用于盾构机始发及接收的辅助装置的制作方法

本实用新型涉及建筑施工领域的隧道掘进设备。更具体地，本实用新型涉及一种用于盾构机始发及接收的辅助装置。

背景技术：

盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法，它使用盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。盾构机的始发和接收是盾构施工中最关键的环节，它对这个工程的成败起决定性作用。目前多采用密闭始发工法施工，在盾构掘进前，在盾构始发井内安装钢套筒，盾构机安装在钢套筒内，然后在钢套筒内填充回填物，通过钢套筒这个密闭的空间提供平衡掌子面的水土压力，盾构机在钢套筒内实现安全始发掘进。盾构机的接收也选择盾构钢套筒接收施工。钢套筒是盾构机始发及接收最重要的设备、对于盾构法隧道施工的重要性不言而喻。对于钢套筒始发及接收，要降低风险，就要使设备能够连续均衡快速地推进，避免在接收过程中因设备故障引起的停机。要实现这一目标需要配置性能优良、状态良好的接收辅助设备，并做好施工过程中的维护保养工作。

目前，在盾构机的施工过程中，需要在始发和接收的施工中分别组装钢套筒，将耗费大量人力和物力；市场上用于盾构机接收的反力装置多采用框架结构，尤其是“井”字形的框架；但是由于框架在焊接完成后再组装至钢套筒上，为了适应不同的地形，需要生产多种规格的框架，同时，也无法根据地形进行微调。在盾构机始发过程中，现有技术也需要在始发反力架和钢套筒之间设置多个千斤顶用于缓冲盾构掘进时的后座反向力，因此在组装时费时费力。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种用于盾构机始发及接收的辅助装置，其结构简单，操作方便，既可以用于盾构机密闭始发及接收，也可以实现钢套筒带盾构机过站、顶升以及平移，且设备的损耗小，使用寿命长。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于盾构机始发及接收的辅助装置，其包括：

钢套筒，其由多段筒体连接而成；

底部框架，其设置在所述钢套筒底部，所述底部框架对应所述钢套筒也分成多段，所述每段底部框架包括：底板，其沿垂直于所述钢套筒轴线方向延伸；所述底板包括位于中央位置的中间板和两端的两个端板；

承力板，其沿垂直于所述钢套筒轴线方向延伸且具有配合所述筒体外侧壁的侧边，所述承力板垂直所述底板；所述承力板为四块，两两对称设置在所述底板两侧；

其中，在所述底板的两端还设置有起重箱，所述起重箱为由平行于所述底板的顶板连接部分承力板构造而成的外箱和设置在所述外箱内的内箱；所述内箱中设置液压装置，所述内箱和外箱之间的孔隙设置多个纵横钢板将其分割成网格状。

