一种可变断面竖井开挖设备及施工方法技术

本发明专利技术提出了一种可变断面竖井开挖设备及施工方法，包括管节提拉装置和管节辅推装置，管节提拉装置和管节辅推装置分别设置在地面井口圈梁上，管节提拉装置和管节均与开挖装置相连接，开挖装置分别与管线延伸装置和渣土分离装置相连接，渣土分离装置与管线延伸装置相配合。本发明专利技术通过全机械化设计的开挖装置，开挖装置为装配式，拆装简单，减少了作业人员数量，降低了人员劳动强度，地面上管节提拉装置和管线延伸装置配合开挖装置的开挖及时跟随下放，保证开挖装置开挖的稳定性以及开挖过程中及时出渣；并且本发明专利技术通过改变对开挖装置中各设备的组配方式，实现了一机多用，可适用于不同断面的竖井工程，具有更广的适用性，降低了施工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种可变断面竖井开挖设备及施工方法
本专利技术涉及竖井掘进开挖设备的
，尤其涉及一种可变断面竖井开挖设备及施工方法。
技术介绍
目前国内外竖井工程越来越多且断面大小不一，而针对竖井的主流施工方式还停留在人工半机械化的开挖方法上，其工法灵活，可进行不同断面竖井工程的施工，但施工人员众多，存在一定的安全隐患，并且施工工序复杂，施工效率明显偏低，竖井成井周期长，而用于竖井施工的竖井钻机主要应用于断面不大的竖井工程，其设备适用性较为局限且设备自身能力有限，在大断面竖井施工上存在明显的劣势和不足，甚至无法满足正常使用要求；并且在专利申请号为“CN201710915685.6”、专利名称为“一种沉井法竖井掘进机及其施工方法”中具体公开了一种掘进机，虽然掘进机的机械化程度高，在一定程度提高了开挖效率，但是刀盘动作单一，对竖井内开挖范围局限性大，并且整体掘进机集成程度高，产品升级难度大。
技术实现思路
针对目前竖井开挖设备机械化程度低，刀盘动作单一，竖井内开挖范围局限性大，并且开挖设备适用性差，不能根据不同断面竖井工程进行施工的技术问题，本专利技术提出一种可变断面竖井开挖设备及施工方法。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种可变断面竖井开挖设备，包括管节、管节提拉装置和管节辅推装置，管节提拉装置和管节辅推装置分别设置在地面井口圈梁上，管节与管节辅推装置相配合，所述管节提拉装置和管节相连接，管节与开挖装置相连接，开挖装置分别与管线延伸装置和渣土分离装置相连接，渣土分离装置与管线延伸装置相配合，利用管节延伸装置带动渣土分离装置中的管道向下放行，在开挖装置下行过程中，地面上管节提拉装置和管线延伸装置配合开挖装置的开挖及时跟随下放。优选地，所述开挖装置包括盾体、圆周回转装置、刀盘平移装置和刀盘装置，盾体设置在始发竖井内且盾体与管节相连接，管节和管节提升装置相连接，圆周回转装置设置在盾体内侧，刀盘平移装置滑动设置在圆周回转装置内，刀盘装置与刀盘平移装置可拆卸连接且刀盘装置分别与管线延伸装置中的管线和渣土分离装置相连接，在刀盘下行开挖过程中，利用渣土分离装置和管线延伸装置将相应管线下放实时跟随刀盘进行吸渣处理。优选地，所述盾体、刀盘装置、刀盘平移装置和圆周回转装置整体为装配式结构，当竖井断面发生变化时，保留刀盘和摆动油缸设备之间组合方式，改造刀盘平移装置，重新制作盾体和圆周回转装置的部分结构即可适用于新竖井不同断面的施工，在改动时，只需要更改盾体、刀盘平移装置的平移油缸和圆周回转装置的安装位置，然后重新组配即可，实现了一机多用，可适用于不同断面的竖井工程，具有更广的适用性。优选地，所述盾体包括固定盾体、伸缩油缸和伸缩盾体，伸缩盾体通过伸缩油缸滑动设置在固定盾体内；所述固定盾体与管节相连接，管节和管节提升装置相连接，圆周回转装置设置在固定盾体内部。优选地，所述圆周回转装置包括上支撑、回转体和下支撑，上支撑固定在固定盾体上部，下支撑固定在固定盾体内部，回转体滑动安装在上支撑和下支撑之间；所述上支撑上固定设置有大齿圈，回转体上设置有驱动单元，驱动单元与小齿轮相连接，小齿轮与大齿圈相啮合；所述回转体上设置有滑动轨道，滑动轨道上滑动设置有刀盘平移装置，刀盘平移装置进而带动刀盘装置实现同步转动，覆盖竖井整个断面的开挖作业。