地下工程3D列印裝置與方法與流程
2023-05-13 11:36:52 2
本發明涉及建築施工技術領域，特別涉及一種地下工程3D列印裝置與方法。
背景技術：
我國相繼出臺一系列包括《國家高技術研究發展計劃(863計劃)》、《國家增材製造產業發展推進計劃(2015-2016年)》和《中國製造2025》等綱領性文件，均將3D列印技術作為優先發展的國家戰略。目前，建築業的自動化水平與其他行業相比尚顯落後，其發展迫切需要轉型升級。建築工程3D列印技術具有自動化程度高、一次成型、建築耗材和工藝損耗少等特點，是實現傳統建築業轉型升級的一種重要手段，是解決建築高效、安全、數位化、自動化、智能化建造的有效途徑。
然而，現有的3D列印裝置僅適用於地上建(構)築物施工，當前尚無地下工程3D列印裝置。較地上建(構)築物，由於地下工程施工涉及土體開挖和支護的問題，其施工風險更大。因此，研究一種應用於地下工程的3D列印裝置及方法是本領域迫切需要解決的技術難題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種地下工程3D列印裝置與方法，能夠解決採用現有的3D列印裝置和方法不能實現地下工程土體開挖和結構施工的問題。
為解決上述問題，本發明提供一種地下工程3D列印裝置，包括：
包括模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100以及與其連接的實體建築3D列印裝置200，其中，
所述模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100，包括：
可擴展的模塊化地面導軌110；
設置於所述模塊化地面導軌110上的XY方向驅動車輪120；
設置於所述XY方向驅動車輪120上的X、Y、Z方向模塊化穩定導軌130，每個X、Y、Z方向模塊化穩定導軌130的兩端對應設置有X、Y、Z方向穩定導軌擴展連接件160；
設置於所述Z方向模塊化穩定導軌130的下部的轉動頂升驅動140，所述轉動頂升驅動140與所述XY方向驅動車輪120連接；
設置於所述Z方向模塊化穩定導軌130的上部的Z方向頂升制動驅動150，X、Y方向模塊化穩定導軌130上對應設置有X、Y方向驅動制動170；
所述實體建築3D列印裝置200，包括：
設置於所述Y方向模塊化穩定導軌130上的列印頭導軌橫梁210；
設置於所述列印頭導軌橫梁210上的Y方向列印頭導軌驅動220和列印頭橫梁制動230，列印頭導軌橫梁210一端與建築材料300輸送管連接，另一端設置所述列印頭導軌橫梁擴展連接件240；
設置於所述列印頭導軌橫梁210上的豎向列印頭250和X方向列印頭驅動制動260，所述X方向列印頭驅動制動260與所述豎向列印頭250連接；
所述掘進排土機用驅動導向裝置500，包括：
設置於所述Y方向模塊化穩定導軌130上的掘進排土機導軌橫梁510；
設置於所述掘進排土機導軌橫梁510上的掘進排土機Y方向導軌驅動520和掘進排土機橫梁制動530，所述掘進排土機導軌橫梁510一端內的排土管為土及碎石出口600，另一端設置掘進排土機導軌橫梁擴展連接件540；
設置於所述掘進排土機導軌橫梁510上的豎向CNC掘進排土機400和掘進排土機X方向驅動制動550，所述掘進排土機X方向驅動制動550與所述豎向CNC掘進排土機400連接。
進一步的，在上述裝置中，所述CNC掘進排土機400包括：
防護支撐裝置450；
設置於所述防護支撐裝置450外的銑削掘進刀盤410；
設置於所述防護支撐裝置450內的銑削旋轉動力系統420和土及碎石倉430、吸力螺旋排土裝置440，其中，所述銑削掘進刀盤410與銑削旋轉動力系統420連接，所述土及碎石倉430一端與所述銑削掘進刀盤410連通，另一端與所述吸力螺旋排土裝置440連通。
進一步的，在上述裝置中，所述防護支撐裝置450，包括：
與掘進排土機導軌橫梁510連接頂部支撐殼455；
設置於所述頂部支撐殼455內部的多道頂部支撐454；
與所述頂部支撐殼455的底部剛接的中部支撐板453；