优选的是，所述用于盾构机始发及接收的辅助装置还包括：接收辅助组件，其于盾构机接收时，设置在所述钢套筒远离洞口一端；

所述接收辅助组件包括：后端盖，其为平面盖体，通过法兰连接所述钢套筒远离洞口一端；

支撑柱，其一端垂直焊接在所述后端盖上，所述支撑柱为多个呈矩阵式排列；

立柱，其为三根，垂直地面设置；所述支撑柱的另一端焊接在所述立柱上；

以及斜撑柱，其对应所述支撑柱设置，所述斜撑柱一端焊接在所述立柱上，另一端固定在地面上。

优选的是，所述用于盾构机始发及接收的辅助装置还包括：始发辅助组件，其于盾构机始发时设置在所述钢套筒远离洞口一端；

所述始发辅助组件包括：钢套环，其包括外环和内环，所述外环的一端连接所述钢套筒的端部；所述内环与所述钢套筒不接触；

始发反力架，其包括方形框架和焊接在所述方形框架上的支撑斜柱，所述方形框架抵接所述外环的另一端。

优选的是，所述底板上等间隔设置有多个筋板，所述筋板沿平行于所述钢套筒的轴线延伸，所述筋板与所述底板和所述承力板均垂直。

优选的是，所述筒体通过法兰相互连接，所述筒体由上、下两个半圆件组成，所述筒体为钢材料制成。

优选的是，所述后端盖上设置有两个土仓压力传感器，所述土仓压力传感器分别设置在所述后端盖的上下两端；

所述筒体的顶部设置有位移报警器。

优选的是，所述支撑柱为9根，所述支撑柱通过焊接在所述后端盖上的方形受力板焊接在所述后端盖上；所述支撑柱的其中一端设置有用于调整间距的楔形块。

优选的是，所述外环的另一端通过定位销连接所述方形框架。

优选的是，所述钢套环的内环和外环之间设置有密封环。

优选的是，所述内环上沿其外周壁开设有用于容置所述密封环的凹槽。

本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型所述用于盾构机始发及接收的辅助装置设置特制的底部框架，既可以实现所述钢套筒用于盾构机的始发和接收，也可以实现钢套筒带盾构机过站、顶升以及平移。所述底部框架在其底板两端设置起重箱，并将液压装置放置在起重箱中，不仅可以根据实际施工产地的地面状况进行钢套筒的调平，也可以将钢套筒连同其内的盾构机一起升起、平移。由此实现仅仅组装一个钢套筒就可以实现盾构机的密闭始发和接收。本实用新型所述用于盾构机始发及接收的辅助装置中，所述接收辅助装置利用三个平行的立柱替换了原有的井字形反力架，不仅减少了组装程序，同时所述立柱是相对独立的，可以根据实际洞口的大小来实时调整立柱之间的距离，以提供更加稳定的反力支撑，完成盾构机的稳定接收。所述始发辅助装置采用钢套环设置在所述钢套筒和始发反力架之间，其中内环的宽度设置为小于外环的宽度，由此在内环和钢套筒之间形成了孔隙，不仅可以抵消盾构机始发时的反作用力，同时防止盾构机与钢套筒发生碰撞。本实用新型所述用于盾构机始发及接收的辅助装置使用电子式的土仓压力传感器，可以有效规避传统机械压力表检测带来的施工风险，且通俗易懂，设备的损耗小。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述用于盾构机始发及接收的辅助装置的接收状态的结构示意图；

图2为本实用新型所述用于盾构机始发及接收的辅助装置的底部框架结构示意图；

图3为本实用新型所述用于盾构机始发及接收的辅助装置的始发状态的结构示意图；

图4为本实用新型所述用于盾构机始发及接收的辅助装置的始发辅助组件结构示意图；

图5为本实用新型所述用于盾构机始发及接收的辅助装置的所述内环结构示意图；

图6为本实用新型所述用于盾构机始发及接收的辅助装置的接收辅助组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、2所示，本实用新型提供一种用于盾构机始发及接收的辅助装置，其包括：

钢套筒100，其由多段筒体101连接而成；所述钢套筒100例如长10500mm，内直径6700mm。所述钢套筒100例如由四段筒体101组装而成。

底部框架200，其设置在所述钢套筒100底部，所述底部框架200对应所述钢套筒100也分成多段，所述每段底部框架200包括：底板201其沿垂直于所述钢套筒100轴线方向延伸；所述底板201可以是一整块长条形的钢板，其厚度例如为20mm；也可以是分割成不连续的多块，例如分割成三块，分别焊接在承力板202的两端和中间位置。所述底板201包括位于中央位置的中间板2011和两端的两个端板2012；

承力板202，其沿垂直于所述钢套筒100轴线方向延伸且具有配合所述筒体101外侧壁的侧边，所述承力板202垂直所述底板201；所述承力板202例如采用整块长条形的钢板，沿着与所述钢套筒100的外周缘接触的位置切除部分而形成拱形。所述承力板202的端部高度例如为1600-1700mm；中央位置的高度例如为100-200mm。所述承力板202例如为四块，两两焊接在所述底板的两侧。相近两块承力板202之间的间距为250-300mm。所述承力板202焊接在所述筒体101的底部，用于支撑所述筒体101。

