一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，包括：固定基座、液压油缸、连接杆和帽檐，其中：所述固定基座的一侧固定于盾构机壳体正上方的内侧，所述液压油缸的后端与所述固定基座固定连接；所述连接杆的下端与所述液压油缸的前端固定连接；所述连接杆的上端与所述帽檐垂直固定连接。本实用新型克服了现有施工方法在复杂地质条件下防止盾构机冒顶效果不佳、土体扰动大、地面变形大等缺点和不足，所述装置使得防止盾构在各种地质条件中冒顶变得更加工艺简单，操作方便，提高了轴线控制质量，减少了土体扰动和地面变形。
【专利说明】
一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种盾构隧道工程施工技术领域的施工装置，具体地，涉及一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置。
【背景技术】
[0002]盾构工法有着掘进速度快、施工影响小、劳动强度低的特点，是大中型隧道的主要施工方式。但由于地下地质条件复杂，当盾构机的前进推力大于盾构机前方土体的抵抗力时，会使盾构机冒顶，从而影响盾构机的掘进方向，进而带来土体扰动范围加大、地面变形加大等问题，特别对于复杂地层条件，不同土层切削难易度不同，地面沉降变形控制难度更大，所以，防止盾构机冒顶是盾构施工中的难点之一。
[0003]经对现有技术文献的检索发现，中国专利号为201110451625.6，专利公开号为103184876A，专利名称:一种防止盾构冒顶的方法，该发明利用事先预留的定位孔、定位粧，在产生冒顶现象时开启孔盖堵头，将定位粧的端头从定位孔里插入到盾壳外面的土壤里，通过定位粧的上顶或下压作用将孔盖堵头将整个盾构机顶起或下压，从而实现防止盾构机的冒顶。然而，伸出的定位粧必然会加大对土体的扰动，从而加大地面变形。而且该发明只适用于简单地层条件下，没有考虑在复杂地质条件下，尤其是临近地层内障碍物较多的情况。利用该发明专利的方法不能很好解决在复杂地质条件下盾构冒顶的问题且难以保证施工质量和环境保护。所以，现有技术在防止施工过程中盾构机冒顶时存在土体扰动大、地面变形大且实际效果不佳的缺点。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中存在的不足和缺陷，本实用新型的目的在于提供一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，该装置改变了现有技术在施工中盾构机发生冒顶以后再进行纠偏的被动纠偏方式，在盾构壳体上加装帽檐装置的主动防偏方式，从而有效防止盾构机冒顶，大大减少土体扰动，减小地面变形，施工工艺简单、可操作性强。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，包括:固定基座、液压油缸、连接杆和帽檐，其中:所述固定基座的一侧固定于盾构机壳体正上方的内侧，所述液压油缸的后端与所述固定基座固定连接;所述连接杆的下端与所述液压油缸的前端固定连接;所述连接杆的上端与所述帽檐垂直固定连接。
[0006]优选地，所述帽檐为一块钢板，所述钢板弯曲成与盾构机壳体外径一致的60°圆弧;所述帽檐的前端为45°刃角，后端设有螺栓孔。
[0007]优选地，所述连接杆的上端穿出盾构机壳体并设有螺栓孔，所述帽檐上的螺栓孔与所述连接杆上的螺栓孔相吻合，所述帽檐通过螺栓与连接杆栓接。
[0008]优选地，所述帽檐，厚度是宽度的十分之一，长度为盾构圆周六分之一。
[0009]优选地，所述帽檐的弧面轴线与盾构机轴线平行。
[0010]优选地，所述固定基座的前端设有一法兰盘，所述固定基座的前端还设有螺栓孔。
[0011]优选地，所述固定基座为整块钢块，或由钢板组成的盒状刚体。
[0012]优选地，所述液压油缸的后端通过法兰垫、法兰盘与所述固定基座固定连接。
[0013]优选地，所述连接杆为长方体钢杆，所述连接杆的下端与液压油缸的前端通过法兰盘、法兰垫固定连接。
[0014]优选地，所述连接杆的轴线与所述液压油缸的轴线垂直。
