或密封油脂的流体系统。
123.在图1中，所述联络通道掘进设备还可包括：第三支撑台车80。第三支撑台车80被配置为运行在所述接收侧主隧道20，可用于接收从联络通道30的接收侧洞口32挖穿后的掘进主机40。第三支撑台车80可具有轮子，以便在沿接收侧主隧道20内铺设的轨道上运行。
124.第三支撑台车80可具有接收侧支护机构84。接收侧支护机构84被配置为在所述接
收侧主隧道20对应于所述联络通道30的接收侧洞口32的隧道段的隧道壁进行支护，以降低在掘进主机40挖穿接收侧洞口32时发生接收侧主隧道塌陷等风险。
125.参考图1，在一些实施例中，所述驱动机构50包括：固定件51、顶推件52和驱动元件53。固定件51被配置为固定连接在所述始发侧主隧道10邻近所述联络通道30一侧的隧道壁上位于所述联络通道30的始发侧洞口31的外周的位置。将固定件51设置在始发侧洞口31的外周，可避免固定件51对掘进主机40的运行造成干涉，固定件51可以与隧道壁焊接或采用其他连接方式进行固定。
126.顶推件52具有用于顶靠所述掘进主机40的尾部或用于衬砌所述联络通道30内壁的管片33的顶靠部。驱动元件53的一端与所述顶推件52连接，另一端与所述固定件51连接。所述驱动元件53被配置为通过将所述顶推件52拉向所述固定件51，以便通过所述顶靠部推动所述掘进主机40和所述管片33朝向所述接收侧主隧道20运动。这样就通过对顶推件52的反拉实现了掘进主机40及管片33朝向接收侧主隧道20运动的驱动作用。
127.为了确保顶推件52在受到驱动元件53的作用时能够顺畅可靠地推动所述掘进主机40和所述管片33，参考图1，在一些实施例中，联络通道掘进设备还包括：第一支撑台车60和导向机构61。第一支撑台车60被配置为运行在所述始发侧主隧道10。导向机构61设置在所述第一支撑台车60和所述顶推件52之间，被配置为对所述顶推件52的运动进行引导。
128.根据具体需要，导向机构61可采用多种形式，例如参考图1，所述导向机构61可包括：支撑导向结构611，设置在所述顶推件52的下侧或底部，被配置为对所述顶推件52进行支撑和运动引导。这样通过支撑导向结构611对顶推件52的支撑和运动引导作用，使得顶推件52的移动更加顺畅。
129.所述导向机构61也可包括：防倾导向结构612，设置在所述顶推件52的两侧，被配置为对所述顶推件52相对于所述第一支撑台车60的角度进行保持，并对所述顶推件52的运动进行引导。这样，通过防倾导向结构612对所述顶推件52的运动的引导作用以及对顶推件52相对于所述第一支撑台车60的角度的保持作用，使得顶推件52移动的更加顺畅稳定，避免运动过程中发生倾翻。
130.图4是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中掘进主机、驱动机构和第一支撑台车的结构示意图。图5是图4的反方向视角的结构示意图。图6是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中驱动机构的结构示意图。
131.参考图4到图6，在一些实施例中，所述驱动元件53包括：多个液压缸531，沿所述掘进主机40的周向间隔布置。液压缸531的数量可以为两个、三个、四个或更多。通过使多个液压缸531同步地缩回，以实现对顶推件52的反拉作用，从而使顶推件52朝向始发侧洞口31运动。
132.液压缸531可以在有限的空间内输出较大的力，从而既减少空间占用，又能够实现较大的掘进出力。在另一些实施例中，根据掘进的不同要求，驱动机构53也可以采用其他形式的驱动元件53，例如气缸、电动推杆等
133.为了提高液压缸对顶推件的反拉作用，参考图6，在一些实施例中，所述多个液压缸531的活塞杆伸缩方向与所述顶推件52的运动方向平行。液压缸531的一端可以固定连接或铰接在固定件51上，当液压缸531伸出或缩回活塞杆时，活塞杆伸缩方向与所述顶推件52的运动方向保持平行而不发生变化，从而可以实现更大的反拉力。在另一些实施例中，液压
缸531可铰接在固定件51上，并在当液压缸531伸出或缩回活塞杆时，液压缸531绕铰轴摆动，从而使活塞杆伸缩方向与所述顶推件52的运动方向发生变化。