其中，在所述底板201的两端还设置有起重箱203，所述起重箱203为由平行于所述底板201的顶板2031连接部分承力板202构造而成的外箱2032和设置在所述外箱2032内的内箱2033；所述内箱2033中设置液压装置204，所述内箱2033和外箱2032之间的孔隙设置多个纵横钢板将其分割成网格状。在所述底板201的两端设置起重箱203，可以将组装后的钢套筒100整体移动。在起重箱的内箱2033内设置液压装置例如千斤顶，所述千斤顶底部穿过所述底板201抵接在地面上，所述千斤顶的顶部抵接所述内箱2033的顶部，用于将焊接该底部框架的筒体顶起。利用多个筋板将内箱2033和外箱2032之间的间隙分割成网格状，用于提高起重箱的支撑强度，使得在钢套筒被升起、平移和降下的过程中，保持稳定。目前的盾构机施工中，密闭始发和接收均需要在始发洞口和接收洞口组装设置钢套筒。密闭始发时组装好钢套筒，始发接收后需要将钢套筒拆除后，分段移送到结束洞口进行重新组装，耗费大量的人力和物力。本实用新型所述起重箱的设置，可以实现钢套筒的整体升起、平移和下降。因此，只需要在盾构机始发结束后，将钢套筒平移到接收洞口处即可。不仅可以节省人力和物力的投入，同时也可以大大提高施工效率。

在其中一个实施例中，如图1所示，所述用于盾构机始发及接收的辅助装置还包括：接收辅助组件，其于盾构机接收时，设置在所述钢套筒100远离洞口一端；

所述接收辅助组件包括：后端盖300，其为平面盖体，通过法兰连接所述钢套筒100远离洞口一端；

支撑柱301，其一端垂直焊接在所述后端盖300上，所述支撑柱301为多个呈矩阵式排列；

立柱302，其为三根，垂直地面设置；所述支撑柱301的另一端焊接在所述立柱302上；

以及斜撑柱303，其对应所述支撑柱301设置，所述斜撑柱303一端焊接在所述立柱302上，另一端固定在地面上。将所述后端盖300设置为平面盖体，降低加工难度。同时便于固定焊接所述支撑柱301。目前市场上用于盾构机接收的反力装置多采用框架结构，尤其是“井”字形的框架；所述支撑柱焊接与框架上，起到反力作用。而本实用新型采用三根立柱分别连接多个支撑柱，从而起到反力作用。三根立柱302可以根据车站实际地形和大小进行间距的调整，而无需另外生产不同规格的框架以适应不同规格的隧道。所述立柱302相互独立的焊接在预埋的钢板或植筋钢板上。所述立柱302之间的间距可以根据实际需要进行微调。所述立柱302的截面例如为方形，所述支撑柱301和所述斜撑柱303分别焊接在所述立柱302相对两个侧面上，所述斜撑柱303例如用Φ529mm钢管。由此盾构掘进时的后座反向力，通过支撑柱301传递至斜撑柱303上后然后传递至主体结构的底板和侧墙上。

在其中一个实施例中，如图3和图4所示，所述用于盾构机始发及接收的辅助装置还包括：始发辅助组件，其于盾构机始发时设置在所述钢套筒100远离洞口一端；

所述始发辅助组件包括：钢套环500，其包括外环501和内环502，所述外环501的一端连接所述钢套筒100的端部；所述内环502与所述钢套筒100不接触；

始发反力架400，其包括方形框架401和焊接在所述方形框架401上的支撑斜柱402，所述方形框架401抵接所述外环501的另一端。本实用新型所述始发辅助组件先将钢套环500通过安装在始发反力架400上，然后利用法兰将外环501连接至钢套筒100上。所述始发辅助组件可以提前组装完成，减少地下作业，降低组装难度。同时所述内环502的宽度小于外环501的宽度，使得钢套筒100与内环502之间形成一个宽度为5-10mm的间隙，避免当盾构机在始发过程中发生倾斜时，磕碰到外环或者方形框架上，对盾构机和钢套筒100造成损伤。同时能够提供均匀的反作用以抵消盾构机始发的后座力，提供更加平稳的始发。

在其中一个实施例中，如图2所示，所述底板201上等间隔设置有多个筋板205，所述筋板205沿平行于所述钢套筒100的轴线延伸，所述筋板205与所述底板201和所述承力板202均垂直。在所述底板201和承力板202之间以固定间隔设置多个筋板，以加强底部框架的支撑力和稳定性，同时为钢套筒的整体移动提供保障。

