土压平衡矩形合口盾构设备及施工工法制造技术

本发明专利技术公开了一种土压平衡矩形合口盾构机，包括切削系统（1），还包括驱动系统（2）、盾体系统（6）、排渣系统（7）、管片拼装小车（8）、管片旋转装置（9）、管片运输小车、升降式设备桥（10）和拖车（11），所述切削系统（1）和驱动系统（2）安装于盾体系统（6）上，切削系统（1）位于盾体系统（6）前端，驱动系统（2）带动切削系统（1）运转，切削系统（1）切削出的泥渣通过排渣系统（7）排出，本发明专利技术可实现长宽比较大的矩形截面工况开挖，同时可实现隧道内渣土长距离输送。管片输送小车、管片旋转装置、管片拼装小车、升降设备桥和尾盾移动踏板一道协同工作，在不拆除管线的情况下完成上下管片的拼装。

Earth pressure balance shield device and construction method of rectangular apertures

The invention discloses an earth pressure balance shield machine comprises a rectangular apertures, the cutting system (1), also includes a drive system (2), (6) the shield system and sludge discharge system (7), (8), car segment segment rotation device (9), segment transport trolley, lifting equipment Bridge (10) and Trailer (11), the cutting system (1) and the drive system (2) installed in the shield system (6), (1) located in the cutting system of the shield system (6) the front drive system (2) drives the cutting system (1) operation, the cutting system (1) by cutting out the sludge discharge system (7) is discharged, the invention can realize the length and width of rectangular cross section excavation condition is relatively large, and can realize the long distance transportation tunnel muck. Segment conveying trolley, segment rotating device, segment assembling trolley, lifting equipment bridge and tail shield moving pedal work together to complete the assembling of upper and lower segments without removing pipeline.