134.参考图6，在一些实施例中，所述固定件51包括：四个连接耳板，与所述驱动元件53的连接点位于同一平面。参考图4和图5，四个连接耳板分别位于同一平面上的矩形的四个角点，位于所述联络通道30内的所述掘进主机40的刀盘42轴线通过所述矩形的两条对角线的交点。这样可使得顶推件52作用于掘进主机或管片33时，不容易产生相对于刀盘42的轴线的多余力矩，从而使掘进主机40的掘进过程平顺且能够沿规定的路径形成联络通道。
135.参考图1、图4和图5，在一些实施例中，所述支撑导向结构611包括：第一导轨6111、至少一对支腿6112和滚轮6113。第一导轨6111设置在所述第一支撑台车60的上表面。第一导轨6111可以与掘进主机40的刀盘42或盾体41的轴线平行。
136.支腿6112可只有一对，也可以有两对以上。每对支腿6112分别设置在所述顶推件52的两侧侧壁邻近所述顶推件52底部的位置。滚轮6113与所述支腿6112连接，并可滚动地设置在所述第一导轨6111上。通过滚轮6113在第一导轨6111上滚动，可使顶推件52更顺畅地平移。
137.在图4和图5中，所述滚轮6113为v形轨道轮，所述第一导轨6111为与所述v形轨道轮配合的三角形截面轨道。v形轨道轮在顶推件和支腿的向下压力的作用下自动地与三角形截面轨道实现对中，且在运行时不容易脱离导轨，提高顶推件运动的稳定性。
138.在图4和图5中，所述第一支撑台车60具有支撑立柱62，所述防倾导向结构612可包括：至少一对滑动部6121和至少一对第二导轨6122。每对滑动部6121分别设置在所述顶推件52的两侧侧壁。至少一对第二导轨6122与所述支撑立柱62固定连接，每对第二导轨6122分别与所述至少一对滑动部6121滑动配合。滑动部6121可与第二导轨6122形成可相对滑动的卡接或嵌入配合结构。
139.参考图6，在一些实施例中，所述多个液压缸531中的至少部分的一端与所述固定件51铰接，并相对于所述固定件51可摆动，另一端与所述顶推件52可拆卸地连接。在多个液压缸531与顶推件52均连接的状态时，多个液压缸531可围出容纳掘进主机和管片33的空间，当需要补充管片33时，可拆开液压缸531与顶推件52的连接后，使液压缸531摆动，从而方便外侧的管片33进入到该空间，然后再使液压缸531摆回，并与顶推件52连接。
140.在一些实施例中，可根据管片33的进入方向将多个液压缸531中的部分液压缸31设置成可摆动的结构，其铰接轴可以与竖直方向平行。在另一些实施例中，也可以将所有液压缸531都设置成可摆动的结构。另外，液压缸531可通过销轴54与顶推件52连接，而且销轴52可通过工具拆除。
141.在图6中，所述驱动元件53还包括：拉杆532。拉杆532位于所述液压缸531的上侧。拉杆532的一端与所述固定件51连接，另一端与所述液压缸531连接。拉杆532被配置为在所述液压缸531相对于所述固定件51摆动时对所述液压缸531进行支撑，这样可方便操作人员，使其在连接或拆开液压缸531和顶推件52的连接结构时无需由人力或通过工具支撑液压缸531。
142.图7是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中第一密封套筒的结构示意图。参考图1和图7，在一些实施例中，联络通道掘进设备还包括：第一密封套筒63。第一密封套筒63可以与始发侧洞口31密封连接，例如通过焊接的方式使金属材料的第一密封套筒63
与始发侧洞口连续地固定连接，以实现密封效果。
143.在图7中，所述第一密封套筒63具有用于注入密封油脂的注脂孔631。所述联络通道掘进设备还包括：密封刷632。密封刷632设置在所述第一密封套筒63的内壁上，被配置为浸入密封油脂，以实现密封作用。在向内部已放入掘进主机40的第一密封套筒63注入密封油脂后，密封油脂会沿第一密封套筒63的周向填充掘进主机40的盾体41与第一密封套筒63的内壁之间，并浸到密封刷632的刷毛内，形成具有比较稳定的密封油膜，从而形成良好的密封作用。