與所述中部支撐板453邊緣與外部剛接的防護支撐殼452；
與所述防護支撐殼452豎向內部的中部剛接的底部支撐板451。
進一步的，在上述裝置中，所述銑削旋轉動力系統420，包括：
設置於部支撐板451中心的可轉動的刀盤中心主軸421；
銑削旋轉動力傳遞元件423連接；
銑削動力液壓馬達422，所述刀盤中心主軸421上頂端與所述銑削動力液壓馬達422之間通過所述銑削旋轉動力傳遞元件423連接。
進一步的，在上述裝置中，所述銑削掘進刀盤410，包括：
與所述刀盤中心主軸421下頂端連接的刀盤翼板415；
主銑削刀盤412，所述刀盤翼板415底部邊緣與主銑削刀盤412一端相連並斜交；
設置於主銑削刀盤412中心部的一系列中心刀盤411；
設置於所述主銑削刀盤412中心與邊緣之間的一系列正銑刀盤413；
所述防護支撐殼452底部環向設置有一系列外周銑削刀盤414，所述外周銑削刀盤414的軸心垂直於刀盤翼板415。
進一步的，在上述裝置中，所述土及碎石倉430由所述刀盤翼板415、底部支撐板451和防護支撐殼452圍成。
進一步的，在上述裝置中，所述吸力螺旋排土裝置440，包括：
離心吸渣離心泵442；
設置於所述離心吸渣離心泵442下部的吸渣入口441，所述吸渣入口441的外表面嵌入於所述底部支撐板451內部，與所述土及碎石倉430連通；
設置於所述離心吸渣離心泵442上部軸心的螺旋輸送軸445；
設置於所述螺旋輸送軸445外部的排土密封筒體446；
螺旋動力傳遞元件444；
螺旋推進動力液壓馬達443，所述離心吸渣離心泵442與螺旋推進動力液壓馬達443之間通過所述螺旋動力傳遞元件444連接。
進一步的，在上述裝置中，所述模塊化地面導軌110包括：4條兩兩平行與地面接觸的模塊化地面導軌110，其中兩條為X方向地面導軌111，另外兩條為Y方向地面導軌112，所述X、Y方向地面導軌111、112兩端對應設置實現擴展地面導軌長度X、Y方向的地面導軌擴展連接件113、114。
進一步的，在上述裝置中，所述XY方向驅動車輪120包括與其中兩條平行軌道X方向或Y方向地面導軌111、112接觸的4個XY方向驅動車輪120。
進一步的，在上述裝置中，所述X、Y、Z方向模塊化穩定導軌130包括4根垂直於地面的Z方向模塊化穩定導軌133、連接於所述4根Z方向模塊化穩定導軌133的上部的2根上層X方向穩定導軌131和2根上層Y方向穩定導軌132，連接於所述4根Z方向模塊化穩定導軌133的下部的2根下層X方向穩定導軌131和2根下層Y方向穩定導軌132，2根上層X方向穩定導軌131和2根上層Y方向穩定導軌132連接構成上層矩形，2根下層X方向穩定導軌131和2根下層Y方向穩定導軌132連接構成下層矩形，其中，
每根Z方向穩定導軌133的一端分別通過所述轉動頂升驅動140與4個XY驅動車輪120固結，每根Z方向穩定導軌133另一端各連接有2個Z方向頂升制動驅動150，每根上層X方向穩定導軌131和上層Y方向穩定導軌132設置於所述2個Z方向頂升制動驅動150之間；
每根Z方向穩定導軌頂部150均設置有實現擴展Z方向穩定導軌133長度的Z方向穩定導軌擴展連接件163；
每根X方向穩定導軌131的每端設置有2個X方向驅動制動171和實現擴展X方向穩定導軌131長度的X方向穩定導軌擴展連接件161；
每根Y方向穩定導軌132的每端設置有2個Y方向驅動制動172和實現擴展Y方向穩定導軌132長度的Y方向穩定導軌擴展連接件162。
進一步的，在上述裝置中，所述列印頭導軌橫梁210設置於所述平行的2根上層Y方向穩定導軌132上；
所述Y方向列印頭導軌驅動220和列印頭橫梁制動230的數量分別為2個，Y方向列印頭導軌驅動220和列印頭橫梁制動230分別設置於所述列印頭導軌橫梁210與2根上層Y方向穩定導軌132的連接端；
所述豎向列印頭250設置於2個列印頭橫梁制動230之間的列印頭導軌橫梁210上，所述豎向列印頭250通過所述X方向列印頭驅動制動260設置於列印頭導軌橫梁210上。
