掘进机及其隧道管片调整装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种掘进机及其隧道管片调整装置，所述隧道由多个管片依次连接而成，所述隧道管片调整装置包括形成为预定形状的撑架，所述撑架与所述多个管片中的至少部分止抵以对所述隧道的形状进行调整。根据本发明的用于掘进机的隧道管片调整装置，可以对隧道的形状进行调整，从而能防止由于注浆不均或其它原因引起的隧道变形，进而保证了隧道的成形质量和施工效率。
【专利说明】掘进机及其隧道管片调整装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及掘进机械【技术领域】，尤其是涉及一种掘进机及其隧道管片调整装置。
【背景技术】
[0002]相关技术中指出，采用隧道掘进机一体化隧道施工是目前隧道工程采用的主要方法，而现代隧道建设对隧道的成形质量要求越来越高。
[0003]在实际施工过程中，由于注浆不均或管片上浮等因素，隧道成型后圆度有所改变，目前主要采用的方法是通过控制隧道掘进机开挖精度或通过人工调整来控制管片的拼装精度；或者，通过控制二次注浆的压力及注浆位置来控制注浆不均引起的隧道变形，然而，这种控制方法的缺点是控制精度不高，还受到操作人员的人为因素影响。另外，隧道变形直接影响隧道掘进机管片拼装效率，从而影响施工效率。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于掘进机的隧道管片调整装置，可以对隧道的形状进行调整。
[0005]根据本发明第一方面实施例的用于掘进机的隧道管片调整装置，所述隧道由多个管片依次连接而成，所述隧道管片调整装置包括形成为预定形状的撑架，所述撑架与所述多个管片中的至少部分止抵以对所述隧道的形状进行调整。
[0006]根据本发明实施例的用于掘进机的隧道管片调整装置，可以对隧道的形状进行调整，从而能防止由于注浆不均或其它原因引起的隧道变形，进而保证了隧道的成形质量和施工效率。
[0007]可选地，所述撑架包括依次首尾相连的多个第一子撑架，所述多个第一子撑架与所述多个管片止抵以对所述隧道的形状进行调整，其中至少两个所述第一子撑架之间相对可移动。
[0008]进一步地，所述撑架进一步包括:多个垫块，所述多个垫块设在所述撑架的远离所述撑架中心的一侧，所述多个垫块在所述撑架的周向上间隔分布。
[0009]具体地，所述多个第一子撑架包括依次首尾相连的第一撑架、第二撑架和第三撑架，所述第一撑架的一端与所述第二撑架之间设有第一移动装置以使所述第二撑架相对于所述第一撑架可移动，所述第一撑架的另一端与所述第三撑架之间设有第二移动装置以使所述第三撑架相对于所述第一撑架可移动，所述第二撑架与所述第三撑架之间可枢转地相连。
[0010]可选地，所述第一撑架、所述第二撑架和所述第三撑架围成与隧道管片内环相同的形状。
[0011]进一步可选地，所述第一移动装置和所述第二移动装置为油缸、气缸或电动推杆。
[0012]进一步地，所述用于掘进机的隧道管片调整装置进一步包括:顶升机构，所述顶升机构设在所述撑架的邻近所述隧道中心的一侧以适于将所述撑架朝向远离所述隧道中心的方向顶起。
[0013]具体地，所述顶升机构包括:导向柱，所述导向柱的一端适于连接在所述掘进机上；和顶升架，所述顶升架可移动地连接在所述导向柱的另一端以适于将所述撑架朝向远离所述导向柱中心的方向顶起。
[0014]可选地，所述导向柱和所述顶升架之间设有第三移动装置，所述顶升架通过所述第三移动装置可移动地连接在所述导向柱的所述另一端。
[0015]可选地，所述第三移动装置为油缸、气缸或电动推杆。
[0016]可选地，所述导向柱为两个，且所述两个导向柱分别位于所述顶升架的两端。
[0017]进一步地，所述用于掘进机的隧道管片调整装置进一步包括:移动机构，所述移动机构与所述撑架相连以带动所述撑架沿所述隧道的长度方向可移动。
[0018]具体地，所述移动机构包括:托梁，所述托梁适于固定在所述掘进机上，所述托梁沿所述隧道的长度方向延伸，其中所述导向柱的所述一端可移动地连接在所述托梁上；和移动组件，所述移动组件的一端固定在所述托梁上、且另一端与所述导向柱相连以带动所述导向柱在所述隧道的长度方向上可移动。
[0019]进一步地，所述移动机构进一步包括:导向板，所述导向板可移动地设在所述托梁上，其中所述导向柱的所述一端与所述导向板固定连接。