144.为了提高密封效果，参考图7，在一些实施例中，所述密封刷632包括至少两个环形刷，所述至少两个环形刷沿所述第一密封套筒63的轴向间隔排布。在图7中第一密封套筒63内壁设有三个环形刷，三个环形刷相邻两个环形刷间隔可以相等，以使密封作用在周向上更均匀。
145.考虑到掘进主机40比较重，如果其在第一密封套筒63内直接压紧密封刷632，则可能会造成密封刷632的破坏或无法在掘进主机40的下侧形成有效的密封油膜。因此参考图7，在一些实施例中，所述第一密封套筒63的内壁的下侧部分设有弧形支撑件633，所述弧形支撑件633沿所述第一密封套筒63的内壁周向延伸，且相对于第一密封套筒63的内壁凸起。这样通过弧形支撑件633支撑也呈弧形外轮廓的盾体41，避免盾体41直接压在密封刷632上而导致密封刷632的破坏或密封油膜难以形成。至少部分密封刷632的下侧可以通过弧形支撑件633进行固定。
146.在图1和图7中，所述第一密封套筒63包括：第一套筒段63a和第二套筒段63b。第一套筒段63a的一端具有与所述始发侧洞口31焊接的弧形边，另一端具有第一法兰。第二套筒段63b的一端具有能够与所述第一法兰通过连接件连接的第二法兰。连接件可以为螺栓螺母结构等。
147.第一密封套筒63在使用时需要与始发侧洞口31焊接，当形成联络通道后，还需要将第一密封套筒63从始发侧洞口31切除，切除时往往会对第一密封套筒63多一些切除量。整体的第一密封套筒63在焊接、切除的过程中可重复的次数相对较低，通过使第一密封套筒63包括第一套筒段63a和第二套筒段63b，当需要拆除第一密封套筒63时，可以将第二套筒段63b从第一套筒段63a上取下，再将第一套筒段63a从始发侧洞口31切除，这样第二套筒段63b可以更多次地重复使用，从而提高了利用率，降低了成本。
148.在第一密封套筒63上还可以设置注浆孔和观察窗。注浆孔可用于在掘进主机掘进前注入泥浆，来实现保压作用。观察窗可以是可开启和关闭的小门，其可用于观察填仓情况以及掘进主机的位置。第一密封套筒63内还可以设置压力传感器，用于检测内部压力。
149.图8和图9分别是在采用背推法和反拉法仿真时始发侧主隧道的应力分布图。参考前述联络通道掘进设备的各实施例，为方便理解采用反拉方式的驱动结构(即采用反拉法)对始发侧主隧道的作用相对于相关技术中采用背推法对始发侧主隧道的作用的差异，这里通过图8和图9进行比较说明。图8和图9中掘进设备的掘进力相同。
150.在图8中，应力的大小从c1到c12逐渐变小，其中c1取值在1.363e-02到1.254e-02的范围，其颜色较深，c2取值在1.254e-02到1.145e-02，其颜色相对较浅，c3到c12的取值范围可见图8。始发侧洞口正对的位置是提供背推力的支护机构，支护机构在向掘进设备提供背推力时，对该侧隧道壁的应力为最大的c1，并以该区域为中心向外圈逐渐变化为c2、c4、
c5等。此外，在始发侧洞口下侧的隧道壁上，该区域应力为最大的c1。
151.在图9中，应力的大小从d1到d12逐渐变小，其中d1取值在1.097e-02到1.006e-02的范围，其颜色较深，d2取值在1.006e-02到9.160e-03，其颜色相对较浅，d3到d12的取值范围可见图9。始发侧洞口正对的位置无需设置提供背推力的支护机构，因此当洞口侧受到拉力时，洞口对侧的隧道壁的应力为d3，并以该区域为中心向外圈逐渐变化为d4、d5等。此外，始发侧洞口下侧的隧道壁的应力为d1，并从该区域向外逐渐变为d2、d3和d4。
152.两者相比，图8所对应的主隧道在背推法作用下的结构受力方式主要为主隧道内侧抗压，易引起成拱侧的较大变形，而图9对应的主隧道在反拉法作用下的结构受力方式为主隧道内侧抗拉，其成拱侧可承受更大的拉力，从而减小主隧道的变形。从图8和图9中，也可看到，在图8中与洞口相对的拱形内侧，承受的应力c1取值在1.363e-02到1.254e-02的范围；而图9中在图8中与洞口相对的拱形内侧的应力d1取值在1.097e-02到1.006e-02的范围，低于c1的取值范围。