根據本發明的另一面，提供一種採用上述地下工程3D列印裝置的列印方法，包括：
通過CNC(數控設備)動力控制系統(圖中未畫出)向掘進排土機用驅動導向裝置500和CNC掘進排土機400發送控制指令，啟動Z方向頂升制動驅動150實現掘進排土機導軌橫梁510在Z方向的移動，通過掘進排土機Y方向導軌驅動520和掘進排土機橫梁制動530控制掘進排土機導軌橫梁510實現Y方向的移動，通過掘進排土機X方向驅動制動550控制CNC掘進排土機400實現X方向的移動，通過控制CNC掘進排土機400在XY平面內逐層銑削掘進開挖土體並通過土及碎石出口600排出土體，並實現地下工程土體自上向下逐層沿Z方向的開挖；
直至地下工程土體開挖完畢，通過動力控制系統(圖中未畫出)向實體建築3D列印裝置200發送控制指令，啟動Z方向頂升制動驅動150實現列印頭導軌橫梁210在Z方向的移動，通過Y方向列印頭導軌驅動220和列印頭橫梁制動230控制列印頭導軌橫梁210實現Y方向的移動，通過X方向列印頭驅動制動260控制列印頭250實現X方向的移動，通過控制列印頭250在XY平面內噴射建築材料300實現地下工程結構各建築截面層列印施工，並實現地下工程結構自下向上逐層沿Z方向列印
進一步的，在上述方法中，所述方法還包括：
若地下工程結構超過XY平面內列印裝置的X方向的掘進或列印範圍，通過動力控制系統(圖中未畫出)向模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100發送控制指令，通過XY方向驅動車輪120沿著X方向地面導軌111行駛，同時調節X方向驅動制動171擴展X方向掘進或列印範圍，待超出X方向穩定導軌131的長度，通過X方向地面導軌擴展連接件113加長連接新的X方向地面導軌標準段，並通過X方向穩定導軌擴展連接件161加長連接新的X方向穩定導軌標準段，調節XY方向驅動車輪120沿著X方向地面導軌標準段行駛，同時調節X方向驅動制動171實現X方向掘進或列印區域進一步擴大，若X方向掘進或列印範圍超過掘進排土機導軌橫梁510或列印頭導軌橫梁210範圍，通過掘進排土機導軌橫梁擴展連接件540和列印頭橫梁擴展連接件240分別加上連接新的掘進排土機導軌橫梁或列印頭導軌橫梁。
進一步的，在上述方法中，所述方法還包括：
若地下工程結構超過XY平面內列印裝置的Y方向的掘進或列印範圍，通過所述動力控制系統向模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100發送控制指令，通過控制轉動頂升驅動140實現驅動車輪120轉向，通過XY方向驅動車輪120沿著Y方向地面導軌112行駛，同時調節Y方向制動172擴展Y方向掘進或列印範圍，待超出Y方向穩定導軌132長度，通過Y方向地面導軌擴展連接件114加長連接新的Y方向地面導軌標準段，並通過Y方向穩定導軌擴展連接件162加長連接新的Y方向穩定導軌標準段，調節XY方向驅動車輪120沿著Y方向地面導軌標準段行駛，同時調節Y方向驅動制動172實現Y方向掘進或列印區域進一步擴大。
與現有技術相比，本發明通過模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100，與其連接的實體建築3D列印裝置200和掘進排土機用驅動導向裝置500，以及與所述掘進排土機用驅動導向裝置500連接的CNC掘進排土機400，解決現有的3D列印裝置和方法不能實現地下工程土體開挖和結構施工等問題，以實現地下工程土體高效安全的自動開挖施工，地下結構高精度的自動建造，及解決傳統建築施工效率及自動化程度低等問題，以及解決傳統列印裝置在水平面範圍不能移動擴展等問題，豎向爬升必須依附已建的建(構)築物外表面，本發明的列印裝置和掘進裝置採用模塊化導軌，可三軸自適應擴展且可移動，適用於大範圍地下大量異形複雜建(構)築物建造施工。
附圖說明
圖1是本發明一實施例的地下工程3D列印裝置的結構圖；
圖2是本發明一實施例的CNC掘進排土機示意圖；
圖3是本發明一實施例的地塊700土方開挖示意圖；