[0020]可选地，所述移动组件为油缸、气缸、电动推杆、齿轮齿条机构或链轮链条机构。
[0021]或者可选地，所述撑架包括形成为圆弧形状的第二子撑架。
[0022]可选地，所述撑架为钢架。
[0023]根据本发明第二方面实施例的掘进机，包括根据本发明上述第一方面实施例的用于掘进机的隧道管片调整装置。
[0024]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0026]图1是根据本发明实施例的用于掘进机的隧道管片调整装置的主视图；
[0027]图2是图1中所示的顶升机构向上顶起第一撑架后的主视图；
[0028]图3是图1中所示的隧道管片调整装置对隧道的形状进行调整的主视图；
[0029]图4是图1中所示的撑架、第一移动装置和第二移动装置的主视图；
[0030]图5是图1中所示的顶升机构的主视图；
[0031]图6是图1中所示的移动机构的示意图。
[0032]附图标记:
[0033]11:第一撑架；12:第二撑架；13:第三撑架；
[0034]14:第一移动装置；15:第二移动装置；16:转动轴；17:垫块；18:销轴；
[0035]2:顶升机构；21:导向柱；22:顶升架；23:第三移动装置；
[0036]31:托梁；32:移动组件；33:导向板；34:固定座；
[0037]201:管片。
【具体实施方式】
[0038]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0040]此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0041]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0042]下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的用于掘进机(图未示出)的隧道管片调整装置，隧道管片调整装置用于对隧道的形状进行调整，以满足隧道的成形质量要求。掘进机可以为隧道掘进机。
[0043]其中，隧道由多个管片201依次连接而成。例如，隧道可以由多个管片201依次首尾连接形成。可以理解，管片201的具体形状、尺寸以及个数等可以根据不同的隧道而适应性改变，本发明对此不作特殊限定。
[0044]如图1所示，根据本发明第一方面实施例的用于掘进机例如隧道掘进机的隧道管片调整装置，包括撑架。
[0045]撑架形成为预定形状。这里，需要说明的是，“预定形状”可以理解为假定隧道的内周形成为预设形状，撑架形成为与该预设形状相适配的形状。例如，当隧道的内周为圆形时，撑架的外周形成为与圆形隧道相适配的圆形，但不限于此。
[0046]然而，在实际施工过程中，由于注浆不均或管片201上浮等因素，隧道成型后会产生一定程度的变形，此时可以采用根据本发明实施例的隧道管片调整装置对隧道形状进行调整，以使隧道的内周形成为预设形状。
[0047]其中，撑架与上述多个管片201中的至少部分止抵以对隧道的形状进行调整。具体而言，撑架可以与多个管片201中的部分管片201止抵，以调整该部分管片201的相对位置，此时隧道管片调整装置对隧道局部进行调整；或者，撑架还可以与所有管片201均止抵，从而对整个隧道的内周进行调整，使之形成为预设形状。
[0048]可选地，撑架为钢架。换言之，撑架由钢材料制成。当然，撑架还可以由其它材料制成，例如铁等。
[0049]根据本发明实施例的用于掘进机例如隧道掘进机的隧道管片调整装置，可以对隧道的形状进行调整，从而能防止由于注浆不均或其它原因引起的隧道变形，进而保证了隧道的成形质量和施工效率。
[0050]根据本发明的一个可选实施例，如图4所示，撑架包括依次首尾相连的多个第一子撑架，每个第一子撑架形成为圆弧状，此时撑架为由多个第一子撑架构成的环状，多个第一子撑架与多个管片201止抵以对隧道的形状进行调整，从而多个第一子撑架可以对隧道整体进行调整，使之满足成形质量要求。可以理解，第一子撑架的个数等可以根据实际要求具体设计，本发明对此不作具体限定。
[0051]至少两个第一子撑架之间相对可移动，此时所有相邻的两个第一子撑架中，至少有一个、相邻的两个第一子撑架是相对可动的。其中，这两个第一子撑架可以相对靠近，也可以相对远离。
[0052]参照图4并结合图1-图3，多个第一子撑架包括依次首尾相连的第一撑架11、第二撑架12和第三撑架13，第一撑架11、第二撑架12和第三撑架13均形成为圆弧形，第一撑架11、第二撑架12和第三撑架13围成与隧道管片201内环相同的形状，此时第一撑架
