土压平衡盾构机始发侧滚修正装置及方法
【专利摘要】本发明涉及隧道掘进研究领域，公开了一种土压平衡盾构机始发侧滚修正装置及方法，该装置包括盾构体，设置在盾构体中心位置的管片拼装机，设置在盾构体上第一连接桥和第二连接桥，所述的第一连接桥和混凝土仰拱之间设置第一连接桥顶升机构，所述的第二连接桥和混凝土仰拱之间设置第二连接桥顶升机构，混凝土弧形导台上设置第一导轨和第二导轨，所述的第一导轨和盾构体之间设置有第一横向钢轨，所述的第二导轨和盾构体之间设置有第二横向钢轨，混凝土弧形导台与盾构体之间设置有第一牛腿顶升机构和第二牛腿顶升机构，本发明设计合理、结构简单、可实现安全纠偏。
【专利说明】
土压平衡盾构机始发侧滚修正装置及方法
技术领域
[0001]本发明属于衬砌或不衬砌的隧道或平硐及其掘进的方法或设备技术领域，具体涉及到一种土压平衡盾构机始发侧滚修正装置及方法。
【背景技术】
[0002]土压平衡盾构机在区间内始发，始发端线路纵坡+4.6%。，平曲线为直线，隧道埋设深度19m左右。由于盾构机在始发磨除素墙过程中发生了盾体瞬间侧滚，防侧滚装置失效，侧滚滚动角度为逆时针8°，超过安全限制要求需要进行修正。一般情况下，盾体侧滚角度较小，主要采用反向转动刀盘进行小量纠正，缓慢纠正即可完成，或者采用单侧千斤顶直接顶升进行纠正。第一种纠正方法缺点是纠偏受刀盘前方地质条件影响大，如果刀盘前方存在软弱地层，则在盾构施加顶推力反向转动时，可能会存在推力突变风险，无法达到彻底纠正的目的。第二种纠正方法缺点是存在导轨侧向折断的安全风险，同时由于前桥、负环、盾体的受力状态复杂，单侧强行顶升可能会导致部件受损。在本工况条件下，侧滚角度过大，以上方法已无法实现安全纠偏。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于克服上述纠偏修正装置及方法的不足，提供一种设计合理、结构简单、可实现安全纠偏的土压平衡盾构机始发侧滚修正装置及方法。
[0004]解决上述技术问题采用的技术方案是:该装置包括盾构体，设置在盾构体中心位置的管片拼装机，设置在盾构体上关于盾构体竖直中心面对称的第一连接桥和第二连接桥，所述的第一连接桥和混凝土仰拱之间设置第一连接桥顶升机构，所述的第二连接桥和混凝土仰拱之间设置第二连接桥顶升机构，混凝土弧形导台内侧设置有关于盾构体竖直中心面对称的第一导轨和第二导轨，所述的第一导轨和盾构体之间设置有第一横向钢轨，所述的第二导轨和盾构体之间设置有第二横向钢轨，混凝土弧形导台与盾构体之间设置有关于盾构体竖直中心面对称的第一牛腿顶升机构和第二牛腿顶升机构。
[0005]本发明的第一连接桥顶升机构包括工字钢和千斤顶;所述的千斤顶底部固定在混凝土仰拱上、顶部与工字钢的一端相连;所述的工字钢的另一端与第一连接桥相连;所述的千斤顶推动工字钢使第一连接桥向上运动。
[0006]本发明的第一连接桥顶升机构和第二连接桥顶升机构结构完全相同。
[0007]本发明的第一牛腿顶升机构包括焊接在盾构体上的牛腿和千斤顶;所述的牛腿为箱式结构;所述的千斤顶底部固定在混凝土弧形导台上、顶部与牛腿相连;所述的千斤顶推动所述的牛腿使盾构体向上运动。
[0008]本发明的第一牛腿顶升机构和第二牛腿顶升机构结构完全相同。
[0009]本发明的第一横向钢轨沿盾构体前进的方向均布排列，所述的相邻第一横向钢轨之间的间距为2?3m。
[0010]本发明的第一横向钢轨沿盾构体前进的方向均布排列有4?6根。
[0011]本发明的第二横向钢轨与第一横向钢轨关于盾构体的竖直中心面对称设置。
[0012]用上述装置进行盾构机始发侧滚修正的方法，包括以下步骤:
[0013]S1、焊接牛腿:牛腿分别焊接于盾构机中盾和尾盾两侧，牛腿底部距离地面高度根据千斤顶长度调整；
