一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置及方法

1.一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，用于在钻有初孔(92)的起始端(91)和目标端(93)之间挖掘隧道并衬砌圆管单元(901)，其特征在于，包括：排列成直线且中心线与所述初孔(92)的轴线重合的顶推部(1)、拉拔部(2)和挖掘部(3)；所述顶推部(1)位于所述起始端(91)，所述顶推部(1)包括顶推机架(10)和顶推机构(11)，所述顶推机架(10)上设置有弧形定位片(101)，所述弧形定位片(101)的弧心轴线与所述初孔(92)轴线重合，所述顶推机构(11)设于所述顶推机架(10)的尾端；所述拉拔部(2)位于所述目标端(93)，所述拉拔部(2)包括拉拔机架(20)和拉拔机构(21)，所述拉拔机构(21)滑动设置于所述拉拔机架(20)，所述拉拔机构(21)上设置有回转结构(210)和旋转密封结构(211)，所述回转结构(210)中空且轴线与所述初孔(92)重合，所述回转结构(210)的中空内壁设置有夹持块(2101)，所述旋转密封结构(211)设置于所述回转结构(210)的后侧；所述挖掘部(3)位于所述起始端(91)和目标端(93)之间的初孔(92)，所述挖掘部(3)包括朝向所述顶推部(1)的尾盘(30)和朝向所述拉拔部(2)的掘进刀盘(31)，所述掘进刀盘(31)旋转安装于所述尾盘(30)上，所述顶推部(1)与所述尾盘(30)之间通过拼接的所述圆管单元(901)连接，所述拉拔部(2)与所述掘进刀盘(31)之间通过拼接的双层钻杆(902)连接，所述双层钻杆(902)的另一端穿过所述回转结构(210)并被所述夹持块(2101)夹紧，所述双层钻杆(902)的末端与所述旋转密封结构(211)旋转连接；所述旋转密封结构(211)包括进水口(2111)和泥浆出口(2112)，所述双层钻杆(902)包括内层(9021)和外层(9022)，所述进水口(2111)和泥浆出口(2112)分别与所述内层(9021)和外层(9022)连通，进水在所述掘进刀盘(31)处由喷口(9023)喷出，然后夹带泥浆回流。 2.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述顶推部(1)还包括连接部(12)，所述连接部(12)设置在所述顶推机架(10)朝向所述初孔(92)一端，所述连接部(12)包括：滑动连接于所述顶推机架(10)的滑动座(120)；转动安装于所述滑动座(120)且轴线与所述初孔(92)的轴线重合的连接盘(121)；固定安装于所述连接盘(121)的齿圈(122)；安装于所述滑动座(120)且驱动所述连接盘(121)转动的动力源(123)；所述连接盘(121)包括壳体(1210)、电热片(1211)、弹性囊(1212)和伸缩件(1213)，多个所述电热片(1211)环形分布在所述壳体(1210)中间层且所述电热片(1211)的两侧面与所述壳体(1210)滑动配合，相连两个所述电热片(1211)之间设置有导向片(12101)，所述伸缩件(1213)和弹性囊(1212)连接在所述电热片(1211)背侧和所述壳体(1210)内壁之间；所述壳体(1210)的外部还设置有环形槽(12102)，所述环形槽(12102)内镶嵌有环形的受电极，所述滑动座(120)上设置有供电极，所述供电极与受电极配合；所述弹性囊(1212)内充有液体。 3.如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述弹性囊(1212)的材质为橡胶。 4.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，还包括下料机构(4)，所述下料机构(4)包括：固定在所述起始端(91)壁面且朝向所述弧形定位片(101)的两根导轨(41)；与两根所述导轨(41)滑动配合的料架(42)，所述料架(42)与导轨(41)组合成“V”形；连接在两根所述导轨(41)上部的杆件(43)；以及柔性索(44)，所述柔性索(44)的末端固定于所述料架(42)，然后绕过所述杆件(43)引到所述下料机构(4)底部，由连接有卷绕盘的电机驱动。 5.