一种用于盾构机的防侧滚装置及其安装方法与流程

本发明涉及盾构机防侧滚技术领域，具体涉及一种用于盾构机的防侧滚装置及其安装方法。

背景技术：

由于盾构机的刀盘在不停旋转，受盾构刀盘回转的影响，盾构产生侧滚的情况就不可避免。通常，微小的侧滚并不影响正常施工，但若不及时对侧滚进行纠正，侧滚角度积累到警戒值，就会对施工造成较大影响，如：1)对设备造成损坏：侧滚较大情况下，盾构机设备桥和双梁都处于受扭状态，达到极限时就会突然发生脆性破坏；2)若侧滚较大，设备损坏后危及作业人员的安全，存在很大安全隐患；3)造成测量误差较大，严重时导致盾构无法正常出洞，尤其是盾构机穿越岩溶区域，进入小曲率半径转弯段时，两个分区推力难以把控，更容易造成盾构机自转。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种稳定性高的用于盾构机的防侧滚装置及其安装方法。

本发明采用的技术方案为：一种用于盾构机的防侧滚装置，包括固定套、侧翼板和调节机构；所述固定套固定于盾构机主体前盾的侧壁；所述侧翼板安装于固定套内，侧翼板的前端为工作端，可插入盾构机主体两侧的土体内；所述侧翼板的后端连接调节机构的驱动端，调节机构的操作端穿过固定套，伸入盾构机主体内。

按上述方案，所述侧翼板的前端端面为直径400～600mm弧面；侧翼板的中部设置有加强肋。

按上述方案，所述固定套整体呈u字形，包括端板和两个侧板；所述侧翼板的前端位于固定套的开口端；所述调节机构穿过固定套的端板，固定套的端板与盾构机主体上的后盖板贴合并焊接，两者的连接面上设有止水条。

按上述方案，所述端板的两头各布置一个三角钢板，三角钢板、端板以及盾构机主体的后盖板连接固定。

按上述方案，所述调节机构包括调节顶丝杆，调节顶丝杆的一端与侧翼板的后端相连，调节顶丝杆的另一端依次穿过端板和后盖板，伸入盾构机主体内部。

按上述方案，所述侧翼板安装于盾构机主体的前盾约1/4～1/3处。

本发明还提供了一种防侧滚的盾构机，包括盾构机主体，以及两组分别沿盾构机主体的轴线对称设于盾构机主体两侧的防侧滚装置，防侧滚装置包括固定套、侧翼板和调节机构；所述固定套固定于盾构机主体的外侧壁；所述侧翼板安装于固定套内，所述侧翼板的前端为工作端，插入土体内；侧翼板的后端连接调节机构的驱动端，调节机构的操作端穿过固定套，伸入盾构机主体内。

本发明还提供了一种用于盾构机的防侧滚装置安装方法，具体包括以下步骤：

步骤一、提供如上所述防侧滚装置的各构件；

步骤二、降低地下水位：采用管井降水，降低地下水位至隧道最低点以下；

步骤三、盾构机主体两侧对称破洞，以安装所述防侧滚装置：

步骤四、破洞完成后，检查定位套的破开尺寸，焊接前应检查定位套、盾构体主体与定位套的间隙是否符合要求；

步骤五、清理焊接面，将盾构机壳体与定位套进行焊接加固；

步骤六、在后盖板与固定套之间设置止水条进行密封防水；

步骤七、手动控制调节顶丝杆，调节侧翼板的前端嵌入土体的长度；并针对不同质层，控制盾构机主体侧滚角度。

本发明采用的有益效果为：

1)本发明所述防侧滚装置可以在一定范围内自由调节耐磨侧翼板伸出盾壳外的长度，通过调节耐磨侧翼板垂直于盾构掘进方向的深度，相当于给盾构机安装了两个支点，增大了盾构机与土体间的摩擦力，从而起到增强盾构机在掘进过程中稳定性的作用，可针对性将盾构机侧滚的角度控制在±5°内；

2)本发明在盾构机主体的两侧加装防侧滚装置，与在掘进过程中通过正、反转来调整盾构机自转角度相比，既有利于提高盾构机的掘进速度，又降低了防侧滚的施工和运行成本；

3)本发明所述侧翼板的前端面设计成直径为400-600mm的弧面，在有效控制盾构机侧滚角度的同时，可大大减少因防滚装置给盾构机掘进带来的摩阻力；

4)本发明所述防侧滚装置的固定套与盾构机主体之间采用焊条焊接，二者形成整体结构，并利用三角板在将固定套与盾构机壳体接触处焊接牢固，增加了抗侧移刚度；

5)本发明设计合理，结构稳定性高，可靠性强。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的主视图。

图2为本实施例中后盖板的结构示意图。

图3为本实施例中侧翼板的主视图。

图4为本实施例中侧翼板的俯视图。

图5为本实施例中侧翼板的左视图。

图6为本实施例与盾构机主体连接的主视图。

图7为本实施例与盾构机主体连接的俯视图。

其中：1、后盖板；2、止水条；3、螺栓；4、调节顶丝杆；5、固定套；6、固定套侧板；7、端板；8、三角钢板；9、加强肋；10、侧翼板；11、盾构机主体；12、调节丝杆孔；13、螺栓孔；14、盾构机刀盘；15、土体舱；16、前盾；17、盾构机外壳。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施工程案例对本发明作进一步地描述。