圖4是本發明一實施例的地塊800土方開挖示意圖；
100-模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置：
110-模塊化地面導軌，111-X方向地面導軌，112-Y方向地面導軌，113-X方向地面導軌擴展連接件，114-Y方向地面導軌擴展連接件；120-XY方向驅動車輪，130-XYZ方向模塊化穩定導軌，131-X方向穩定導軌，132-Y方向穩定導軌，133-Z方向穩定導軌；140-轉動頂升驅動；150-Z方向頂升制動驅動；160-XYZ方向穩定導軌擴展連接件，161-X方向穩定導軌擴展連接件，162-Y方向穩定導軌擴展連接件，163-Z方向穩定導軌擴展連接件；170-XY方向驅動制動，171-X方向驅動制動，172-Y方向驅動制動；
200-實體建築3D列印裝置：
210-列印頭導軌橫梁；220-Y方向列印頭導軌驅動；230-列印頭橫梁制動；240-列印頭導軌橫梁擴展連接件；250-列印頭；260-X方向列印頭驅動制動；
300-建築材料。
500-掘進排土機用驅動導向裝置：
510-掘進排土機導軌橫梁；520-掘進排土機Y方向導軌驅動；530-掘進排土機橫梁制動；540-掘進排土機導軌橫梁擴展連接件；550-掘進排土機X方向驅動制動；
600-土及碎石出口；
400-CNC掘進排土機：
410-銑削掘進刀盤，411-中心刀盤，412-主銑削刀盤，413-正銑刀盤，414-外周銑削刀盤，415-刀盤翼板；
420-銑削旋轉動力系統：
421-刀盤中心主軸，422-銑削動力液壓馬達，423-銑削旋轉動力傳遞元件；
430-土及碎石倉；
440-吸力螺旋排土裝置：
441-吸渣入口，442-離心吸渣離心泵，443-螺旋推進動力液壓馬達，444-螺旋動力傳遞元件，445-螺旋輸送軸，446-排土密封筒體；
450-防護支撐裝置：
451-底部支撐板，452-防護支撐殼，453-中部支撐板，454-頂部支撐殼，455-頂部支撐。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
如圖1和2所示，本發明提供一種地下工程3D列印裝置，包括模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100，與其連接的實體建築3D列印裝置200和掘進排土機用驅動導向裝置500，以及與所述掘進排土機用驅動導向裝置500連接的CNC掘進排土機400，其中，
所述模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100，包括：
可擴展的模塊化地面導軌110；
設置於所述模塊化地面導軌110上的XY方向驅動車輪120；
設置於所述XY方向驅動車輪120上的X、Y、Z方向模塊化穩定導軌130，每個X、Y、Z方向模塊化穩定導軌130的兩端對應設置有X、Y、Z方向穩定導軌擴展連接件160；
設置於所述Z方向模塊化穩定導軌130的下部的轉動頂升驅動140，所述轉動頂升驅動140與所述XY方向驅動車輪120連接；
設置於所述Z方向模塊化穩定導軌130的上部的Z方向頂升制動驅動150，X、Y方向模塊化穩定導軌130上對應設置有X、Y方向驅動制動170；
所述實體建築3D列印裝置200，包括：
設置於所述Y方向模塊化穩定導軌130上的列印頭導軌橫梁210；
設置於所述列印頭導軌橫梁210上的Y方向列印頭導軌驅動220和列印頭橫梁制動230，列印頭導軌橫梁210一端與建築材料300輸送管連接，另一端設置所述列印頭導軌橫梁擴展連接件240；
設置於所述列印頭導軌橫梁210上的豎向列印頭250和X方向列印頭驅動制動260，所述X方向列印頭驅動制動260與所述豎向列印頭250連接；
所述掘進排土機用驅動導向裝置500，包括：
設置於所述Y方向模塊化穩定導軌130上的掘進排土機導軌橫梁510；