【技术实现步骤摘要】
土压平衡矩形合口盾构设备及施工工法
本专利技术属于隧道施工设备的
，具体涉及一种土压平衡矩形合口盾构及施工工法。
技术介绍
综合管廊是21世纪新型城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一；地下综合管廊的建设，具有节约土地资源，减少城市道路开挖，延长市政管线寿命，提高城市防灾能力等突出优点，将实现道路沿线市政公用管线的统一规划、统一建设、统一管理，做到城市道路地下空间综合开发利用，避免城市道路产生“马路拉链”，对完善区域公用基础设施、服务周边地块开发具有积极意义。而综合管廊的建设多为矩形断面，施工主要采用明挖法，但其具有破坏环境、对交通、建筑物等地面设施影响大的缺点；而顶管法可以做到非开挖施工，但其也存在顶进距离短，不能转弯、需要的工作井较多的缺点。矩形盾构法具有机械化施工、综合成本较低的等优势，在长距离综合管廊建设中受到越来越多的关注。目前，矩形盾构已开发出多管片双螺旋拼装机形式，但其拼装结构复杂，管片众多造成拼装时间长的缺点。为加快城市综合管廊建设、拓展矩形盾构的类型、节约管片拼装时间，一种结构紧凑、管片可快速拼装的新型矩形盾构机亟需被设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种土压平衡矩形合口盾构及施工工法，可以长距离开挖矩形断面并高效完成渣土输送、管片快速拼装等施工工序的隧道掘进机，是提高综合管廊高效建设的隧道设备。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术土压平衡矩形合口盾构机，包括切削系统，还包括驱动系统、盾体系统、排渣系统、管片拼装小车、管片旋转装置、管片运输小车、升降式设备桥和拖车，所述切削系统和驱动系统安装于盾体系统上，切削系统位于盾体系统前端，驱动系统带动切削系统运转，切削系统切削出的泥渣通过排渣系统排出，管片运输小车将管片运输至盾体系统内，通过管片旋转装置进行旋转后，管片拼装小车进行管片安装，所述升降式设备桥一端与盾体系统相连接，另一端与拖车相连，所述升降式设备桥在管片拼装小车拼装时进行适应性调整，为管片拼装预留出足够空间。所述升降式设备桥包括第一油缸、导轨柱、滑轨、动滑轮、导链、升降梁，所述第一油缸筒体与导轨柱相连，油缸杆与滑轨相连，油缸杆可带动滑轨在导轨柱内上下移动；所述升降梁两端布置有导轮，导轮安装于滑轨内可上下移动，升降梁两侧设置有悬挂排浆管、线缆和支架；动滑轮固定于滑轨上侧，导链绕过动滑轮一端连接第一油缸筒体，导链另一端连接升降梁导轮，在油缸带动滑轨移动一倍位移时，实现导链被动提升或下放升降梁二倍位移，升降式设备桥为后配套多节拖车提供牵引力的同时，为管片旋转腾出空间，并节省管片拼装时管线拆除的时间。所述切削系统包括七个辐条式刀盘，七个刀盘分为大中小三个型号，大号刀盘的数量为一个，中号刀盘的数量为四个，小号刀盘的数量为两个，七个刀盘呈平行轴式三个在前四个在后的方式布置，其中大号刀盘和两个中号刀盘在前，其余刀盘在后，刀盘布置形式适用于长宽比x较大的矩形截面工况，具体在3:2＜x＜2:1范围内。所述盾体系统的截面呈矩形，盾体系统包括前盾、中盾、尾盾、纠偏油缸、拖拽油缸和顶推油缸，前盾、中盾和尾盾前后设置，前盾与中盾之间通过纠偏油缸连接，中盾与尾盾之间采用拖拽油缸连接。所述前盾包括前盾前和前盾后，前盾前和前盾后通过螺栓紧联接；所述中盾包括中盾前和中盾后，中盾前和中盾后通过螺栓松联接，在中盾上还布置有主顶油缸顶推支座和升降设备桥固定座。所述尾盾包括上下布置的顶推油缸支架，上下布置的两个顶推油缸支架之间预留出上下管片拼装空间，在盾体下部布置有尾盾移动踏板，满足管片运输通过和拼装。在尾盾移动踏板上部设置有运输轨道，在尾盾移动踏板中间留有旋转油缸升降孔，尾盾移动踏板后端部与顶推油缸连接，尾盾移动踏板可在顶推油缸的作用下在固定底板上沿隧道轴线方向前后移动。所述排渣系统包括螺旋输送机和渣土输送泵，螺旋输送机和渣土输送泵相协调配合实现隧道内渣土长距离输送；所述螺旋输送机为轴式螺旋输送机；所述渣土输送泵为三套筒式油缸打土泵，用于将渣土泵送至后配套拖车尾部的渣车，实现隧道内渣土长距离输送。所述管片运输小车为螺栓连接管片式轮对组，所述管片旋转装置用于对管片进行姿态调整，所述管片拼装小车为液压驱动，用于实现管片的抓举、顶升、微调等拼装动作。本专利技术一种土压平衡矩形合口盾构机的管片拼装方法，其特征在于：所述管片拼装方法具体为：a.下管片拼装：升降式设备桥升至最高位置；尾盾移动踏板伸出至最后端；运输小车将下管节运输至旋转位置；管片旋转装置将下管片顶升并旋转90°；管片旋转装置收回，管片拼装小车将下管片提起并移动到拼装位置；尾盾移动踏板缩回至尾盾前端，为下管片拼装腾出空间；管片拼装小车将下管片放入拼装位置，连接管片螺栓；尾盾移动踏板再次伸出顶紧下管片，完成下管片拼装。b.上管片拼装升降设备桥降至最底位置；运输小车将上管节运输至旋转位置；管片旋转装置将上管片顶升并旋转90°；管片旋转装置收回，管片拼装小车将上管片顶升并移动到拼装位置；尾盾上部顶推油缸缩回，为上管片拼装腾出空间；管片拼装小车将上管片放入拼装位置，连接管片螺栓；尾盾上部顶推油缸伸出顶紧上管片，完成上管片拼装。本专利技术相比现有技术所产生的有益效果为：切削系统为平行轴式3前4后布置的七个辐条式刀盘，可实现长宽比较大的矩形截面工况开挖。排渣系统采用螺旋输送机与三套筒式渣土输送泵配合实现隧道内渣土长距离输送。管片输送小车、管片旋转装置、管片拼装小车、升降设备桥和尾盾移动踏板一道协同工作，在不拆除管线的情况下完成上下管片的拼装。该矩形合口盾构机具有结构紧凑、管节拼装迅速的优点，为现代市政综合管廊施工建设提供了技术支持。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种土压平衡矩形合口盾构机（含下管节）主视示意图。图2为本专利技术一种土压平衡矩形合口盾构机（含上管节）主视示意图。图3为本专利技术一种土压平衡矩形合口盾构机俯视示意图。图4为本专利技术的刀盘结构形式示意图。图5为本专利技术的中盾截面-升降设备桥示意图。图6为本专利技术的尾盾截面-顶推油缸布置示意图。图7为本专利技术的管节截面-后配套布置示意图。图8为本专利技术的升降设备桥示意图。图9是图8的A-A剖视图。图10是图8的侧视方向示意图。图11为本专利技术的尾盾移动平台示意图。图12是图11的俯视方向示意图。图13是图11的A-A剖视图。其中，1.驱动系统；2.盾体系统；3.前盾；301.前盾前；302.前盾后；4.中盾；401.中盾前；402.中盾后；403.主顶油缸顶推支座；404.升降设备桥固定座；5.尾盾；501.顶推油缸支架；502.尾盾移动踏板；5021.运输轨道；5022.旋转油缸升降孔；5023.尾盾移动踏板后端部；503.固定底板；6.盾体系统；601.纠偏油缸；602.拖拽油缸；603.顶推油缸；7.排渣系统；701.螺旋输送机；702.渣土输送泵；8.管片拼装小车；9.管片旋转装置；10.升降设备桥；11.拖车；12.下管片；13.上管片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土压平衡矩形合口盾构机，包括切削系统（1），其特征在于：还包括驱动系统（2）、盾体系统（6）、排渣系统（7）、管片拼装小车（8）、管片旋转装置（9）、管片运输小车、升降式设备桥（10）和拖车（11），所述切削系统（1）和驱动系统（2）安装于盾体系统（6）上，切削系统（1）位于盾体系统（6）前端，驱动系统（2）带动切削系统（1）运转，切削系统（1）切削出的泥渣通过排渣系统（7）排出，管片运输小车将管片运输至盾体系统（6）内，通过管片旋转装置（9）进行旋转后，管片拼装小车（8）进行管片安装，所述升降式设备桥（10）一端与盾体系统相连接，另一端与拖车（11）相连，所述升降式设备桥（10）在管片拼装小车（8）拼装时进行适应性调整，为管片拼装预留出足够空间。