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述顶推机构(11)包括伸缩缸(112)和分力板(113)，所述分力板(113)的一侧与所述圆管单元(901)对接，另一侧由所述伸缩缸(112)驱动。 6.如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，三个所述夹持块(2101)圆周等距分布于所述回转结构(210)中空的内壁上，所述夹持块(2101)为电磁铁。 7.如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述电热片(1211)两侧为金属，中部层为发热元件。 8.如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述壳体(1210)与所述电热片(1211)和弹性囊(1212)接触的上下侧面为光滑的金属面。 9.如权利要求1所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，其特征在于，所述双层钻杆(902)的两层之间间隔设置有支撑环(9020)，所述支撑环(9020)上设置有供泥浆流过的泥浆孔(90201)。 10.一种不破坏地面的地下挖掘衬砌方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的一种不破坏地面的地下挖掘衬砌装置，包括以下步骤：探测地质步骤：对位于所述起始端(91)和目标端(93)之间的地下情况进行探明；钻取初孔步骤：由小口径钻机在所述起始端(91)和目标端(93)之间钻取所述初孔(92)，钻孔时使用所述双层钻杆(902)，根据钻进深度在钻杆的末端拼接新的所述双层钻杆(902)，当钻头从目标端(93)破土时停止钻进，拆除所述目标端(93)的钻头和所述起始端(91)的小口径钻机，拼接的所述双层钻杆(902)保留在所述初孔(92)中；挖掘衬砌步骤：所述顶推部(1)装入所述起始端(91)，所述挖掘部(3)与位于所述起始端(91)的双层钻杆(902)连接，所述圆管单元(901)放入所述顶推机架(10)上，所述顶推机构(11)顶住所述圆管单元(901)的端面，所述圆管单元(901)的另一端顶住所述尾盘(30)；所述拉拔部(2)装入所述目标端(93)，所述双层钻杆(902)的出口端穿过所述回转结构(210)后，末端插入所述旋转密封结构(211)，所述夹持块(2101)夹紧所述双层钻杆(902)；所述旋转密封结构(211)的进水口(2111)通入掘进液，所述掘进液经过所述双层钻杆(902)的内层(9021)流入所述掘进刀盘(31)，再经过所述双层钻杆(902)的外层(9022)回流到所述泥浆出口(2112)；所述回转结构(210)启动并回转，所述拉拔机构(21)启动并往外拖拽所述双层钻杆(902)，所述顶推机构(11)在另一端推动所述尾盘(30)，所述掘进刀盘(31)在土层中掘进；圆管单元连接步骤：在所述起始端(91)，所述圆管单元(901)衬砌入土层中以后，暂停挖掘工作，新的所述圆管单元(901)放入所述顶推机架(10)上，与原先的所述圆管单元(901)末端对齐但保留缝隙；所述连接部(12)调节位置，所述连接盘(121)位于两个所述圆管单元(901)的中间区域，所述伸缩件(1213)驱动所述电热片(1211)在所述壳体(1210)中滑动，所述连接盘(121)的内径变小，所述电热片(1211)与所述圆管单元(901)的端部接触；所述顶推机构(11)顶住所述圆管单元(901)的端面，所述电热片(1211)的两侧分别与两个所述圆管单元(901)的端面接触，所述动力源(123)驱动所述连接盘(121)旋转，所述电热片(1211)的两侧面对所述圆管单元(901)的端面进行打磨，打磨结束后所述连接盘(121)停止旋转；所述电热片(1211)启动并对所述圆管单元(901)的端面加热保温，保温完成后，所述伸缩件(1213)带动所述电热片(1211)收缩，所述顶推机构(11)推动外侧的所述圆管单元(901)向另一个所述圆管单元(901)移动，两个所述圆管单元(901)的端面直接接触并连接在一起；完工步骤：重复上述步骤，直到所述挖掘部(3)到达所述目标端(93)，拆除相关设备，恢复所述起始端(91)和目标端(93)路面。