在其中一个实施例中，如图1所示，所述筒体101之间通过法兰相互连接，所述筒体101由上、下两个半圆件组成，所述筒体101为钢材料制成。所述筒体101的上、下两段连接处以及相邻筒体之间均采用M30*90 8.8级螺栓连接，中间加3mm厚橡胶垫，以保证密封效果。

在其中一个实施例中，所述后端盖300上设置有两个土仓压力传感器(图中未示出)，所述土仓压力传感器分别设置在所述后端盖300的上下两端；所述土仓压力传感器采用便于读取和识别的电子器件，降低在盾构机始发及接收施工中的施工难度。

所述筒体100的顶部设置有位移报警器(图中未示出)。所述后端盖300上还设置有“井”字形的加强筋，用于提高后端盖300的强度和支撑力。所述位移报警器用于给施工工人及时的提醒。

在其中一个实施例中，如图6所示，所述支撑柱301为9根，所述支撑柱301通过焊接在所述后端盖300上的方形受力板(图中未示出)焊接在所述后端盖300上；所述支撑柱301的其中一端设置有用于调整间距的楔形块304。所述后端盖300例如为上下两个半圆形平板通过法兰连接组装而成。在后端盖300的外侧面上焊接多条加强筋，同时还焊接有对应所述支撑柱301设置的方形受力板(图中未示出)，所述支撑柱301通过焊接在所述受力板上而垂直连接至所述后端盖300上。所述支撑柱301的其中一端上设置有用于进行距离微调的楔形块304。所述楔形块304可以设置在所述支撑柱301的任何一端，在焊接时用于调整后端盖300与立柱302之间保持平行。所述立柱302和斜撑柱303的底端焊接在一钢板上后，固定在地面上，用于保证地面的完整性和立柱302和斜撑柱303的稳定性。

在其中一个实施例中，如图4所示，所述外环501的另一端通过定位销505连接所述方形框架401。所述定位销505用于防止所述外环501因受力不均匀而发生错误的转动，从而提高始发辅助组件的稳定性。

在其中一个实施例中，如图5所示，所述钢套环500的内环502和外环502之间设置有密封环503。所述密封环503可以设置在外环501的内侧，也可以设置在所述外环上，用于为盾构机的始发提供密闭环境。

在其中一个实施例中，如图5所示，所述内环502上沿其外周壁开设有用于容置所述密封环503的凹槽。将所述密封环503设置内环502上，其稳定性更佳。

盾构机在始发时，先组装钢套筒100，所述钢套筒100的长例如为10500mm，直径(内径)6700mm，分四段(加每段长)，每段又分为上、下两块，筒体材料用16mm厚的Q235A钢板，每段筒体的外周焊接纵、环向筋板形成网状以保证筒体刚度，筋板厚20mm，高150mm，间隔约550*600mm；每段筒体的端头和上、下两段圆弧接合面均焊接连接法兰，法兰用24mm厚的Q235A钢，上、下两段连接处以及两段筒体之间均采用M30*90 8.8级螺栓连接，中间加3mm厚橡胶垫，以保证密封效果。在所述筒体101和所述底部框架也可以通过法兰连接。然后组装始发辅助组件，所述钢套环500的宽例如为50cm，钢套环500精度要求：环面平整度5mm，使砼管片受力均匀；钢套环500后部用56#二榀工字钢制作所述方形框架401，钢套环500与方向框架401之间焊接固定并用Φ529mm钢管支撑，盾构掘进时的后座反向力，通过钢支撑传递至主体结构的底板和侧墙上，钢支撑焊接在预埋的钢板或植筋钢板上。最后将钢套筒100通过法兰连接至所述钢套环500的外环501上。

始发完成后，拆除所述始发辅助组件后，启动所述底部框架的起重箱，将所述钢套筒100和底部框架整体升起，然后平移至结束洞口，以便于进行盾构机的接收。

盾构机接收时，将所述钢套筒100的一端通过法兰安装上所述后端盖300后，然后将接收辅助组件焊接至所述后端盖300上，并将立柱302和斜撑柱303埋设在地面即可。所述钢套管100接收到盾构机后，所述底部框架的起重箱可以将钢套筒连同盾构机一起平移至下一个掘进起点。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。