一种土压平衡盾构机管片起重机的吊具及使用方法与流程

本发明具体涉及一种大直径土压平衡盾构机管片起重机的吊具及使用方法。

背景技术：

在近50年的城市地铁建设中，我国引进、完善、开创了一系列适合中国地质条件、技术条件和经济条件的地铁隧道施工方法，已由原来单一的明挖法发展到现在的明挖法、盖挖法、矿山法、盾构法等多种方法，并已初步形成了专业技术体系。其中因盾构法施工对环境影响小，不受地形、地貌、江河水域等条件限制，以及施工安全、快速等诸多优点，在一大批重要城市和省会城市的新一轮地铁建设大潮中，得到了广泛应用，并已成为一种重要的隧道施工方法。而在盾构隧道施工的过程中，管片的运输与吊装是极其重要的一环，直接影响着整个工程的施工速度和效率，而管片起重机结构型式的好坏和性能的优劣将直接影响盾构施工能否安全、顺利进行。

目前，地铁盾构施工所使用管片的外径和内径分别为6m和5.4m左右，环宽为1.2m-1.5m，管片的重量较轻(一般不超过4t)、体积较小，一般情况下，管片起重机的吊具采用螺杆式，吊装管片前，先将螺杆安装到管片上，管片起重机的吊具直接抓住螺杆的外露部分实现吊装和运输。螺杆式吊具具有结构简单、维修方便等优点，在直径较小的地铁盾构上广泛应用，但对于大直径盾构隧道的管片(外径超过8.5m)，由于其重量较重(一般超过6t)、尺寸较大，螺杆式吊具安全性降低，一般情况采用真空吸盘式吊具。真空吸盘式吊具主要由吸盘钢结构、真空泵、密封胶条、传感器和仪表等部分组成，主要优点是具备一定的安全性，起重重量较大，但由于其自身的结构问题，也具有一定的缺陷，主要包括以下几个方面：1.吸盘钢结构的加工精度较高。为了保证真空腔的密封效果，吸盘钢结构的外弧面必须与管片的内弧面紧密贴合，因此就要求吸盘钢结构在加工时必须保证一定的精度。2.真空吸盘的结构复杂，故障率高，并且不易维修。3.有一定的安全隐患。真空吸盘的保压时间一般为30分钟，一旦无法及时将管片落下，那么极有可能会发生管片的坠落，对于施工安全具有较大的隐患。

综上所述，需要设计一种结构简单，便于维护且安全可靠的起重机吊具。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了土压平衡盾构机管片起重机的吊具及使用方法，该装置结构简单、性能可靠，且安全性高。利用该装置可达到快速高效地运输管片并且保证施工过程中的安全。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种土压平衡盾构机管片起重机的吊具，包括钢结构主体、液压泵站、2个抓钩和2个液压油油缸；沿着管片的宽度方向，在所述的钢结构主体的两侧各安装有一个抓钩，所述的抓钩通过销轴与钢结构主体连接，抓钩可以绕销轴旋转；每个抓钩通过一个液压油缸的伸长和缩短来实现两个抓钩的开或者合；两个液压油缸通过液压泵站控制。

进一步的，所述的抓钩左侧是单抓钩，右侧是双抓钩；所述的右侧是指员面对隧道掘进方向时的右侧；单、双抓钩通过销轴与钢结构主体连接起来。

进一步的，在所述的钢结构主体的下部安装了2个定位销，当吊装管片时，这2个定位销插到管片内弧面的定位孔上，实现管片的定位和固定。

进一步的，还包括有机械互锁装置，在管片起重机吊装和运输管片期间，为防止误操作使机械抓钩打开，导致管片坠落引发安全事故，在吊具上安装了抓钩机械互锁装置；在吊装管片时，机械互锁装置将机械抓钩定位卡住，使其不能打开，即使油缸收缩，也不能打开抓钩；只有在管片落地后，自动解除互锁装置，才能打开机械抓钩。