优选地，所述刀盘平移装置包括滑移架、支撑连接装置和平移油缸，滑移架滑动设置在滑动轨道上，滑移架分别与刀盘装置和支撑连接装置相连接，支撑连接装置设置在回转体的下方；所述平移油缸的一端与滑移架相连接，平移油缸的另一端与回转体相连接。优选地，所述刀盘装置包括开挖刀盘、摆动架、动力单元和摆动油缸，刀盘通过转动轴承与动力单元相连接且刀盘通过法兰结构与动力单元相连接，动力单元与摆动架固定连接，摆动架分别与摆动油缸和刀盘平移装置中的滑移架可拆卸连接，摆动油缸与滑移架可拆卸连接；所述摆动架上安装有渣土输送管道，渣土输送管道与渣土分离装置相连接，渣土输送管道的吸渣口与刀盘最下部相对应设置，管线延伸装置通过管线与刀盘相连接且渣土输送管道设置在管线延伸装置上。可变断面竖井开挖设备的施工方法，包括以下步骤：S1、首先开挖出具有一定深度的始发竖井，并对井口周边进行硬化处理形成井口圈梁，然后在始发竖井内安装开挖装置；并且在井口圈梁上布置管节提拉装置、管节辅推装置、管线延伸装置和渣土分离装置，并将管线延伸装置和渣土分离装置分别与开挖装置连接；S2、在开挖装置安装调试完成后，调整竖井开挖装置的姿态，随后在竖井开挖装置上拼装第一环管节，第一环管节拼装完成后，将管片与管片提拉装置连接起来；S3、随后通过控制刀盘装置中的摆动油缸和刀盘平移装置中的平移油缸调整刀盘位置，启动刀盘装置中的刀盘的同时根据实际需要进行启动圆周回转装置中的驱动单元对竖井断面开挖，刀盘在进行竖井断面开挖时，开挖轨迹为横向分区域开挖或圆周分环状区域开挖或者横向分区域开挖与圆周分环状区域开挖相结合的开挖轨迹，刀盘在摆动油缸、平移油缸和驱动单元的共同作用下完成竖井面的全覆盖开挖；S4、随着刀盘不断完成竖井断面的开挖，竖井开挖深度逐渐加深，整个开挖装置在管节提拉装置的作用下不断进行下放，管线延伸装置上的管线和渣土输送管道在管线延伸装置上向下延伸；S5、待刀盘开挖竖井达到一定的深度后，在地面进行管节的拼装作业，拼装完成后重复步骤S3和S4，竖井开挖深度达到设计值后，利用渣土输送通道将井底渣土抽出，随后依次拆除井内的刀盘平移装置、刀盘装置、圆周回转装置和盾体，最后用溜灰管沿井壁内侧向井底开挖面泵送混凝土；S6、泵送混凝土完成后，拆除井内除管节外地面上的其它装置，最终完成整个竖井的施工作业。优选地，所述步骤S4中，当管节及开挖装置下放过程中阻力过大时，管节辅推装置在地面进行辅助推进管节下方作业或在管节和井壁之间压注添加减摩剂。优选地，所述步骤S3中，开挖刀盘在开挖对应盾体所处的区域时，盾体内的伸缩盾体收回到固定盾体内，其它区域内的盾体中伸缩盾体保持伸出状态，待开挖区域开挖完成后，伸缩盾体从固定盾体内伸出。本专利技术的有益效果：本专利技术通过全机械化设计的开挖装置，开挖装置中的盾体、刀盘装置、刀盘平移装置和圆周回转装置整体为装配式结构，拆装简单，便于开挖装置根据不同的竖井断面改变开挖装置中的设备组合方式，即当竖井断面发生变化时，保留刀盘和摆动油缸之间的设备组装方式，改变刀盘平移装置位置，重新制作盾体和圆周回转装置中的部分结构，即可适应不同断面的竖井开挖工程，本专利技术通过改变对开挖装置中各设备的组配方式，实现了一机多用，可适用于不同断面的竖井工程，具有更广的适用性，降低了施工成本，减少了作业人员数量，降低了人员劳动强度；地面上管节提拉装置和管线延伸装置配合开挖装置的开挖及时跟随下放，保证开挖装置开挖的稳定性以及开挖过程中及时出渣。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，下面描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变断面竖井开挖设备，包括管节（3）、管节提拉装置（1）和管节辅推装置（2），管节提拉装置（1）和管节辅推装置（2）分别设置在地面井口圈梁（7）上，管节（3）与管节辅推装置（2）相配合，其特征在于，所述管节提拉装置（1）与管节（3）相连接，管节（3）与开挖装置相连接，开挖装置分别与管线延伸装置（4）和渣土分离装置（5）相连接，渣土分离装置（5）与管线延伸装置（4）相配合。/n