11、第二撑架12和第三撑架13的半径相等。
[0053]第一撑架11、第二撑架12和第三撑架13可以依次逆时针方向相连，当然，第一撑架11、第二撑架12和第三撑架13也可以依次顺时针方向相连(图未示出)。优选地，第一撑架11、第二撑架12和第三撑架13的长度均相等，以方便加工制造，节约成本。
[0054]第一撑架11的一端(例如，图4中的左端)与第二撑架12之间设有第一移动装置14以使第二撑架12相对于第一撑架11可移动，第一撑架11的另一端(例如，图4中的右端)与第三撑架13之间设有第二移动装置15以使第三撑架13相对于第一撑架11可移动。
[0055]其中，第一移动装置14的两端可以分别通过销轴18与第一撑架11的上述一端、第二撑架12连接，第二移动装置15的两端也可以分别通过销轴18与第一撑架11的上述另一端、第三撑架13连接。可选地，第一移动装置14和第二移动装置15为油缸、气缸或电动推杆等。
[0056]第二撑架12与第三撑架13之间可枢转地相连。例如，如图4所示，第二撑架12的下端与第三撑架13的下端之间通过转动轴16连接。
[0057]参照图4，撑架进一步包括:多个垫块17，多个垫块17设在撑架的远离撑架中心的一侧(即外侧)，多个垫块17在撑架的周向上间隔分布，多个垫块17优选在撑架的周向上均匀间隔分布。可选地，每个垫块17可以粘接至撑架。这里，需要说明的是，方向“外”指的是远离撑架中心的方向，其相反方向被定义为“内”，即朝向撑架中心的方向。
[0058]由此，通过在撑架的外周设置多个垫块17，撑架可以通过多个垫块17与隧道的内周壁止抵，从而可以更好地对隧道的内周形状进行调整。
[0059]如图4所示，第一撑架11的左端通过一个销轴18与左侧的油缸铰接在一起，该左侧的油缸通过另一个销轴18与第二撑架12铰接在一起，第二撑架12通过转动轴16与第三撑架13铰接在一起，第三撑架13通过再一个销轴18与右侧的油缸铰接在一起，该右侧的油缸通过又一个销轴18与第一撑架11铰接在一起，多个垫块17分别粘接在第一撑架11、第二撑架12和第三撑架13上。撑架的作用是通过左右两个油缸同时伸出以推动第一撑架
11、第二撑架12和第三撑架13向外膨胀对隧道进行整形。
[0060]根据本发明的进一步实施例，如图5所示，隧道管片调整装置进一步包括:顶升机构2，顶升机构2设在撑架的邻近隧道中心的一侧(即内侧)以适于将撑架朝向远离隧道中心的方向顶起。顶升机构2用于将撑架与隧道的内周压紧，以使隧道的内周形状与撑架形状相适配。
[0061]参照图5并结合图1-图3，顶升机构2包括:导向柱21和顶升架22，导向柱21的一端(例如，图5中的下端)适于连接在掘进机上，顶升架22可移动地连接在导向柱21的另一端(例如，图5中的上端)以适于将撑架朝向远离导向柱21中心的方向(例如，图5中向上的方向)顶起。可选地，顶升架22的上表面形成为与第一撑架11的内表面的形状相适配的形状。
[0062]具体而言，导向柱21为两个，两个导向柱21左右彼此间隔开，且两个导向柱21分别位于顶升架22的两端。两个导向柱21优选关于撑架的中心左右对称，以使顶升架22受力均匀。其中，每个导向柱21和顶升架22之间均设有第三移动装置23，顶升架22可以通过第三移动装置23可移动地连接在导向柱21的上述另一端(例如，图5中的上端)。可选地，第三移动装置23为油缸、气缸或电动推杆等。
[0063]如图5所示，当第三移动装置23为油缸时，每个油缸的两端分别通过销轴18与对应的导向柱21和顶升架22连接在一起。顶升机构2的作用是通过左右两个油缸同时伸出和缩回以带动顶升架22及撑架的升降。
[0064]如图6所示，隧道管片调整装置还包括:移动机构，移动机构与撑架相连以带动撑架沿隧道的长度方向可移动，从而可以沿隧道的长度方向对隧道的内周形状进行调整。
[0065]参照图6并结合图1-图3，移动机构包括:托梁31和移动组件32，托梁31适于固定在掘进机上，托梁31沿隧道的长度方向(例如，图6中的左右方向)延伸，其中导向柱21的一端(例如，图6中的下端)可移动地连接在托梁31上，移动组件32的一端(例如，图6中的右端)固定在托梁31上、且移动组件32的另一端(例如，图6中的左端)与导向柱21相连以带动导向柱21在隧道的长度方向上可移动。可选地，移动组件32为油缸、气缸、电动推杆、齿轮齿条机构或链轮链条机构等。