【技术特征摘要】
1.一种土压平衡矩形合口盾构机，包括切削系统（1），其特征在于：还包括驱动系统（2）、盾体系统（6）、排渣系统（7）、管片拼装小车（8）、管片旋转装置（9）、管片运输小车、升降式设备桥（10）和拖车（11），所述切削系统（1）和驱动系统（2）安装于盾体系统（6）上，切削系统（1）位于盾体系统（6）前端，驱动系统（2）带动切削系统（1）运转，切削系统（1）切削出的泥渣通过排渣系统（7）排出，管片运输小车将管片运输至盾体系统（6）内，通过管片旋转装置（9）进行旋转后，管片拼装小车（8）进行管片安装，所述升降式设备桥（10）一端与盾体系统相连接，另一端与拖车（11）相连，所述升降式设备桥（10）在管片拼装小车（8）拼装时进行适应性调整，为管片拼装预留出足够空间。2.根据权利要求1所述的土压平衡矩形合口盾构机，其特征在于：所述升降式设备桥（10）包括第一油缸（1001）、导轨柱（1002）、滑轨（1003）、动滑轮（1004）、导链（1005）、升降梁（1006），所述第一油缸（1001）筒体与导轨柱（1002）相连，油缸杆与滑轨（1003）相连，油缸杆可带动滑轨（1003）在导轨柱（1002）内上下移动；所述升降梁（1006）两端布置有导轮（1007），导轮（1007）安装于滑轨（1003）内可上下移动，升降梁（1006）两侧设置有悬挂排浆管（1008）、线缆（1009）和支架（1010）；动滑轮（1004）固定于滑轨（1003）上侧，导链（1005）绕过动滑轮（1005）一端连接第一油缸（1001）筒体，导链另一端连接升降梁导轮（1007），在油缸（1001）带动滑轨（1003）移动一倍位移时，实现导链（1005）被动提升或下放升降梁（1006）二倍位移，升降式设备桥（10）为后配套多节拖车（11）提供牵引力的同时，为管片旋转腾出空间，并节省管片拼装时管线拆除的时间。3.根据权利要求1所述的土压平衡矩形合口盾构机，其特征在于：所述切削系统（1）包括七个辐条式刀盘，七个刀盘分为大中小三个型号，大号刀盘的数量为一个，中号刀盘的数量为四个，小号刀盘的数量为两个，七个刀盘呈平行轴式三个在前四个在后的方式布置，其中大号刀盘和两个中号刀盘在前，其余刀盘在后，刀盘布置形式适用于长宽比x较大的矩形截面工况，具体在3:2＜x＜2:1范围内。4.根据权利要求1所述的土压平衡矩形合口盾构机，其特征在于：所述盾体系统（6）的截面呈矩形，盾体系统包括前盾（3）、中盾（4）、尾盾（5）、纠偏油缸（601）、拖拽油缸（602）和顶推油缸（603），前盾（3）、中盾（4）和尾盾（5）前后设置，前盾（3）与中盾（4）之间通过纠偏油缸（601）连接，中盾（4）与尾盾（5）之间采用拖拽油缸（602）连接。5.根据权利要求4所述的土压平衡矩形合口盾构机，其特征在于：所述前盾（3）包括前盾前（...

【专利技术属性】
技术研发人员：范磊，薛广记，孙磊，刘晓宇，程绍磊，董艳萍，王小涛，龚廷民，蒋鹏鹏，刘娇，陈世友，郑霄峰，冯猛，谌文涛，张九宇，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41