設置於所述掘進排土機導軌橫梁510上的掘進排土機Y方向導軌驅動520和掘進排土機橫梁制動530，所述掘進排土機導軌橫梁510一端內的排土管為土及碎石出口600，另一端設置掘進排土機導軌橫梁擴展連接件540；
設置於所述掘進排土機導軌橫梁510上的豎向CNC掘進排土機400和掘進排土機X方向驅動制動550，所述掘進排土機X方向驅動制動550與所述豎向CNC掘進排土機400連接。具體的，與模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100連接的掘進排土機用驅動導向裝置500包括：在頂層兩平行Y方向穩定導軌132上側設置與其連接的掘進排土機導軌橫梁510以及2個掘進排土機Y方向導軌驅動520和2個掘進排土機橫梁制動530，掘進排土機導軌橫梁510一端內的排土管為土及碎石出口600，另一端設置掘進排土機導軌橫梁擴展連接件540，2個掘進排土機橫梁制動530之間設置垂直於掘進排土機導軌橫梁510且與其連接的豎向CNC掘進排土機400，CNC掘進排土機400與掘進排土機導軌橫梁510之間設置掘進排土機X方向驅動制動550。
優選的，如圖2所示，所述CNC掘進排土機400包括：
防護支撐裝置450；
設置於所述防護支撐裝置450外的銑削掘進刀盤410；
設置於所述防護支撐裝置450內的銑削旋轉動力系統420和土及碎石倉430、吸力螺旋排土裝置440，其中，所述銑削掘進刀盤410與銑削旋轉動力系統420連接，所述土及碎石倉430一端與所述銑削掘進刀盤410連通，另一端與所述吸力螺旋排土裝置440連通。
優選的，如圖2所示，所述防護支撐裝置450，包括：
與掘進排土機導軌橫梁510連接頂部支撐殼455；
設置於所述頂部支撐殼455內部的多道頂部支撐454；
與所述頂部支撐殼455的底部剛接的中部支撐板453；
與所述中部支撐板453邊緣與外部剛接的防護支撐殼452；
與所述防護支撐殼452豎向內部的中部剛接的底部支撐板451。
優選的，如圖2所示，所述銑削旋轉動力系統420，包括：
設置於部支撐板451中心的可轉動的刀盤中心主軸421；
銑削旋轉動力傳遞元件423連接；
銑削動力液壓馬達422，所述刀盤中心主軸421上頂端與所述銑削動力液壓馬達422之間通過所述銑削旋轉動力傳遞元件423連接。
優選的，如圖2所示，所述銑削掘進刀盤410，包括：
與所述刀盤中心主軸421下頂端連接的刀盤翼板415；
主銑削刀盤412，所述刀盤翼板415底部邊緣與主銑削刀盤412一端相連並斜交；
設置於主銑削刀盤412中心部的一系列中心刀盤411；
設置於所述主銑削刀盤412中心與邊緣之間的一系列正銑刀盤413；
所述防護支撐殼452底部環向設置有一系列外周銑削刀盤414，所述外周銑削刀盤414的軸心垂直於刀盤翼板415。
優選的，如圖2所示，所述土及碎石倉430由所述刀盤翼板415、底部支撐板451和防護支撐殼452圍成。
優選的，如圖2所示，所述吸力螺旋排土裝置440，包括：
離心吸渣離心泵442；
設置於所述離心吸渣離心泵442下部的吸渣入口441，所述吸渣入口441的外表面嵌入於所述底部支撐板451內部，與所述土及碎石倉430連通；
設置於所述離心吸渣離心泵442上部軸心的螺旋輸送軸445；
設置於所述螺旋輸送軸445外部的排土密封筒體446；
螺旋動力傳遞元件444；
螺旋推進動力液壓馬達443，所述離心吸渣離心泵442與螺旋推進動力液壓馬達443之間通過所述螺旋動力傳遞元件444連接。
詳細的，如圖2所示，與掘進排土機用驅動導向裝置500連接的CNC掘進排土機400包括：與掘進排土機導軌橫梁510連接的防護支撐裝置450，其中的頂部支撐殼455與掘進排土機導軌橫梁510連接，頂部支撐殼455內部設置多道頂部支撐454，頂部支撐殼455底部與中部支撐板453剛接，中部支撐板453邊緣與外部的防護支撐殼452剛接，防護支撐殼452豎向內部的中部與底部支撐板451剛接；底部支撐板451中心設置可轉動的銑削旋轉動力系統420的刀盤中心主軸421，刀盤中心主軸421上頂端與銑削動力液壓馬達422之間通過設置相互接觸的銑削旋轉動力傳遞元件423