[发明专利]一种由地下向上施工的竖井盾构机及其施工方法

权利要求书

1.一种由地下向上施工的竖井盾构机，其特征在于：包括设置在初始管片（13）上的盾体（4），盾体（4）竖直设置在始发竖井内，始发竖井的下部设有始发密封钢筒（12），始发密封钢筒（12）与初始管片（13）之间设有密封结构（1201），盾体（4）的上端设有刀盘（1），盾体（4）内设有主驱动（2）、中心排渣装置（7）、管片拼装机（6）和管片吊机（9），主驱动（2）与刀盘（1）固定连接，主驱动（2）的下方设有推进油缸（3），推进油缸（3）沿盾体（4）内壁固定设置，中心排渣装置（7）设置在盾体（4）的中心轴位置，中心排渣装置（7）的上端与主驱动（2）固定连接，管片拼装机（6）和管片吊机（9）均设置在中心排渣装置（7）上，管片拼装机（6）的下方设有操作平台（8），操作平台（8）与中心排渣装置（7）固定连接，主驱动（2）、推进油缸（3）、管片拼装机（6）和管片吊机（9）均通过管线与设置在隧道内的动力控制系统（11）相连接。

2.根据权利要求1所述的由地下向上施工的竖井盾构机，其特征在于：所述中心排渣装置（7）的内部竖直设有中心渣土改良管（5），中心渣土改良管（5）的上端穿过主驱动（2）与刀盘（1）相连接，中心渣土改良管（5）的下端伸进中心排渣装置（7）内。

3.根据权利要求2所述的由地下向上施工的竖井盾构机，其特征在于：所述中心渣土改良管（5）包括多孔管道（501）和回转接头（502），多孔管道（501）的上端与刀盘（1）相连接，多孔管道（501）的下端与回转接头（502）相连通。

4.根据权利要求1所述的由地下向上施工的竖井盾构机，其特征在于：所述中心排渣装置（7）包括出渣管道（703）和柔性溜渣管（704），出渣管道（703）的上端与主驱动（2）相连接，出渣管道（703）的下端与柔性溜渣管（704）相连通，柔性溜渣管（704）与运输小车（14）相对应，出渣管道（703）内部设有至少一个机械闸阀（701）和至少一个挠性阀（702）。

5.根据权利要求4所述的由地下向上施工的竖井盾构机，其特征在于：所述初始管片（13）设置在钢构基础架（15）上，钢构基础架（15）设置在隧道底部，钢构基础架（15）的上表面为平面，钢构基础架（15）的底部为弧形架，弧形架与隧道内壁配合接触。

6.根据权利要求5所述的由地下向上施工的竖井盾构机，其特征在于：所述运输小车（14）设置在钢构基础架（15）上，钢构基础架（15）的后方设有主控室（10）和动力控制系统（11），主控室（10）与动力控制系统（11）相连接。

7.一种如权利要求1所述的由地下向上施工的竖井盾构机的施工方法，其特征在于：包括大直径竖井施工和小直径竖井施工；其中大直径竖井施工包括如下步骤：S1：在隧道中铺设钢构基础架和始发管片，始发管片与钢构基础架固定连接；S2：在始发竖井的下部安装始发密封钢筒，在始发密封钢筒之间安装密封结构；S3：将盾构机吊装在始发管片上，使刀盘位于钢筒井内；S4：检查设备，确保安全后启动盾构机；S5：主驱动带动刀盘转动，进行土体开挖，开挖下的渣土经中心排渣装置输送到运输小车上，在排渣的过程中，通过调节机械闸阀和挠性阀控制排渣通道的大小，进而控制排渣量的多少；S6：刀盘掘进设定距离后，管片吊机将管片吊运至拼装位置，然后通过管片拼装机进行管片的拼装；S7：推进油缸的伸缩端伸出，顶紧拼装好的管片，推进油缸带动主驱动和刀盘向上掘进；S8：重复步骤S5~S7，直至完成整个竖井施工；S9：整个盾构机可由地面直接调出，转运，也可在竖井和隧道中拆解，通过隧道转运至指定位置，完成施工动作。

8.根据权利要求7所述的由地下向上施工的竖井盾构机的施工方法，其特征在于：所述小直径竖井施工包括如下步骤： a：在隧道中铺设钢构基础架和始发管片，在始发管片的下部铺设顶升油缸，顶升油缸推动始发管片上下移动；b：在始发竖井的下部安装始发密封钢筒，在始发密封钢筒之间安装密封结构；c：将盾构机吊装在始发管片上，使刀盘位于钢筒井内；d：检查设备，确保安全后启动盾构机；e：主驱动带动刀盘转动，进行土体开挖，开挖下的渣土经中心排渣装置输送到运输小车上，在排渣的过程中，通过调节机械闸阀和挠性阀控制排渣通道的大小，进而控制排渣量的多少；f：刀盘掘进设定距离后，管片吊机将管片吊运至拼装位置，然后通过管片拼装机进行管片的拼装，依次拼装在始发管片上；g：顶升油缸的伸缩端伸出，推动管片及盾构机同时向上运动；h：重复步骤e~g，直至完成整个竖井施工；i：整个盾构机可由地面直接调出，转运，也可在竖井和隧道中拆解，通过隧道转运至指定位置，完成施工动作。