[0015]本实用新型的工作原理为:
[0016]所述帽檐装置未被使用时，所述帽檐装置利用所述液压油缸收缩到刀盘面内。当盾构进入易冒顶地层时，所述帽檐装置能够利用所述液压油缸伸出，伸出长度可根据地层情况确定。盾构在掘进过程中，由于所述帽檐的阻挡作用，土体会对所述帽檐产生作用力，从而有效抵抗盾构机冒顶的趋势。所述帽檐伸出长度越大，土体和帽檐相互作用越大，抵抗盾构机冒顶的能力越强。因此当在易冒顶的地层施工时，所述帽檐装置伸出，并通过帽檐伸出长度的多少来防止冒顶。
[0017]与现有技术和其他相关专利相比，本实用新型具有如下的优点:
[0018]本发明从盾构设备的改装即设计帽檐装置，克服了现有施工方法在复杂地质条件下防止盾构机冒顶效果不佳、土体扰动大、地面变形大等缺点和不足。本实用新型所述装置将使得防止盾构在各种地质条件中冒顶变得更加工艺简单，操作方便，提高了轴线控制质量，减少了土体扰动和地面变形。
【附图说明】
[0019]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0020]图1为本实用新型一实施例的总体配置图；
[0021 ]图2为本实用新型一实施例的液压油缸和固定基座连接图；
[0022]图3为本实用新型一实施例的液压油缸、连接杆和帽檐截面示意图；
[0023]图4为本实用新型一实施例的帽檐立体图；
[0024]图5为本实用新型一实施例的帽檐装置在盾构掘进机上的安装图；
[0025]图中:I为盾构机壳体，2为固定基座，3为液压油缸，4为连接杆，5为帽檐，6为法兰盘，7为法兰垫，8-1、8-2、8-3为螺栓，9为螺栓孔，1为帽檐装置，11为刀盘。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0027]如图1所示，本实施例提供一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置10，所述帽檐装置10固定在盾构机的前端，具体包括:固定基座2、液压油缸3、连接杆4和帽檐5，其连接关系为:所述固定基座2的一侧固定在盾构机壳体I正上方的内侧;所述液压油缸3的后端与所述固定基座2固定连接;所述连接杆4的下端与所述液压油缸3的前端固定连接，所述连接杆4的上端与所述帽檐5垂直固定连接。
[0028]在一优选实施例中，所述固定基座2的一侧与所述盾构机壳体I正上方的内侧焊接连接固定;所述固定基座2的前端设有螺栓孔，螺栓孔的直径为20_;所述固定基座2与法兰盘6、法兰垫7栓接连接。如图2所示，具体的:
[0029]所述固定基座2是一块长300mm、宽300mm、高300mm的钢块，材料为Q235;
[0030]所述法兰盘6的外径为220mm、公称通径为100mm、厚度为22mm，材质为20#，使用4颗Ml 8 螺栓 8-1。
[0031]本实施例中，所述固定基座2与盾构机壳体I采用角焊缝焊接，焊缝高度8mm。
[0032]在一优选实施例中，所述液压油缸3的后端通过法兰盘6、法兰垫7与所述固定基座2固定连接。如图2所示，具体的:所述液压油缸3由合金钢制成，其外直径I OOmm。
[0033]在一优选实施例中，所述连接杆4是长方体钢杆;所述连接杆4的上端穿出盾构机壳体I并设有螺栓孔;所述连接杆4的下端与液压油缸3也通过法兰盘6、法兰垫7、螺栓8-2固定连接，其中螺栓8-2的规格与螺栓8-1相同；如图3所示，具体的:所述连接杆4长350mm，截面规格200mm50mm，螺检孔内径20mm。
[0034]本实施例中，所述连接杆4的轴线与所述液压油缸3的轴线垂直。
[0035]在一优选实施例中，所述帽檐5是一块厚度为30mm、宽度为300mm、长度为盾构圆周的六分之一的钢板，钢板弯曲成与盾构机壳体I外径一致的60°圆弧钢板;所述帽檐5的前端加工成45°刃角、后端设有螺栓孔9且该螺栓孔9与所述连接杆4上设有的螺栓孔相吻合;如图4所示，具体的:所述螺栓孔9的内径为20mm，所述螺栓8_3的规格为Ml8。
[0036]本实施例中，所述帽檐5通过螺栓8-3与所述连接杆4栓接。
[0037]本实施例中，所述帽檐5的弧面轴线与盾构机轴线平行。