連接；刀盤中心主軸421下頂端與銑削掘進刀盤410的刀盤翼板415連接，刀盤翼板415底部邊緣與主銑削刀盤412一端相連並斜交，主銑削刀盤412中心部設置一系列中心刀盤411，主銑削刀盤412中心與邊緣之間設置一系列正銑刀盤413，防護支撐殼452底部環向設置一系列外周銑削刀盤414且其軸心垂直於刀盤翼板415；底部支撐板451中心與環向邊緣之間設置多個吸力螺旋排土裝置440，離心吸渣離心泵442下部的吸渣入口441外表面嵌入於底部支撐板451內部，離心吸渣離心泵442上部軸心設置螺旋輸送軸445，螺旋輸送軸445外部設置排土密封筒體446；離心吸渣離心泵442與螺旋推進動力液壓馬達443之間通過設置相互接觸的螺旋動力傳遞元件444連接；底部支撐板451、刀盤翼板415與防護支撐殼452所圍形成土及碎石倉430。
優選的，所述模塊化地面導軌110包括：4條兩兩平行與地面接觸的模塊化地面導軌110，其中兩條為X方向地面導軌111，另外兩條為Y方向地面導軌112，所述X、Y方向地面導軌111、112兩端對應設置實現擴展地面導軌長度X、Y方向的地面導軌擴展連接件113、114。
優選的，所述XY方向驅動車輪120包括與其中兩條平行軌道X方向或Y方向地面導軌111、112接觸的4個XY方向驅動車輪120。
優選的，所述X、Y、Z方向模塊化穩定導軌130包括4根垂直於地面的Z方向模塊化穩定導軌133、連接於所述4根Z方向模塊化穩定導軌133的上部的2根上層X方向穩定導軌131和2根上層Y方向穩定導軌132，連接於所述4根Z方向模塊化穩定導軌133的下部的2根下層X方向穩定導軌131和2根下層Y方向穩定導軌132，2根上層X方向穩定導軌131和2根上層Y方向穩定導軌132連接構成上層矩形，2根下層X方向穩定導軌131和2根下層Y方向穩定導軌132連接構成下層矩形，其中，
每根Z方向穩定導軌133的一端分別通過所述轉動頂升驅動140與4個XY驅動車輪120固結，每根Z方向穩定導軌133另一端各連接有2個Z方向頂升制動驅動150，每根上層X方向穩定導軌131和上層Y方向穩定導軌132設置於所述2個Z方向頂升制動驅動150之間；
每根Z方向穩定導軌頂部150均設置有實現擴展Z方向穩定導軌133長度的Z方向穩定導軌擴展連接件163；
每根X方向穩定導軌131的每端設置有2個X方向驅動制動171和實現擴展X方向穩定導軌131長度的X方向穩定導軌擴展連接件161；
每根Y方向穩定導軌132的每端設置有2個Y方向驅動制動172和實現擴展Y方向穩定導軌132長度的Y方向穩定導軌擴展連接件162。
優選的，所述列印頭導軌橫梁210設置於所述平行的2根上層Y方向穩定導軌132上；
所述Y方向列印頭導軌驅動220和列印頭橫梁制動230的數量分別為2個，Y方向列印頭導軌驅動220和列印頭橫梁制動230分別設置於所述列印頭導軌橫梁210與2根上層Y方向穩定導軌132的連接端；
所述豎向列印頭250設置於2個列印頭橫梁制動230之間的列印頭導軌橫梁210上，所述豎向列印頭250通過所述X方向列印頭驅動制動260設置於列印頭導軌橫梁210上。
如圖1所示，根據本發明的另一面，還提供一種採用上述地下工程3D列印裝置的列印方法，所述方法包括：
通過CNC(數控設備)動力控制系統(圖中未畫出)向掘進排土機用驅動導向裝置500和CNC掘進排土機400發送控制指令，啟動Z方向頂升制動驅動150實現掘進排土機導軌橫梁510在Z方向的移動，通過掘進排土機Y方向導軌驅動520和掘進排土機橫梁制動530控制掘進排土機導軌橫梁510實現Y方向的移動，通過掘進排土機X方向驅動制動550控制CNC掘進排土機400實現X方向的移動，通過控制CNC掘進排土機400在XY平面內逐層銑削掘進開挖土體並通過土及碎石出口600排出土體，並實現地下工程土體自上向下逐層沿Z方向的開挖；