[0014]S2、卸载推进油缸:将全部推进油缸卸载，使撑靴与管片脱离；
[0015]S3、顶升第一连接桥和第二连接桥:第一连接桥顶升机构和第二连接桥顶升机构分别顶升第一连接桥和第二连接桥，使第一连接桥和第二连接桥升起并与管片拼装机脱离；
[0016]S4、顶升第二牛腿顶升机构:采用两只千斤顶同步顶升左侧牛腿，使盾构体左侧慢慢升起；
[0017]S5、插入第二横向钢轨:待盾构体左侧升起合适距离时，将多个第二横向钢轨横向插入盾构体下部，相邻第二横向钢轨之间保持合适间距，千斤顶保持顶升状态；
[0018]S6、顶升第一牛腿顶升机构:采用两只千斤顶同步顶升右侧牛腿，使盾构体右侧慢慢升起；
[0019]S7、插入第一横向钢轨:待盾构体右侧升起合适距离时，将多个第一横向钢轨横向插入盾构体下部，相邻第一横向钢轨之间保持合适间距，千斤顶保持顶升状态；
[0020]S8、顶升发生侧滚一侧牛腿修正盾构体状态:采用2只千斤顶异步控制顶升发生侧滚一侧牛腿，同时微步顶升连接桥，使得连接桥与管片拼装机保持脱离状态，最终调整盾构体体侧向转动至正常状态；
[0021]S9、顶升盾构体撤除出第一横向钢轨和第二横向钢轨:修正完成后，两侧千斤顶同时顶升盾构体，撤出第一横向钢轨和第二横向钢轨，调整第一导轨和第二导轨，恢复盾构体正常施工状态。
[0022]由于本发明采用了先顶升连接桥机构，使其与管片拼装机脱离，设置在盾构体两侧的牛腿顶升机构顶升盾构体使盾构体慢慢升起，在盾构体底部插入横向钢轨，千斤顶顶升发生侧滚一侧的牛腿，同时微步顶升连接桥，使得连接桥与管片拼装机保持脱离状态，最终调整盾构体整体侧向转动至正常状态，该装置设计合理、结构简单、纠偏修正效率高、安全可靠。
【附图说明】
[0023]图1是本发明一个实施例的结构示意图。
[0024]图2是图1的左视图。
[0025]图3是图1的右视图。
[0026]图中:1、盾构体;2、管片拼装机;3、第一连接桥;4、第一连接桥顶升机构;5、第一横向钢轨;6、第一牛腿顶升机构；7、第一导轨;8、混凝土弧形导台；9、混凝土仰拱；10、第二导轨;11、第二横向钢轨;12、第二牛腿顶升机构；13、第二连接桥顶升机构；14、第二连接桥。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
[0028]定义盾构体I的前进方向为向右；
[0029]参考图1、2、3所示的本发明的装置，包括:
[0030]盾构体1，沿隧道轴线边向前推进边对土壤进行挖掘，对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起临时支撑作用，承受周围土层压力。
[0031]盾构体I尾盾中心位置安装有管片拼装机2，用于进行管片拼装。
[0032]盾构体I尾盾端面上关于盾构体I竖直中心面对称的两侧用螺纹连接紧固件固定连接安装有第一连接桥3和第二连接桥14，用于连接I号台车，所述的第一连接桥3和第二连接桥14与所述的管片拼装机2相连。
[0033]第一连接桥3和混凝土仰拱9之间固定连接安装有第一连接桥顶升机构4，用于顶升第一连接桥3，第二连接桥14和混凝土仰拱9之间固定连接安装有第二连接桥顶升机构13，用于顶升第二连接桥14;第一连接桥顶升机构4工字钢和千斤顶连接构成，千斤顶底部固定在混凝土仰拱9上、顶部与工字钢的一端相连，工字钢的另一端与第一连接桥3相连，千斤顶推动工字钢使第一连接桥3向上运动，使第一连接桥3升起并与管片拼装机2脱离，减少盾构体I修正时的扭矩;第二连接桥顶升机构13与第一连接桥顶升机构4结构完全相同。
[0034]混凝土弧形导台8内侧固定连接安装有关于盾构体I竖直中心面对称的第一导轨7和第二导轨10，盾构体I可沿着第一导轨7和第二导轨10向前运动。