进一步的，所述的管片起重机吊具采用遥控操作。

进一步的，在钢结构主体上安装一台液压泵站和2个液压油缸，液压油缸的一端连接在管片起重机的钢结构主体上，另一端连接在抓钩上，单、双抓钩可以绕销轴旋转，通过液压油缸的伸长和缩短分别实现2个抓钩的合、开。

本发明的吊具的使用方法如下：

管片运输到盾构机后配套台车时沿纵向布置，吊装管片前，首先打开吊具两侧的抓钩，使2个抓钩完全伸开；

管片起重机的主钩下降，吊具落在管片的内弧面上，此时，吊具的定位销插入管片的定位孔上；

启动液压泵站，伸长2个液压油缸，使抓钩收缩到位，此时，2个抓钩刚好卡在管片的外弧面上，实现了对管片的抓取。

打开机械互锁装置，实现对抓钩的锁定，防止抓钩突然打开，管片坠落引发安全事故；

管片起重机主钩提升，将管片吊运起来，并向前移动到喂片机的后部；

管片运输到位后，管片起重机的主钩下降，当管片接近喂片机时，管片起重机逆时针方向旋转90°，使管片横向布置，主钩下降，将管片放置在喂片机上；

启动液压泵站，收缩2个液压油缸使抓钩伸长到位，抓钩完全脱离管片，主钩提升，管片起重机返回，准备抓取下一块管片。

本发明的有益效果为：

1、结构简单，性能可靠。由于机械式吊具的结构比较简单，所以其性能比较可靠；同时，这种吊具在结构上采用机械式抓钩，没有易损件和容易磨损的部件，所以其故障率较低、使用成本低。

2、安全性较高。采用机械式吊具，当遇到盾构机上突然停电或管片起重机的主钩无法降落等情况时，当管片悬在半空中时，由于吊具为刚性结构，这种吊具可以长时间吊住管片，管片在短时间内(至少24个小时以上)不会脱离吊具，管片不会有坠落的危险，可以为施工单位留出足够的时间将管片落到位。

3、所需要的空间较小。使用机械式吊具时，由于这种吊具的抓钩在打开时需要一定的净空，因此，与真空吸盘式吊具相比，这种吊具要求盾构机后配套台车的净空间较宽。例如：环宽1.8m的管片，若使用真空吸盘式吊具需要的净空不低于210cm，若使用机械式吊具，需要的最小净空为280cm，低于280cm将无法使用这种吊具。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的抓钩与钢结构主体的连接示意图；

图3为本发明的右抓钩示意图；

图4为本发明的左抓钩示意图；

图5为本发明的液压泵站示意图；

其中，1、右抓钩，2、左抓钩，3、钢结构主体，4、液压泵站，5、机械互锁装置，6、液压油缸，7、定位销，8、销轴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在管片起重机的吊具采用螺杆式，吊装管片前，先将螺杆安装到管片上，管片起重机的吊具直接抓住螺杆的外露部分实现吊装和运输。但对于大直径盾构隧道的管片(外径超过8.5m)，由于其重量较重(一般超过6t)、尺寸较大，螺杆式吊具安全性降低，一般情况采用真空吸盘式吊具。真空吸盘式吊具主要由吸盘钢结构、真空泵、密封胶条、传感器和仪表等部分组成，主要优点是具备一定的安全性，起重重量较大，但由于其自身的结构问题，也具有一定的缺陷，主要包括以下几个方面：1.吸盘钢结构的加工精度较高。为了保证真空腔的密封效果，吸盘钢结构的外弧面必须与管片的内弧面紧密贴合，因此就要求吸盘钢结构在加工时必须保证一定的精度。2.真空吸盘的结构复杂，故障率高，并且不易维修。3.有一定的安全隐患。真空吸盘的保压时间一般为30分钟，一旦无法及时将管片落下，那么极有可能会发生管片的坠落，对于施工安全具有较大的隐患，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种土压平衡盾构机管片起重机的吊具。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种土压平衡盾构机管片起重机的吊具，包括右抓钩1、左抓钩2、钢结构主体3、液压泵站4、机械互锁装置5、液压油缸6、定位销7、销轴8等主体部分。