如图1所示的一种用于盾构机的防侧滚装置，主要包括固定套5、侧翼板10和调节机构；所述固定套5固定于盾构机主体11的外侧壁，具体固定于盾构机主体11的前盾16外壳的侧壁；所述侧翼板10安装于固定套5内，侧翼板10的前端为工作端(侧翼板10的前端为嵌入土体的一端，侧翼板10的后端为与调节机构相连的一端)，可插入盾构机主体16两侧的土体内(垂直于盾构掘进的方向嵌入土体)；所述侧翼板10的后端连接调节机构的驱动端，调节机构的操作端穿过固定套5，伸入盾构机主体11内。优选地，如图3～图5所示，所述侧翼板10的前端端面为直径400～600mm弧面；侧翼板10的中部设置有加强肋9，以提高侧翼板10的强度。所述侧翼板10采用耐磨材料制成。优选地，所述固定套5整体呈u字形，包括端板7和两个侧板6；所述侧翼板10的前端位于固定套5的开口端；所述调节机构穿过固定套5的端板7，固定套5的端板7与盾构机主体11上的后盖板1贴合并焊接，两者的连接面上设有止水条2(可为橡胶止水条)；所述后盖板1采用钢板制成。优选地，所述端板7的两头各布置一个三角钢板8，三角钢板8、端板7以及盾构机主体11的后盖板1通过螺栓3连接固定(如图2所示)。优选地，所述调节机构包括调节顶丝杆4，调节顶丝杆4的一端与侧翼板10的后端相连，调节顶丝杆4的另一端依次穿过端板7和后盖板1，伸入盾构机主体11内部。本实施例中，所述侧翼板10安装于盾构机主体11的前盾16约1/4～1/3处，其中右侧的侧翼板10位于前盾16的3点钟方向，左侧的侧翼板10位于前盾16的9点钟方向。

如图6和图7所示的一种防侧滚的盾构机，包括盾构机主体11，以及两组分别沿盾构机主体11的轴线对称设于盾构机主体11两侧的防侧滚装置，防侧滚装置包括固定套5、侧翼板10和调节机构；所述固定套5固定于盾构机主体11的外侧壁，具体固定于盾构机主体11的前盾16外壳的侧壁；所述侧翼板10安装于固定套5内，所述侧翼板10的前端为工作端，插入土体内；侧翼板10的后端连接调节机构的驱动端，调节机构的操作端穿过固定套5，伸入盾构机主体11内，具体伸入盾构机主体11的前盾16内。

本实施例中，盾构机主体11的具体破洞尺寸为300mm×500mm；后盖板1采用q235钢板制成，其尺寸为600×400×15mm，上面共打有12个孔，其中9个为螺栓孔，规格为m20×70mm，型号为8.8级，用于连接三角钢板8和端板7；12个为调节丝杆孔，规格为m30×300mm，型号为8.8级，所述调节顶丝穿过调节丝杆孔9；所述止水条2采用遇水膨胀型止水条(可为橡胶止水条)，尺寸为600×400×15m；固定套5的尺寸为500×396×196mm，其采用q235厚度为20mm的钢板制作；焊丝为φ1.2mm，e50型，电弧焊机采用380v，型号为zxe12台，并备用同型号一台。施工前，按常规盾构进行施工用电、用水、通道、排水及照明等设备的安装，并提供隧道内发生紧急情况所需的应急物资如：应急照明灯3个、灭火器3个、麻袋200个等，以满足具体的施工要求。

以下以上述实施例为例，提供一种用于盾构机的防侧滚装置安装方法，具体包括以下步骤：

步骤一、提供所述防侧滚装置的各构件，如固定套5、侧翼板10等；

步骤二、降低地下水位：为了防止盾构机主体11破洞时隧道内出现泥、沙突涌现象造成安全事故，采用管井降水，降低地下水位至隧道最低点0.5m以下；

步骤三、盾构机主体11破洞：在盾构机主体11的前盾16距盾构机刀盘14方向1/4～1/3处破洞(具体位置可根据盾构机质心所在处而定)；具体地，针对红黏土层，为了有效控制盾构机的侧滚角度，本台盾构机在前盾16距盾构机刀盘14方向的1/3处破洞，破洞尺寸为300mm×500mm；盾构机主体11两侧对称破洞；

步骤四、破洞完成后，检查定位套5的破开尺寸，焊接前应检查定位套5、盾构体主体11与定位套5的间隙是否符合要求，对造成间隙大于3mm的部位，采用砂轮片进行局部打磨，严格按照《盾构机操作规程及维修保养规范》施工；

步骤五、焊接固定定位套5：焊接前应接触面应清理干净，尤其是焊缝周围有油脂和绣物及时清理，焊接过程中保证焊缝厚度、宽度均匀一致，并应采用2mm厚的三角钢板将盾构机壳体17与定位套5进行焊接加固；严格按照《焊接工程师手册》焊接施工；

步骤六、安装后盖板1与止水条2：在后盖板1与固定套5之间设置止水条2进行密封防水，防止隧道内的岩土从所述防滚装置侵入盾构机主体11内，损伤盾构机主体11；

步骤七、手动控制调节顶丝杆4，调节侧翼板10的前端嵌入土体的长度，并；通过改变调节顶丝杆4伸出的长度，控制侧翼板10深入土体的深度，针对不同质层，有效的控制盾构机主体11侧滚角度；本实施例中调节顶丝杆4最多可调节25cm的长度。

本发明的工作原理为：两组所述防侧滚装置布置于盾构机前盾16距盾构机刀盘14方向的1/3处，分别位于左右两侧，其中右侧的所述防侧滚装置位于前盾16盾体3点钟方向，左侧位于前盾16盾体9点钟方向。盾构掘进过程中，通过盾构上所增设的调节机构，结合盾构推进中的侧滚值大小与地质情况来调节侧翼板10嵌入土体深度，此过程相当于给盾构机安装了两个支点，增大了微小型盾构机与土体间的摩擦力，从而起到增强盾构机在掘进过程中稳定性的作用。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案和参数进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。