[0035]第一导轨7和盾构体I之间放置有第一横向钢轨5，第一横向钢轨5沿盾构体I前进的方向均布排列放置，第一横向导轨5沿盾构体I前进的方向均布排列有4根，显而易见地，为了更好的支撑盾构体I，该装置还可以放置5根或者6根第一横向导轨5，第一横向导轨5的数量可根据盾构体I的长度具体确定，相邻第一横向导轨5之间的间距为2m，同样地，为了更好的支撑盾构体I，确保装置的稳定性，相邻第一横向导轨5之间的距离可以为3m或者4m，相邻第一横向导轨5之间的距离可以根据盾构体I的长度和实际使用情况具体确定;第二导轨1和盾构体I之间设置有第二横向钢轨11，第二横向钢轨11与第一横向钢轨5关于盾构体I的竖直中心面对称设置。
[0036]混凝土弧形导台8与盾构体I之间关于盾构体I竖直中心面对称连接安装有第一牛腿顶升机构6和第二牛腿顶升机构12，第一牛腿顶升机构6由焊接在盾构体I上的牛腿和千斤顶构成；所述的牛腿为箱式结构；千斤顶底部固定在混凝土弧形导台上、顶部与牛腿相连，千斤顶推动所述的牛腿使盾构体I慢慢升起合适的距离后，将第一横向钢轨5和第二横向钢轨11插入进行纠偏修正;第一牛腿顶升机构6和第二牛腿顶升机构12结构完全相同。
[0037]使用上述装置进行盾构机始发侧滚修正的方法，包括以下步骤:
[0038]S1、焊接牛腿:牛腿采用钢板焊接成箱式钢结构，分别焊接于盾构机I中盾和尾盾两侧，牛腿底部距离地面高度根据千斤顶长度调整。
[0039]S2、卸载推进油缸:侧滚后，刀盘顶进岩面，处于受力状态，将全部推进油缸卸载，使撑靴与管片脱离。
[0040]S3、顶升第一连接桥3和第二连接桥14:将两只千斤顶底部固定在混凝土仰拱9上、顶部分别与两根工字钢的一端相连，两根工字钢另一端分别支撑于第一连接桥3和第二连接桥14上，采用千斤顶顶升第一连接桥3和第二连接桥14，使第一连接桥3和第二连接桥14升起并与管片拼装机2脱离，减少盾构体I修正时的扭矩。
[0041]S4、顶升第二牛腿顶升机构12:采用两只千斤顶同步顶升左侧牛腿，使盾构体I左侧慢慢升起。
[0042]S5、插入第二横向钢轨11:待盾构体I左侧升起合适距离时，将多个第二横向钢轨11横向插入盾构体I下部，相邻第二横向钢轨11之间保持合适间距，千斤顶保持顶升状态。
[0043]S6、顶升第一牛腿顶升机构6:采用两只千斤顶同步顶升右侧牛腿，使盾构体I右侧慢慢升起。
[0044]S7、插入第一横向钢轨5:待盾构体I右侧升起合适距离时，将多个第一横向钢轨5横向插入盾构体I下部，相邻第一横向钢轨5之间保持合适间距，千斤顶保持顶升状态。
[0045]S8、顶升发生侧滚一侧牛腿修正盾构体I状态:采用2只千斤顶异步控制顶升发生侧滚一侧牛腿，同时微步顶升连接桥，使得连接桥与管片拼装机2保持脱离状态，最终调整盾构体I整体侧向转动至正常状态。
[0046]S9、顶升盾构体I撤除出第一横向钢轨5和第二横向钢轨11:修正完成后，两侧千斤顶同时顶升盾构体I，撤出第一横向钢轨5和第二横向钢轨11，调整第一导轨7和第二导轨10，恢复盾构体I正常施工状态。
【主权项】
1.一种土压平衡盾构机始发侧滚修正装置，其特征在于:该装置包括盾构体(I)，设置在盾构体(I)中心位置的管片拼装机(2)，设置在盾构体(I)上关于盾构体(I)竖直中心面对称的第一连接桥(3)和第二连接桥(14)，所述的第一连接桥(3)和混凝土仰拱(9)之间设置第一连接桥顶升机构(4)，所述的第二连接桥(14)和混凝土仰拱(9)之间设置第二连接桥顶升机构(13)，混凝土弧形导台(8)内侧设置有关于盾构体(I)竖直中心面对称的第一导轨(7)和第二导轨(10)，所述的第一导轨(7)和盾构体(I)之间设置有第一横向钢轨(5)，所述的第二导轨(10)和盾构体(I)之间设置有第二横向钢轨(11)，混凝土弧形导台(8)与盾构体(I)之间设置有关于盾构体(I)竖直中心面对称的第一牛腿顶升机构(6)和第二牛腿顶升机构(12)。