【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及u形盾构施工，特别是指一种u型盾构机及其施工方法。
技术介绍
1、盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
2、目前，我国城市综合管廊建设正在积极推进，综合管廊内部设计电力、通信、燃气、供排水等市政设施管道，有效利用了城市道路的地下空间。综合管廊的建造，大多先采取放坡或桩基础的方式进行边坡支护，然后进行支模板现浇作业，最后进行回填压实；该法开挖土方量大、速度慢、工序复杂、辅助支护结构和模板消耗量大、成本高。
3、公开号为cn106593455a的专利公开了一种全断面掘进自行走式u形盾构机，包括支护盾体，所述的支护盾体内设有若干掘进装置，掘进装置与支护盾体活动连接，掘进装置之间设有楔形插板，楔形插板与插板油缸连接，插板油缸与支护盾体连接，掘进装置包括驱动装置，驱动装置与链式切削带连接，链式切削带上安装有切削刀具和刮渣板，链式切削带与渣土皮带机配合，渣土皮带机与预制管节配合。
4、u型盾构机在沟渠附近进行开挖时，沟渠附近地层含水量较高，沟渠附近水土较软，会出现如下问题：
5、1、地基承载力不足，容易造成盾构机下沉，盾体甚至会发生滚转；
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7、3、地层中的水，会渗入到设备各活动部件中；
8、4、盾构机一侧承受土压，另一侧承受沟渠水压，会出现压力不对称情况，盾构机姿态容易发生滚转或侧移。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种u型盾构机及其施工方法，解决了现有技术中u型盾构机无法在富水工况下进行施工的问题。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种u型盾构机，包括前盾体、中盾体和尾盾体，前盾体上设有防水插刀组件，中盾体和前盾体连接位置设有铰接密封结构，中盾体和尾盾体一体连接，尾盾体上设有密封刷组件，中盾体侧边设有辅助支撑组件。前盾体采用全封闭结构，防水插刀组件的设置阻挡地下水从前盾体位置进入盾体内部，同时铰接密封结构能够对中盾体和前盾体的连接位置进行密封，同时不会影响前盾体的偏转，密封刷组件与预制管节的外壁配合，阻断地下水从尾盾位置流入盾体内部，实现u型盾构机的整体密封，保证u型盾构机能够在富水工况下进行顺利施工；另外，辅助支撑组件能够对中盾体的一侧提供支撑，使u型盾构机能够在地下水土压力不对称的工况下进行施工，平衡不对称的地下水土压力，使u型盾构机受力平衡，掘进姿态稳定，使u型盾构机能够在沟渠附近进行掘进开挖。
4、所述防水插刀组件包括侧边插刀，前盾体上设有封闭隔板，侧边插刀对称设置在封闭隔板的左右两侧，侧边插刀呈阶梯状布置，前盾体与侧边插刀之间设有双重密封结构。封闭隔板对前盾体进行封堵，双重密封结构对侧边插刀和前盾体之间进行密封，双重密封结构和封闭隔板共同作用，阻挡地下水和渣土进入盾体内部。
5、所述侧边插刀的端部可拆卸设有超挖块。通过更换不同尺寸的超挖块能够控制超挖量，进而调整u型盾构机前进时的偏转。
6、所述封闭隔板下部设有倾斜布置的插板，插板与封闭隔板一体连接，插板下方设有至少两个并排布置的底部插刀。底部插刀伸出能够调整盾体前进时底部的超挖量，并且不同位置底部插刀伸出不同长度能够控制盾体的前进姿态，避免避免u型盾构机在前进过程中发生滚转。