153.图10是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中止退机构的结构示意图。图11是图10在另一视角下的结构示意图。在掘进主机40向前掘进的过程中，管片33被依次拼装到联络通道内，当添加新的管片33时，土压会形成使已放入联络通道的管片33和掘进主机反向推出的趋势。因此，参考图10和图11，在一些实施例中，联络通道掘进设备还可包括：止退机构65。止退机构65设置在所述第一密封套筒63上，被配置为限制所述掘进主机40和所述管片33沿所述掘进主机40的掘进方向的反方向后退。
154.在图10和图11中，所述止退机构65包括：连接板651和销子652。连接板651与所述第一密封套筒63的外壁固定连接，并具有沿掘进主机40的掘进方向的反方向相对所述第一密封套筒63的壁沿凸出的凸出部分，所述凸出部分具有销孔。销子652被配置为在拼装管片33时穿过所述销孔插接在前一节管片33上的盲孔内。这样操作人员可以在准备添加管片33时，将销子652插到销孔和盲孔中，在完成管片33添加后，拔出销子652即可。
155.为了方便使用，所述销子652可通过柔性连接件653与所述连接板651或所述第一密封套筒63的外壁连接。该柔性连接件653可以为链条或绳。
156.图12是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中第一支座和第二支座的结构示意图。图13是图12另一视角下的结构示意图。参考图4、图5、图12和图13，在一些实施例中，联络通道掘进设备还包括：第一支撑台车60、第一支座641和第二支座642。第一支撑台车60能够运行在所述始发侧主隧道10。第一支座641设置在所述第一支撑台车60的上表面，被配置为对所述第一密封套筒63进行支撑。第二支座642设置在所述第一支撑台车60的上表面，并位于所述第一支座641远离所述始发侧洞口31的一侧，被配置为对所述掘进主机40进行支撑。
157.在图13中，在左右方向上较宽的第一支座641可以对第一密封套筒63进行支撑，以确保第一密封套筒63在掘进主机40工作时的稳定性。而在左右方向上较宽的第二支座642则能够对掘进主机40的部分盾体41进行支撑。第一支座和第二支座还可分别用于第一密封套筒和掘进主机相对于始发侧洞口的位置调整，以使其对正洞口，从而更方便地实现第一密封套筒的焊接以及切割，方便掘进主机顺畅地进出第一密封套筒。
158.图14是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例在接收侧主隧道中的结构示意图。图15是根据本公开联络通道掘进设备的一些实施例中第三支座在第三支撑台车上的
结构示意图。图16是图15在另一视角下的结构示意图。
159.参考图1、图14、图15和图16，在一些实施例中，联络通道掘进设备还包括：第三支撑台车80、第二密封套筒81和第三支座82。第三支撑台车80被配置为运行在所述接收侧主隧道20。第二密封套筒81被配置为与设置在所述接收侧主隧道20邻近所述联络通道30一侧的隧道壁上的接收侧洞口32密封连接。第三支座82设置在所述第三支撑台车80的上表面，被配置为对所述第二密封套筒81进行支撑。
160.掘进主机40从接收侧洞口32出来后，进入已准备在接收侧主隧道20内的第三支撑台车80上的第二密封套筒81内。待联络通道内泥浆凝固后，可将第二密封套筒81从接收侧洞口32切除，并将第二密封套筒的至少部分与掘进主机40一起运离接收侧主隧道20。
161.参考图1，在一些实施例中，所述第二密封套筒81包括：第三套筒段81a和第四套筒段81b。第三套筒段81a的一端具有与所述接收侧洞口32焊接的弧形边，另一端具有第三法兰。第四套筒段81b的一端具有能够与所述第三法兰通过连接件连接的第四法兰。连接件可以为螺栓螺母结构等。
162.第二密封套筒81在使用时需要与接收侧洞口32固定连接(例如焊接等)，当联络通道内泥浆凝固后，还需要将第二密封套筒81从接收侧洞口32切除，切除时往往会对第二密封套筒81多一些切除量。整体的第二密封套筒81在焊接、切除的过程中可重复的次数相对较低，通过使第二密封套筒81包括第三套筒段81a和第四套筒段81b，当需要拆除第二密封套筒81时，可以将第四套筒段81b从第三套筒段81a上取下，再将第三套筒段81a从接收侧洞口32切除，这样第四套筒段81b可以更多次地重复使用，从而提高了利用率，降低了成本。