直至地下工程土體開挖完畢，通過動力控制系統(圖中未畫出)向實體建築3D列印裝置200發送控制指令，啟動Z方向頂升制動驅動150實現列印頭導軌橫梁210在Z方向的移動，通過Y方向列印頭導軌驅動220和列印頭橫梁制動230控制列印頭導軌橫梁210實現Y方向的移動，通過X方向列印頭驅動制動260控制列印頭250實現X方向的移動，通過控制列印頭250在XY平面內噴射建築材料300實現地下工程結構各建築截面層列印施工，並實現地下工程結構自下向上逐層沿Z方向列印。
優選的，所述方法還包括：
若地下工程結構超過XY平面內列印裝置的X方向的掘進或列印範圍，通過動力控制系統(圖中未畫出)向模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100發送控制指令，通過XY方向驅動車輪120沿著X方向地面導軌111行駛，同時調節X方向驅動制動171擴展X方向掘進或列印範圍，待超出X方向穩定導軌131的長度，通過X方向地面導軌擴展連接件113加長連接新的X方向地面導軌標準段，並通過X方向穩定導軌擴展連接件161加長連接新的X方向穩定導軌標準段，調節XY方向驅動車輪120沿著X方向地面導軌標準段行駛，同時調節X方向驅動制動171實現X方向掘進或列印區域進一步擴大，若X方向掘進或列印範圍超過掘進排土機導軌橫梁510或列印頭導軌橫梁210範圍，通過掘進排土機導軌橫梁擴展連接件540和列印頭橫梁擴展連接件240分別加上連接新的掘進排土機導軌橫梁或列印頭導軌橫梁。
優選的，所述方法還包括：
若地下工程結構超過XY平面內列印裝置的Y方向的掘進或列印範圍，通過所述動力控制系統向模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100發送控制指令，通過控制轉動頂升驅動140實現驅動車輪120轉向，通過XY方向驅動車輪120沿著Y方向地面導軌112行駛，同時調節Y方向制動172擴展Y方向掘進或列印範圍，待超出Y方向穩定導軌132長度，通過Y方向地面導軌擴展連接件114加長連接新的Y方向地面導軌標準段，並通過Y方向穩定導軌擴展連接件162加長連接新的Y方向穩定導軌標準段，調節XY方向驅動車輪120沿著Y方向地面導軌標準段行駛，同時調節Y方向驅動制動172實現Y方向掘進或列印區域進一步擴大。如此可逐層自適應擴展列印裝置在XY平面的掘進或列印範圍以實現大範圍大量地下工程的掘進或列印施工。
需要說明的是，模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100、實體建築3D列印裝置200、模塊化三軸驅動導向自適應擴展裝置100和掘進排土機用驅動導向裝置500均與動力控制系統(圖中未畫出)通信連接，且動力控制系統均可向XY方向驅動車輪120、轉動頂升驅動140、Z方向頂升制動驅動150、X方向驅動制動171、Y方向驅動制動172、Y方向列印頭導軌驅動220、X方向列印頭驅動制動260、掘進排土機Y方向導軌驅動520、掘進排土機橫梁制動530、掘進排土機X方向驅動制動550、銑削掘進刀盤410、銑削旋轉動力系統420和吸力螺旋排土裝置440發送控制指令，因動力控制系統不在本發明權利要求的保護範圍內，故對其結構及連接關係不作具體闡述。
本發明的主要優勢在於解決現有的3D列印裝置和方法不能實現地下工程土體開挖和結構施工等問題，以實現地下工程土體高效安全的自動開挖施工，地下結構高精度的自動建造，及解決傳統建築施工效率及自動化程度低等問題，以及解決傳統列印裝置在水平面範圍不能移動擴展等問題，豎向爬升必須依附已建的建(構)築物外表面，本發明的列印裝置和掘進裝置採用模塊化導軌，可三軸自適應擴展且可移動，適用於大範圍地下大量異形複雜建(構)築物建造施工。
一具體應用實施例中，某建築地下結構施工，擬採用所開發的系統。其掘進列印建造流程同前述，如此循環逐層向下掘進，實現土體的開挖；然後逐層向上頂升列印，實現地下工程結構的建造。如圖3所示是本發明一實施例的地塊700土方開挖示意圖；如圖4所示是本發明一實施例的地塊800土方開挖示意圖。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變型在內。