[0066]进一步地，移动机构进一步包括:导向板33，导向板33可移动地设在托梁31上，其中导向柱21的一端(例如，图6中的下端)与导向板33固定连接，从而导向板33可以带动导向柱21在托梁31上移动。托梁31上还可以设有固定座34，固定座34与导向柱21沿托梁31的长度方向间隔开设置，移动组件32的上述另一端(例如，图6中的左端)固定连接在固定座34上。其中，移动机构可以为两个，且两个移动机构分别连接在对应导向柱21的下端。
[0067]当移动组件32为油缸时，固定座34可以通过焊接的方式固定在对应的托梁31上，导向板33可以通过镶嵌的方式安装在对应的托梁31上，油缸的两端分别通过销轴18与顶升机构2和固定座34连接起来。移动机构的作用是通过左右两个油缸同时伸出和缩回以带动顶升机构2及撑架的平移。
[0068]如图1所示，撑架坐落在顶升机构2的顶升架22上，可以通过第一撑架11中的定位销进行定位。图1中，撑架处于回缩状态，此时顶升机构2处于低位，移动机构中的移动组件32例如油缸缩回或伸长以带动顶升机构2及撑架沿导向板33在托梁31上前后平行移动。
[0069]如图2所示，隧道管片调整装置的顶升机构2上升到高位时，顶升机构2中的第三移动装置23例如油缸向上伸出以带动顶升架22及撑架上升并对隧道上部的管片201施加压力。
[0070]如图3所示，在隧道管片调整装置对隧道进行整形状态下第一撑架11两端的第一移动装置14例如油缸和第二移动装置15例如油缸同时伸出以推动第二撑架12和第三撑架13绕转动轴16转动，此时撑架向外膨胀对隧道的整环管片201施加推力进行整形。
[0071]根据本发明实施例的隧道管片调整装置的实施流程如下:首先启动移动机构，使得顶升机构2和撑架在隧道的前后方向上移动，当运动至隧道需要调整的位置处，移动机构停止；然后启动顶升机构2，向上顶起第一撑架11，并使第一撑架11与隧道上部的管片201压紧；接着启动第一撑架11两端的第一移动装置14和第二移动装置15，使得第二撑架12和第三撑架13向外膨胀，从而对隧道整环管片201进行整形。
[0072]当对隧道该部分整环管片201调整完毕后，启动第一撑架11两端的第一移动装置14和第二移动装置15，使第二撑架12和第三撑架13向内回缩；再启动顶升机构2，此时第三移动装置23例如油缸回缩。然后再进行下一个循环，整个整形过程可自动进行。
[0073]根据本发明的另一个可选实施例，撑架包括形成为圆弧形状的第二子撑架(图未示出)，此时第二子撑架为完整圆环的其中一段，从而可以对隧道整环的局部管片201进行整形。
[0074]根据本发明实施例的用于掘进机的隧道管片调整装置，撑架通过第一移动装置14和第二移动装置15的推力实现撑架的膨胀从而向管片201施加径向力进行整形，且实现了隧道管片调整装置对管片201的自动整形，提高了隧道的成形质量。
[0075]本发明实施例的用于掘进机的隧道管片调整装置具有结构简单、安全、可靠、效率高的优点，解决了管片201由于注浆不均或其它原因引起的隧道变形问题，提高了隧道成形质量，且提高了掘进机的管片201拼装效率及施工效率。
[0076]根据本发明第二方面实施例的掘进机，包括根据本发明上述第一方面实施例的用于掘进机的隧道管片调整装置。
[0077]根据本发明实施例的掘进机以及操作对于本领域技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0078]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0079]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种用于掘进机的隧道管片调整装置，所述隧道由多个管片依次连接而成，其特征在于，所述隧道管片调整装置包括形成为预定形状的撑架，所述撑架与所述多个管片中的至少部分止抵以对所述隧道的形状进行调整。
2.根据权利要求1所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述撑架包括依次首尾相连的多个第一子撑架，所述多个第一子撑架与所述多个管片止抵以对所述隧道的形状进行调整，其中至少两个所述第一子撑架之间相对可移动。
3.根据权利要求2所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述撑架进一步包括: 多个垫块，所述多个垫块设在所述撑架的远离所述撑架中心的一侧，所述多个垫块在所述撑架的周向上间隔分布。
