一种穿心式连续顶进装置及盾构始发方法制造方法及图纸

一种穿心式连续顶进装置，与多组工具管配合使用，所述工具管设有连接部，连接部用于连接新的工具管以增加对盾构机的顶进量；所述穿心式连续顶进装置包括固定在竖井壁上的机架，在机架上固连有前后两组顶进油缸，在前后两组顶进油缸的自由端均连接有用于卡接工具管的卡接结构，在前后两组顶进油缸交替推动的作用下，前后卡接结构与工具管交替卡接并推动工具管持续前移。由于全过程没有无效时间，因此成倍地提高了对盾构机的顶进效率，不但避免了盾构机的能量空耗，而且使刀盘及驱动系统得到了保护。一种盾构始发方法，不但减少了对工作竖井空间的占用率，而且急剧地降低了工作竖井的开挖费用和工期，大幅提高了整体效率，具有重大的经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种穿心式连续顶进装置及盾构始发方法
本专利技术涉及用于盾构
，尤其是涉及一种穿心式连续顶进装置，还涉及到一种应用该穿心式连续顶进装置的盾构始发方法。
技术介绍
盾构机在始发时，需要开挖工作竖井，工作竖井要有足够的长度，以吊入盾构机。如图1所示，盾构机包括盾体13和反力架11，在反力架11和盾体13之间安装有环状管片12，利用盾体13自身的千斤顶对环状管片12及反力架11施压，为盾体13的掘进提供反作用力。在掘进过程中，需要不断增加环状管片12的数量，直到盾体13的盾尾进入井壁洞口内一段距离为止。此时，环状管片12和反力架11也就完成了使命。环状管片12也被称为负环，这种始发形式也被称作负环始发。负环始发方式要求工作竖井14的长度或直径要大于盾体13加上反力架11的总长，工作竖井14的长度或直径通常在28-35米。之所以这么大，一是因为反力架11要承受数百吨的反作用力，必须要非常坚固，因此长度比较长；二是由于环状管片12是封闭的环，盾构机在掘进时挖出的土石只能从反力架11的后部运出，因此要在反力架11的后部留出物料进出的空间。这两方面的因素造成工作竖井14的长度或直径很大，开挖量巨大，特别是对于超深的工作竖井14，其开挖成本居高不下，这也是负环始发方式最大的缺点。此外还有效率问题，盾体13自身千斤顶的行程较小，千斤顶每顶进回缩一次，需要在盾体13与反力架11之间拼接一片或多片环状管片12，环状管片12的厚度仅为0.35-0.4m，在始发过程中需要在盾体13与反力架11之间拼接近百片环状管片12，因此这个工作量是很大的。盾体13自身千斤顶的顶进是个缓慢的过程，同样，千斤顶回缩时也较为缓慢，而且回缩过程是无效的时间，只有千斤顶完全回缩后才能拼接新的环状管片12，因此，工作效率是很低的。千斤顶在回缩时盾体13是不受顶进力的，此时盾体13的刀盘还在转动，但盾体13并不能掘进，一是空耗了能量，二是当盾体13重新得到顶进力时，刀盘骤然受到掘进面的冲击，会给刀盘及驱动系统带来损害。盾构机的使用成本和维护成本很高，盾构始发的时间占用过长，不但会延长工期，而且会大幅提高盾构机的租赁、使用费用，因此需要一种打破现有顶进结构的顶进装置，还需要一种打破现有始发模式的盾构始发方法。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种穿心式连续顶进装置，还公开了一种应用该穿心式连续顶进装置的盾构始发方法，其目的在于：1、减少工作竖井的开挖量，降低开挖成本；2、实现对盾构机的连续顶进，提高顶进效率；3、替代现有的负环始发模式，提高始发效率。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种穿心式连续顶进装置，其特征是：与多组工具管配合使用，所述工具管设有连接部，连接部用于连接新的工具管以增加对盾构机的顶进量；所述穿心式连续顶进装置包括固定在竖井壁上的机架，在机架上固连有前后两组顶进油缸，在前后两组顶进油缸的自由端均连接有用于卡接工具管的卡接结构，在前后两组顶进油缸交替推动的作用下，前后卡接结构与工具管交替卡接并推动工具管持续前移。作为优选的一种改进技术方案，所述工具管的外管面具有突出结构或凹陷结构，所述卡接结构与工具管的突出结构或凹陷结构对应卡接。作为优选的一种改进技术方案，所述工具管的连接部具有法兰连接结构。作为优选的一种改进技术方案，在工具管的连接部设有锥面定心结构。作为优选的一种改进技术方案，所述工具管的连接部具有对插连接结构和径向固定结构。作为优选的一种改进技术方案，在前后两组顶进油缸的自由端连接有顶进架，所述卡接结构位于顶进架上。作为优选的一种改进技术方案，在顶进架上设有防扭槽，防扭槽与设置在竖井底面上的工作轨滑动配合连接。作为优选的一种改进技术方案，所述穿心式连续顶进装置还包括卡接驱动机构，卡接驱动机构用于驱动卡接结构，实现与对应工具管的突出结构或凹陷结构的卡接或脱离。作为优选的一种改进技术方案，所述卡接驱动机构包括驱动源或由驱动源驱动的直线运动副。一种盾构始发方法，使用所述穿心式连续顶进装置，包括以下步骤：S1：加固洞门对面的竖井壁基础，并在竖井壁基础上安装穿心式连续顶进装置；S2：将若干节工具管连接后装入穿心式连续顶进装置，并使前组顶进油缸所连接的卡接结构与其中的一节工具管卡接；S3：前组顶进油缸推动工具管向前移动，在推进过程中，在工具管的后端连接新的一节工具管；当前组顶进油缸达到指定行程时，后组顶进油缸所连接的卡接结构与对应的工具管卡接，前组顶进油缸所连接的卡接结构与对应的工具管脱离卡接，然后，后组顶进油缸推动工具管向前移动，在推进过程中，前组顶进油缸回退，并在工具管的后端连接新的一节工具管；当后组顶进油缸达到指定行程时，前组顶进油缸所连接的卡接结构与对应的工具管卡接，后组顶进油缸所连接的卡接结构与对应的工具管脱离卡接，然后，前组顶进油缸推动工具管向前移动，在推进过程中，后组顶进油缸回退，并在工具管的后端连接新的一节工具管；如此循环，使得盾构机得到持续顶进；S4：当盾构机进入洞门开始拼0环时，停止对盾构机的顶进，用工作管替换工具管，并拆除穿心式连续顶进装置；S5：使用盾构机自身的千斤顶，使盾构机继续顶进，当盾构机完成50-100环管片的盾构时，拆除工作管，完成盾构机的始发。由于采用上述技术方案，相比
技术介绍
，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术使用多组工具管对盾构机进行顶进，盾构机在掘进时挖出的土石能够从多组工具管之间的空挡处排出，外部物料也能够从该空挡处进入，即解决了物料进出问题，不需要额外增加工作竖井的直径，又优化了井底的平面布局，大幅提高了空间利用率。本专利技术的前后两组顶进油缸通过交替卡接及推动工具管前移，使得盾构机得到持续顶进，并在顶进油缸交替推动的过程中续接工具管，全过程没有无效时间，成倍地提高了对盾构机的顶进效率。盾构始发的风险在于停，怕停不怕慢，不停断地掘进最安全。本专利技术实现了对盾构机的持续顶进，不但避免了盾构机的能量空耗，而且使刀盘及驱动系统得到了保护。本专利技术的穿心式连续顶进装置，其总长度最低可以控制在四节工具管的长度之内，每节工具管的长度为1.6米，也就是说穿心式连续顶进装置的总长度能够控制在7米之内，而盾构机主体的长度为9-10米，那么工作竖井的直径仅做到16米左右就可以实现盾构始发，相比于负环始发工作竖井所需的28-35米，其开挖量仅为后者的四分之一。而且，工具管的长度每缩短0.1米，穿心式连续顶进装置的总长度缩短0.4米，工作竖井的直径能够做到足够的小，使得工作竖井的开挖费用急剧降低，同时也大幅缩短了工作竖井的开挖工期。本专利技术的穿心式连续顶进装置打破了现有的依靠反力架、环状管片顶进的结构形式，具有创造性。本专利技术的盾构始发方法打破现有的盾构始发模式，使工作竖井的开挖费用急剧降低，且成倍地提高了对盾构机的顶进效率，具有重大的经济价值。附图说明图1为盾构机负环始发的结构示意图。...