所述装置钢结构主体3下部的两侧(在管片的宽度方向)分别安装左右抓钩，右侧(即人员对隧道掘进方向时的左侧)安装为右抓钩1，该抓钩为单抓钩；左侧安装为左抓钩2，该抓钩为双抓钩。右抓钩1、左抓钩2分别通过销轴8与钢结构主体3连接起来。

所述装置钢结构主体3上安装一台液压泵站4和2个液压油缸6，液压油缸的一端连接在管片起重机的钢结构主体3上，另一端连接在右抓钩1、左抓钩2上，右抓钩1和左抓钩2可以绕销轴8进行旋转。

所述装置液压泵站4控制液压油缸的伸长和缩短，而通过液压油缸6的伸长和缩短可分别实现2个抓钩的合、开，以此来抓紧或松开管片。

所述装置钢结构主体3的下部安装2个定位销7，2个定位销7在吊装管片时插到管片内弧面的定位孔上，实现管片的定位和固定。

所述装置钢结构主体3上安装抓钩机械互锁装置5，机械互锁装置5另一端连接在销轴8上，防止误操作使机械抓钩1、2打开，导致管片坠落引发安全事故。在管片落地后，能够自动解除机械互锁装置5，才能打开机械抓钩1、2。

实施例

假定待吊装管片外径9.0m，内径8.1m，环宽1.8m，管片的重量达到7.8t。使用该土压平衡盾构机管片起重机吊具进行吊装。

管片运输到盾构机后配套台车时沿纵向布置，吊装管片前，首先打开吊具两侧的抓钩1、2，使2个抓钩1、2完全伸开。

管片起重机的主钩下降，吊具落在管片的内弧面上，此时，吊具的定位销7插入管片的定位孔上。

启动液压泵站4，伸长2个液压油缸6，使抓钩1、2收缩到位，此时，2个抓钩1、2刚好卡在管片的外弧面上，实现了对管片的抓取。

打开机械互锁装置5，实现对抓钩1、2的锁定，防止抓钩1、2突然打开，管片坠落引发安全事故。

管片起重机主钩提升，将管片吊运起来，并向前移动到喂片机的后部。

管片运输到位后，管片起重机的主钩下降，当管片接近喂片机时，管片起重机逆时针方向旋转90°，使管片横向布置，主钩下降，将管片放置在喂片机上。

启动液压泵站4，收缩2个液压油缸6使抓钩伸长到位，抓钩完全脱离管片，主钩提升，管片起重机返回，准备抓取下一块管片。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1、结构简单，性能可靠。由于机械式吊具的结构比较简单，所以其性能比较可靠；同时，这种吊具在结构上采用机械式抓钩，没有易损件和容易磨损的部件，所以其故障率较低、使用成本低。

2、安全性较高。采用机械式吊具，当遇到盾构机上突然停电或管片起重机的主钩无法降落等情况时，当管片悬在半空中时，由于吊具为刚性结构，这种吊具可以长时间吊住管片，管片在短时间内(至少24个小时以上)不会脱离吊具，管片不会有坠落的危险，可以为施工单位留出足够的时间将管片落到位。

3、所需要的空间较小。使用机械式吊具时，由于这种吊具的抓钩在打开时需要一定的净空，因此，与真空吸盘式吊具相比，这种吊具要求盾构机后配套台车的净空间较宽。例如：环宽1.8m的管片，若使用真空吸盘式吊具需要的净空不低于210cm，若使用机械式吊具，需要的最小净空为280cm，低于280cm将无法使用这种吊具。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。