[0038]所述帽檐装置10的工作原理为:所述帽檐装置10未被使用时，所述帽檐装置10利用所述液压油缸3收缩到刀盘11面内(如图5所示)；当盾构进入易冒顶地层时，所述帽檐装置10能够利用所述液压油缸3伸出，伸出长度根据地层情况确定;盾构在掘进过程中，由于所述帽檐5的阻挡作用，土体会对所述帽檐5产生作用力，从而有效抵抗盾构机冒顶的趋势；所述帽檐5伸出长度越大，相互作用越大，抵抗盾构机冒顶的能力越强，因此当在易冒顶的地层施工时，所述帽檐装置10伸出，并通过所述帽檐5伸出长度的多少来防止冒顶。
[0039]本实用新型从盾构设备的改装即设计帽檐装置，克服了现有施工方法在复杂地质条件下防止盾构机冒顶效果不佳、土体扰动大、地面变形大等缺点和不足。本装置将使得防止盾构在各种地质条件中冒顶变得更加工艺简单，操作方便，提高了轴线控制质量，减少了土体扰动和地面变形。
[0040]以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
【主权项】
1.一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，包括:固定基座、液压油缸、连接杆和帽檐，其中:所述固定基座的一侧固定于盾构机壳体正上方的内侧，所述液压油缸的后端与所述固定基座固定连接;所述连接杆的下端与所述液压油缸的前端固定连接;所述连接杆的上端与所述帽檐垂直固定连接。2.根据权利要求1所述的一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，所述帽檐为一块钢板，所述钢板弯曲成与盾构机壳体外径一致的60°圆弧;所述帽檐的前端为45°刃角，后端设有螺栓孔。3.根据权利要求2所述的一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，所述连接杆的上端穿出盾构机壳体并设有螺栓孔，所述帽檐上的螺栓孔与所述连接杆上的螺栓孔相吻合，所述帽檐通过螺栓与连接杆栓接。4.根据权利要求2所述的一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，所述帽檐，厚度是宽度的十分之一，长度为盾构圆周六分之一。5.根据权利要求2所述的一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，所述帽檐的弧面轴线与盾构机轴线平行。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，所述固定基座的前端设有一法兰盘，所述固定基座的前端还设有螺栓孔。7.根据权利要求1-5任一项所述的一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，所述固定基座为整块钢块，或为由钢板组成的盒状刚体。8.根据权利要求1-5任一项所述的一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，所述液压油缸的后端通过法兰垫、法兰盘与所述固定基座固定连接。9.根据权利要求1-5任一项所述的一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，所述连接杆为长方体钢杆，所述连接杆的下端与液压油缸的前端通过法兰盘、法兰垫固定连接。10.根据权利要求1-5任一项所述的一种防止盾构在施工中冒顶的帽檐装置，其特征在于，所述连接杆的轴线与所述液压油缸的轴线垂直。
【文档编号】E21D9/08GK205532614SQ201620100383
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】赵守宪, 张伟森, 王耀东, 吴大勇, 沈水龙, 刘晓雪, 吴怀娜, 刘元鹏, 张志坤, 周全, 叶华, 王志新, 荣浩然, 滕海波, 张桂彬
【申请人】中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司, 中铁十六局集团有限公司, 上海交通大学