【技术保护点】
1.一种穿心式连续顶进装置，其特征是：与多组工具管配合使用，所述工具管设有连接部，连接部用于连接新的工具管以增加对盾构机的顶进量；所述穿心式连续顶进装置包括固定在竖井壁上的机架，在机架上固连有前后两组顶进油缸，在前后两组顶进油缸的自由端均连接有用于卡接工具管的卡接结构，在前后两组顶进油缸交替推动的作用下，前后卡接结构与工具管交替卡接并推动工具管持续前移。/n

【技术特征摘要】
1.一种穿心式连续顶进装置，其特征是：与多组工具管配合使用，所述工具管设有连接部，连接部用于连接新的工具管以增加对盾构机的顶进量；所述穿心式连续顶进装置包括固定在竖井壁上的机架，在机架上固连有前后两组顶进油缸，在前后两组顶进油缸的自由端均连接有用于卡接工具管的卡接结构，在前后两组顶进油缸交替推动的作用下，前后卡接结构与工具管交替卡接并推动工具管持续前移。


2.如权利要求1所述的一种穿心式连续顶进装置，其特征是：所述工具管的外管面具有突出结构或凹陷结构，所述卡接结构与工具管的突出结构或凹陷结构对应卡接。


3.如权利要求1所述的一种穿心式连续顶进装置，其特征是：所述工具管的连接部具有法兰连接结构。


4.如权利要求3所述的一种穿心式连续顶进装置，其特征是：在工具管的连接部设有锥面定心结构。


5.如权利要求1所述的一种穿心式连续顶进装置，其特征是：所述工具管的连接部具有对插连接结构和径向固定结构。


6.如权利要求1所述的一种穿心式连续顶进装置，其特征是：在前后两组顶进油缸的自由端连接有顶进架，所述卡接结构位于顶进架上。


7.如权利要求6所述的一种穿心式连续顶进装置，其特征是：在顶进架上设有防扭槽，防扭槽与设置在竖井底面上的工作轨滑动配合连接。


8.如权利要求2所述的一种穿心式连续顶进装置，其特征是：所述穿心式连续顶进装置还包括卡接驱动机构，卡接驱动机构用于驱动卡接结构，实现与对应工...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁志刚，杜志刚，李旭辉，周嵩，李丰果，陈洪光，王华强，王军民，汪富军，杨卓，杨聚会，张宗锋，
申请(专利权)人：刁志刚，
类型：发明
国别省市：河北;13