【技术特征摘要】
1.一种可变断面竖井开挖设备，包括管节（3）、管节提拉装置（1）和管节辅推装置（2），管节提拉装置（1）和管节辅推装置（2）分别设置在地面井口圈梁（7）上，管节（3）与管节辅推装置（2）相配合，其特征在于，所述管节提拉装置（1）与管节（3）相连接，管节（3）与开挖装置相连接，开挖装置分别与管线延伸装置（4）和渣土分离装置（5）相连接，渣土分离装置（5）与管线延伸装置（4）相配合。


2.根据权利要求1所述的可变断面竖井开挖设备，其特征在于，所述开挖装置包括盾体（602）、圆周回转装置（605）、刀盘平移装置（604）和刀盘装置，盾体（602）设置在始发竖井内且盾体（602）与管节（3）相连接，圆周回转装置（605）设置在盾体（602）内侧，刀盘平移装置（604）滑动设置在圆周回转装置（605）内，刀盘装置与刀盘平移装置（604）可拆卸连接且刀盘装置分别与管线延伸装置（4）中的管线（401）和渣土分离装置（5）相连接。


3.根据权利要求2所述的可变断面竖井开挖设备，其特征在于，所述盾体（1）、刀盘装置、刀盘平移装置（604）和圆周回转装置（605）整体为装配式结构。


4.根据权利要求2或3所述的可变断面竖井开挖设备，其特征在于，所述盾体（1）包括固定盾体、伸缩油缸和伸缩盾体，伸缩盾体通过伸缩油缸滑动设置在固定盾体内；所述固定盾体与管节（3）相连接，圆周回转装置（605）设置在固定盾体内部。


5.根据权利要求4所述的可变断面竖井开挖设备，其特征在于，所述圆周回转装置（605）包括上支撑、回转体和下支撑，上支撑固定在固定盾体上部，下支撑固定在固定盾体内部，回转体滑动安装在上支撑和下支撑之间；所述上支撑上固定设置有大齿圈，回转体上设置有驱动单元，驱动单元与小齿轮相连接，小齿轮与大齿圈相啮合；所述回转体上设置有滑动轨道，滑动轨道上滑动设置有刀盘平移装置（604）。


6.根据权利要求2或3或5所述的可变断面竖井开挖设备，其特征在于，所述刀盘平移装置（604）包括滑移架、支撑连接装置和平移油缸，滑移架滑动设置在滑动轨道上，滑移架分别与刀盘装置和支撑连接装置相连接，支撑连接装置设置在回转体的下方；所述平移油缸的一端与滑移架相连接，平移油缸的另一端与回转体相连接。


7.根据权利要求6所述的可变断面竖井开挖设备，其特征在于，所述刀盘装置包括刀盘（601）、摆动架、动力单元和摆动油缸，刀盘（601）通过转动轴承与动力单元相连接且刀盘（601）通过法兰结构与动力单元相连接，动力单元与摆动架固定连接，摆动架分别与摆动油缸和刀盘平移装置（604）中的滑移架可拆卸连接，摆动油缸与滑移架可拆卸连接；所述摆动架上安装有渣土输送管道（8），渣土输送管道（8）与...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾连辉，贺飞，肖威，吕旦，赵飞，杨聚辉，周倩，肖晶娜，徐光亿，吴彦星，马永辉，叶志娟，鲁超，张昊，
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