2.根据权利要求1所述的土压平衡盾构机始发侧滚修正装置，其特征在于:所述的第一连接桥顶升机构(4)包括工字钢和千斤顶;所述的千斤顶底部固定在混凝土仰拱(9)上、顶部与工字钢的一端相连;所述的工字钢的另一端与第一连接桥(3)相连;所述的千斤顶推动工字钢使第一连接桥(3)向上运动。3.根据权利要求2所述的土压平衡盾构机始发侧滚修正装置，其特征在于:所述的第一连接桥顶升机构(4)和第二连接桥顶升机构(13)结构完全相同。4.根据权利要求1所述的土压平衡盾构机始发侧滚修正装置，其特征在于:所述的第一牛腿顶升机构(6)包括焊接在盾构体(I)上的牛腿和千斤顶;所述的牛腿为箱式结构;所述的千斤顶底部固定在混凝土弧形导台上、顶部与牛腿相连;所述的千斤顶推动所述的牛腿使盾构体(I)向上运动。5.根据权利要求4所述的土压平衡盾构机始发侧滚修正装置，其特征在于:所述的第一牛腿顶升机构(6)和第二牛腿顶升机构(12)结构完全相同。6.根据权利要求1所述的土压平衡盾构机始发侧滚修正装置，其特征在于:所述的第一横向钢轨(5)沿盾构体(I)前进的方向均布排列，所述的相邻第一横向钢轨(5)之间的间距为2?3m。7.根据权利要求6所述的土压平衡盾构机始发侧滚修正装置，其特征在于:所述的第一横向钢轨(5)沿盾构体(I)前进的方向均布排列有4?6根。8.根据权利要求7所述的土压平衡盾构机始发侧滚修正装置，其特征在于:所述的第二横向钢轨(11)与第一横向钢轨(5)关于盾构体(I)的竖直中心面对称设置。9.一种使用权利要求1所述的装置进行盾构机始发侧滚修正的方法，其特征在于，包括以下步骤: .51、焊接牛腿:牛腿分别焊接于盾构机(I)中盾和尾盾两侧，牛腿底部距离地面高度根据千斤顶长度调整； .52、卸载推进油缸:将全部推进油缸卸载，使撑靴与管片脱离；.53、顶升第一连接桥(3)和第二连接桥(14):第一连接桥顶升机构(4)和第二连接桥顶升机构(13)分别顶升第一连接桥(3)和第二连接桥(14)，使第一连接桥(3)和第二连接桥(14)升起并与管片拼装机(2)脱离； . 54、顶升第二牛腿顶升机构(12):采用两只千斤顶同步顶升左侧牛腿，使盾构体(I)左侧慢慢升起； .55、插入第二横向钢轨(II):待盾构体(I)左侧升起合适距离时，将多个第二横向钢轨(11)横向插入盾构体(I)下部，相邻第二横向钢轨(11)之间保持合适间距，千斤顶保持顶升状态； .56、顶升第一牛腿顶升机构(6):采用两只千斤顶同步顶升右侧牛腿，使盾构体(I)右侧慢慢升起； .57、插入第一横向钢轨(5):待盾构体(I)右侧升起合适距离时，将多个第一横向钢轨(5)横向插入盾构体(I)下部，相邻第一横向钢轨(5)之间保持合适间距，千斤顶保持顶升状态； .58、顶升发生侧滚一侧牛腿修正盾构体(I)状态:采用2只千斤顶异步控制顶升发生侧滚一侧牛腿，同时微步顶升连接桥，使得连接桥与管片拼装机(2)保持脱离状态，最终调整盾构体(I)体侧向转动至正常状态； .59、顶升盾构体(I)撤除出第一横向钢轨(5)和第二横向钢轨(11):修正完成后，两侧千斤顶同时顶升盾构体(I)，撤出第一横向钢轨(5)和第二横向钢轨(11)，调整第一导轨(7)和第二导轨(10)，恢复盾构体(I)正常施工状态。
【文档编号】E21D9/06GK105863657SQ201610362295
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】陈德国, 田作华, 薛建国, 张有志, 杨勇, 魏俊, 程珂, 陈昱江, 刘璐, 刘永栋, 高子明, 经莲
【申请人】中铁二十局集团轨道交通工程有限公司, 中铁二十一局集团轨道交通工程有限公司