4.根据权利要求2所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述多个第一子撑架包括依次首尾相连的第一撑架、第二撑架和第三撑架，所述第一撑架的一端与所述第二撑架之间设有第一移动装置以使所述第二撑架相对于所述第一撑架可移动，所述第一撑架的另一端与所述第三撑架之间设有第二移动装置以使所述第三撑架相对于所述第一撑架可移动，所述第二撑架与所述第三撑架之间可枢转地相连。
5.根据权利要求4所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述第一撑架、所述第二撑架和所述第三撑架围成与隧道管片内环相同的形状。
6.根据权利要求4所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述第一移动装置和所述第二移动装置为油缸、气缸或电动推杆。
7.根据权利要求1所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，进一步包括: 顶升机构，所述顶升机构设在所述撑架的邻近所述隧道中心的一侧以适于将所述撑架朝向远离所述隧道中心的方向顶起。
8.根据权利要求7所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述顶升机构包括: 导向柱，所述导向柱的一端适于连接在所述掘进机上；和 顶升架，所述顶升架可移动地连接在所述导向柱的另一端以适于将所述撑架朝向远离所述导向柱中心的方向顶起。
9.根据权利要求8所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述导向柱和所述顶升架之间设有第三移动装置，所述顶升架通过所述第三移动装置可移动地连接在所述导向柱的所述另一端。
10.根据权利要求9所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述第三移动装置为油缸、气缸或电动推杆。
11.根据权利要求8所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述导向柱为两个，且所述两个导向柱分别位于所述顶升架的两端。
12.根据权利要求8所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，进一步包括: 移动机构，所述移动机构与所述撑架相连以带动所述撑架沿所述隧道的长度方向可移动。
13.根据权利要求12所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述移动机构包括: 托梁，所述托梁适于固定在所述掘进机上，所述托梁沿所述隧道的长度方向延伸，其中所述导向柱的所述一端可移动地连接在所述托梁上；和 移动组件，所述移动组件的一端固定在所述托梁上、且另一端与所述导向柱相连以带动所述导向柱在所述隧道的长度方向上可移动。
14.根据权利要求13所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述移动机构进一步包括: 导向板，所述导向板可移动地设在所述托梁上，其中所述导向柱的所述一端与所述导向板固定连接。
15.根据权利要求13所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述移动组件为油缸、气缸、电动推杆、齿轮齿条机构或链轮链条机构。
16.根据权利要求1所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述撑架包括形成为圆弧形状的第二子撑架。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的用于掘进机的隧道管片调整装置，其特征在于，所述撑架为钢架。
18.—种掘进机，其特征在于，包括根据权利要求1-17中任一项所述的用于掘进机的隧道管片调整装置。
【文档编号】E21D9/00GK104389611SQ201410634591
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】刘飞香, 张社军, 程永亮, 容锦 申请人:中国铁建重工集团有限公司