163.为了更方便地取出掘进主机，参考图15和图16，在一些实施例中，所述第三支座82可运动地设置在所述第三支撑台车80的上表面，所述第三支座82与所述第三支撑台车80之间设有出洞驱动单元83，所述出洞驱动单元83被配置为驱动所述第四套筒段81b及内部的掘进主机40离开所述第三套筒段81a。出洞驱动单元83可以包括液压油缸，通过液压油缸的伸缩实现所述第四套筒段81b及内部的掘进主机40相对于第三套筒段81a的运动。
164.在图1中，第三支撑台车80可具有接收侧支护机构84，所述接收侧支护机构84被配置为在所述联络通道30的接收侧主隧道20对应于所述接收侧洞口32的隧道段的隧道壁进行支护。在图14中，第三支撑台车80还可具有电气系统85和液压系统86。
165.在图16中，出洞驱动单元83还可包括移动式千斤顶831，用来调整第三支座82的姿态，并通过锁定螺栓832对调整后的姿态进行锁定。
166.图17是根据本公开联络通道施工方法的一些实施例的流程示意图。基于前述联络通道掘进设备的各实施例，本公开还提供了对一个了联络通道施工方法。参考图17，在一些实施例中，施工方法包括：步骤s100到步骤s500。
167.在步骤s100中，将掘进主机运送到始发侧主隧道内对应于联络通道的始发侧洞口的位置。具体地，步骤s100可包括：将所述掘进主机装入第一密封套筒；通过第一支撑台车将所述掘进主机和所述第一密封套筒运送到所述始发侧主隧道内对应于联络通道的始发侧洞口的位置；将所述第一密封套筒密封连接在所述始发侧洞口。
168.在步骤s200中，将驱动机构连接在所述始发侧主隧道邻近所述联络通道一侧的隧道壁上。具体地，步骤s200可包括：在所述始发侧主隧道邻近所述联络通道一侧的隧道壁上位于所述联络通道的始发侧洞口的外周的位置固定连接固定件；将驱动元件的一端与所述
第一支撑台车上的顶推件连接，另一端与所述固定件连接，以便通过所述驱动元件带动所述顶推件远离或靠近所述始发侧洞口。
169.在步骤s300中，通过所述掘进主机对所述联络通道进行土体挖掘。在步骤s300之前，并在将所述第一密封套筒密封连接在所述始发侧洞口之后，施工方法还可以包括：向所述第一密封套筒内注入密封油脂，向形成的土仓注入膨润土，并进行保压测试的步骤。
170.在一些实施例中，施工方法还可包括：通过第三支撑台车将第二密封套筒运送到所述接收侧主隧道内对应于联络通道的接收侧洞口的位置；将所述第二密封套筒密封连接在所述接收侧洞口。
171.相应地，在步骤s300之前，并在将所述第二密封套筒密封连接在所述接收侧洞口之后，施工方法还可包括：向所述第二密封套筒内注入泥浆，并进行加压测试，以便保证掘进主机破除接收侧主隧道的洞口管片时地层和管片的稳定。
172.在步骤s400中，在所述掘进主机的掘进过程中在所述掘进主机的后侧拼装管片以进行土体支护，并通过所述驱动机构对所述掘进主机及所述管片施加使所述掘进主机朝向所述接收侧主隧道掘进的驱动力。
173.在步骤s500中，在所述掘进主机从所述联络通道的接收侧洞口钻出后，对所述联络通道内的管片进行壁后注浆，直至壁后浆液凝固。在浆液凝固后，就形成了联络通道。接下来可分别将始发侧主隧道和接收侧主隧道中的有关设备撤出。
174.本说明书中多个实施例采用递进的方式描述，各实施例的重点有所不同，而各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于施工方法实施例而言，由于其整体以及涉及的步骤与系统实施例中的内容存在对应关系，因此描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
175.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
176.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。