用于盾构始发井的可移动式反力设备的制作方法
【专利摘要】一种用于盾构始发井的可移动式反力设备，包括矩形框架的主梁、主梁垂直放置于盾构始发井内始发托架的轨道上，主梁正面焊接连接的基准钢环；其中，主梁背面与水平支撑管前端的法兰盘连接，水平支撑管后端的法兰盘紧贴盾构始发井的推背墙，所述的水平支撑管为单节的钢管或两节以上的钢管法兰连接构成，所述的钢管的长度小于盾构机千斤顶的行程；盾构始发井底板上的预埋支撑件的正面与防倒退千斤顶的尾部螺纹连接。用该设备进行盾构始发井始发施工，其施工成本低、施工简单、方便，施工效率高、工期短、风险小。
【专利说明】用于盾构始发井的可移动式反力设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种盾构始发井内的可移动式反力装置【背景技术】
[0002]作为一种先进的隧道施工方法，“盾构法施工”具有机械自动化程度高、施工速度快、地层扰动小、不干扰路面交通、地表环境影响小等优点，目前在我国隧道工程领域已得到了广泛的运用，以后盾构隧道在我国交通领域内所占的比重将会越来越大。
[0003]采用盾构法施工修建隧道首先要进行的工作是盾构始发施工，如果盾构始发施工不是在车站内进行，通常需要先施工一个盾构始发竖井，然后再将盾构机吊入始发竖井内进行盾构始发施工。盾构机在始发竖井内的始发托架的轨道上推进时不能进行调向，并且盾构始发施工往往是在已施做过注浆加固或旋喷桩加固的竖井土层中进行，掘进的阻力很大，因此盾构始发施工一直以来是盾构法施工隧道的重难点和风险点，是盾构法施工中一个极为重要的环节，往往关系到整个盾构隧道施工的成败。
[0004]目前在盾构始发竖井内进行盾构始发施工时，传统的方法是采用固定式反力架为盾构机的始发推进提供反力，固定式反力架的支撑部分往往是采用一组倾斜支撑，即在反力架的主梁背面与盾构始发井的混泥土底板上预埋件之间焊接一组倾斜的受力钢管。其盾构始发施工的操作是:始发托架上的盾构机每向前推进一个单元距离时，盾构机的油压千斤顶缩回，在始发托架上空出的空间新拼装一环负环管片；串联的负环管片组的后端面紧贴反力架，前端面紧贴盾构机的千斤顶。然后盾构机的千斤顶伸出，通过负环管片组及反力架提供反向作用力使盾构机向前推进。如此循环，直至盾构机机体进入土层，所需的推力小于管片与土层之间的摩擦力，完成竖井内的盾构始发施工。随后撤掉临时的负环管片、反力架及倾斜支撑。
[0005]以上的竖井内的盾构始发施工方法存在以下弊端:(I)、需要制作、吊入并安装一定数量的负环管片，施工结束后，又需要将负环管片拆除并吊出始发井外，施工成本大、工序多、风险大，增长了工期。同时负环管片的拼装作业也需要一个相对较大的始发井净空，也加大了施工成本、工期。(2)、固定式反力架支撑部分的受力钢管需要进行焊接连接与焊断拆除，操作麻烦，也增大了施工成本和工期。(3)反力架的倾斜支撑方式，要求的支撑力更大，对受力钢管的管径和焊接要求高，也加大了施工成本、施工难度。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于盾构始发井的可移动式反力设备，采用该设备在盾构始发井进行始发施工，其施工成本低、施工简单、方便，施工效率高、施工工期短、施工风险小。
[0007]本发明实现其发明所采用的技术方案是:用于盾构始发井的可移动式反力设备，包括矩形框架的主梁、主梁垂直放置于盾构始发井内始发托架的轨道上，主梁正面焊接连接的基准钢环，其特征在于:所述的主梁背面与水平支撑管前端的法兰盘连接，水平支撑管后端的法兰盘紧贴盾构始发井的推背墙，所述的水平支撑管为单节的钢管或两节以上的钢管通过法兰盘连接构成，所述的钢管的长度小于盾构机的千斤顶的行程；盾构始发井底板上的预埋支撑件的正面与防倒退千斤顶的尾部螺纹连接。
[0008]本发明的工作过程和原理是:
[0009]准备:将主梁及其基准钢环垂直下吊并放置于盾构始发井内始发托架上的轨道上，将单节的钢管法兰连接在主梁背面，钢管后端的法兰盘紧贴盾构始发井的推背墙，此时的单节的钢管即构成水平支撑管。
[0010]盾构推进:
[0011]将盾构机的千斤顶向后顶推基准钢环，顶推力经由主梁、水平支撑管作用在盾构始发井的推背墙上，推背墙产生反作用力推动盾构机向前推进。
[0012]当向前推进略大于单节的钢管长度的一个单元距离后，盾构机暂停推进。将盾构始发井底板上的预埋支撑件的正面与防倒退千斤顶的尾部进行螺纹连接；调节防倒退千斤顶的顶出长度以顶住盾构机尾部，防止盾构机因开挖面的土舱压力而倒退。
[0013]随后，将主梁及其基准钢环、水平支撑管向前移动一个单元距离，再在水平支撑管的后端法兰连接一节新的钢管，形成多节钢管构成的水平支撑管并拆除防倒退千斤顶。
[0014]重复以上的盾构推进操作，完成下一个单元距离的盾构推进。如此循环，直至盾构机机体进入土层，且所需的推力小于管片与土层之间的摩擦力时，完成始发施工的盾构推进。最后，拆除钢管与主梁及钢管间的法兰连接，倒退千斤顶与预埋支撑件的螺纹连接，并吊出井外，完成盾构始发竖井内的始发施工。
[0015]与现有技术相比，本发明具的有益效果是:
[0016]一、本发明采用简单的逐节法兰连接加长的水平支撑管代替传统的逐片拼装负环管片作为传递盾构机推力的结构，不需要制作和安装负环管片，大大减小了盾构始发井内施工作业的净空需求，缩小了盾构始发井的规模，能节省工程投资。
[0017]二、用简单、方便的逐节法兰连接的水平支撑管代替了笨重的负环管片的制作，拼装、拆除、吊装等一系列复杂的始发施工工序，既提高了工程效率，缩短了施工工期，减小了施工成本，也避免了笨重的负环管片垂直吊装运输作业带来的安全风险，施工风险小。
[0018]三、钢管与主梁、钢管间及防倒退千斤顶与预埋支撑件的连接均为螺纹连接，安装与拆卸方便；除预埋支撑件外，所有部件均可反复使用；避免了现有支撑受力钢管的焊接连接与焊断拆除，钢管不能重复使用的缺陷。也明显减小了施工成本和工期。
[0019]四、采用水平支撑受力形式代替传统方法的倾斜支撑受力形式，直接将盾构反推力水平传递至盾构始发井的推背墙上，推背墙及盾构机均为正面受力，没有力的分解，受力更有效、合理，对钢管的管径要求低，也使整个设备更稳定、可靠。
[0020]上述的水平支撑管为32-12根。
[0021]这样，其支撑更为牢固、可靠。
[0022]上述的主梁的立柱下端安装有与始发托架的轨道匹配的小轮。
[0023]这样，在盾构机在完成一个单元距离的推进后，整个设备需要移动时，移动更方便。
[0024]上述的基准钢环的正面设有与盾构机千斤顶的撑靴匹配的千斤顶槽。
[0025]这样，盾构机千斤顶与基准钢环间的支撑定位更牢靠。[0026]上述的水平支撑管通过扣件与置于盾构始发井底板上的稳定架扣合连接。
[0027]这样，可提高水平支撑管的横向和垂向稳定性。
[0028]上述的推背墙采用钢筋混泥土加强结构。
[0029]这样，盾构机推进过程中的顶推力经由主梁、水平支撑管作用在推背墙上时，能保证推背墙的墙体及始发竖井土层的稳定性。
[0030]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明实施例在完成第二个单元距离的盾构推进，尚未连接第三节钢管时的侧视结构示意图。
[0032]图2是本发明实施例已拆除防倒退千斤顶，刚开始第三个单元距离的盾构推进时的侧视结构示意图。
[0033]图3是主梁及基准钢环的主视(正面)结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]图1-3示出，本发明的一种【具体实施方式】是，用于盾构始发井的可移动式反力设备，包括矩形框架的主梁1、主梁I垂直放置于盾构始发井6内始发托架的轨道61上，主梁
I正面焊接连接的基准钢环2，其特征在于:所述的主梁I背面与水平支撑管3前端的法兰盘32连接，水平支撑管3后端的法兰盘32紧贴盾构始发井的推背墙62，所述的水平支撑管3为单节的钢管31或两节以上的钢管31通过法兰盘32连接构成，所述的钢管31的长度小于盾构机7的千斤顶71的行程；盾构始发井6底板上的预埋支撑件64的正面与防倒退千斤顶8的尾部螺纹连接。
[0035]本例的水平支撑管3为32-12根。立柱11下端安装有与始发托架的轨道61匹配的小轮12。基准钢环2的正面设有与盾构机7的千斤顶71的撑靴相匹配的千斤顶槽21。水平支撑管3通过扣件与置于盾构始发井6底板上的稳定架63扣合连接。
[0036]显然，本发明中的正面、前端是指盾构机推进方向的一面(端)，而背面、后端是指背离盾构机推进方向的一面(端)。
【权利要求】
1.一种用于盾构始发井的可移动式反力设备，包括矩形框架的主梁(I)、主梁(I)垂直放置于盾构始发井(6)内始发托架的轨道(61)上，主梁(I)正面焊接连接的基准钢环(2)，其特征在于:所述的主梁(I)背面与水平支撑管(3)前端的法兰盘(32)连接，水平支撑管(3)后端的法兰盘(32)紧贴盾构始发井的推背墙(62)，所述的水平支撑管(3)为单节的钢管(31)或两节以上的钢管(31)通过法兰盘(32)连接构成，所述的钢管(31)的长度小于盾构机(7)的千斤顶(71)的行程；盾构始发井(6)底板上的预埋支撑件(64)的正面与防倒退千斤顶(8)的尾部螺纹连接。
2.如权利要求1所述的用于盾构始发井的可移动式反力设备，其特征在于，所述的水平支撑管⑶为32-12根。
3.如权利要求1所述的用于盾构始发井的可移动式反力设备，其特征在于，所述的主梁(I)的立柱(11)下端安装有与始发托架的轨道(61)匹配的小轮(12)。
4.如权利要求1所述的用于盾构始发井的可移动式反力设备，其特征在于:所述的基准钢环(2)的正面设有与盾构机(7)的千斤顶(71)的撑靴相匹配的千斤顶槽(21)。
5.如权利要求1所述的用于盾构始发井的可移动式反力设备，其特征在于:所述的水平支撑管(3)通过扣件与置于盾构始发井(6)底板上的稳定架(63)扣合连接。
【文档编号】E21D9/06GK104033157SQ201410254040
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】陈寿根, 周泽林, 张国亮, 刘继强, 王太平, 宁锐, 韩雪峰, 张恒 申请人:中铁建设投资集团有限公司, 西南交通大学