7、所述底部插刀包括倾斜布置的伸缩件，伸缩件位于插板下方，伸缩件的下端连接有插头，伸缩件可带动插头伸出或收回插板下边沿。所述伸缩件为伸缩油缸，伸缩油缸能够控制插头伸出长度；具体的，当盾体前进时左低右高时，右侧底部插刀伸出长度大于左侧底部插刀伸出长度，当盾体前进时左高右低时，右侧底部插刀伸出长度小于左侧底部插刀伸出长度，调整左右两侧底部插刀的超挖量，进而使盾体保证平衡，避免盾体滚转。
8、所述密封刷组件包括至少两组并排布置的盾尾刷，盾尾刷固定设置在尾盾体内侧，相邻两组盾尾刷之间填充有密封油脂。盾尾刷与预制管节的外壁接触，密封油脂和盾尾刷配合对尾盾体和预制管节之间的空隙进行密封，避免地下水进入盾体内部。
9、所述尾盾体的尾端设有止桨板。止桨板对土体和尾盾体之间的间隙进行封堵，便于进行后续侧缝回填。
10、所述尾盾体上设有底板，底板上设有至少两组盾尾刷，相邻两组盾尾刷之间填充有密封油脂，底板上设有多个伸缩支撑件。所述伸缩支撑件为千斤顶，千斤顶能够对正在吊装的预制管节提供支撑，使正在吊装的预制管节与已经安装好的预制管节对齐，进而便于使用螺栓将预制管节进行连接，保证预制管节吊装的顺利进行。
11、辅助支撑组件包括辅助支撑架，辅助支撑架的一端与中盾体的侧边连接，辅助支撑架的另一端设有调节机构，调节机构上设有支撑轮。当u型盾构机的一侧为沟渠时，辅助支撑架能够为u型盾构机提供支撑，使盾体两侧受力平衡；支撑轮将滑动摩擦转化为滚刀摩擦，减小盾体前进的阻力。
12、所述调节机构包括水平移动的滑移件和竖向移动的升降件，滑移件滑动设置在辅助支撑架上，滑移件通过横向油缸与辅助支撑架连接，升降件滑动设置在滑移件上，升降件通过竖向油缸与滑移件连接，支撑轮转动设置在升降件上。横向油缸和竖向油缸作为调节机构的动力源，调整滑移件和升降件的位置，使盾体移动时，辅助支撑结构能够顺应沟渠轮廓。
13、所述支撑轮通过柔性悬挂机构与升降件连接。柔性悬挂机构为支撑轮提供柔性支撑，保证辅助支撑组件对盾体的支撑稳定性。
14、所述中盾体和尾盾体上方设有物料运输架，物料运输架上设有出渣皮带机，出渣皮带机的进渣端位于前盾体位置，物料运输架上活动设有用于运输垫层物料的物料斗。挖掘机对土体进行挖掘时，将渣土通过出渣皮带机运出，避免渣土堆积；物料运输架能够带动物料斗进行移动，便于进行垫层物料的运输。
15、所述物料斗包括物料斗主体和设置在物料斗主体底部的活页门，活页门的一侧与物料斗主体铰接，活页门的另一侧通过撒放机构与物料斗主体可拆卸连接。
16、所述撒放机构包括活动设置在物料斗主体上的销轴，活页门上设有销孔，销轴与销孔插接。拔出销轴可使活页门打开，使物料释放，便于实现物料的快速倾倒，提高施工效率。
17、一种所述的u型盾构机的施工方法，包括以下步骤：
18、s1，挖掘始发基坑和接收基坑，在始发基坑内铺设盾构机垫层，基坑验槽，在盾构机垫层上安装u型盾构机，在u型盾构机初始状态时，侧边插刀收回，中盾体上的顶推系统伸出，顶推系统伸出长度大于等于两个预制管节的宽度之和；
19、s2，侧边插刀向前伸出，将预制管节运输至物料运输架下方，侧边插刀伸出长度大于等于一个预制管节的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种U型盾构机，包括前盾体（2）、中盾体（3）和尾盾体（4），其特征在于，前盾体（2）上设有防水插刀组件（1），中盾体（3）和前盾体（2）连接位置设有铰接密封结构（31），尾盾体（4）上设有密封刷组件，中盾体（3）侧边设有辅助支撑组件（6）。
2.根据权利要求1所述的U型盾构机，其特征在于，防水插刀组件（1）包括侧边插刀（11），前盾体（2）上设有封闭隔板（21），侧边插刀（11）对称设置在封闭隔板（21）的左右两侧，侧边插刀（11）呈阶梯状布置，前盾体（2）与侧边插刀（11）之间设有双重密封结构。
3.根据权利要求2所述的U型盾构机，其特征在于，侧边插刀（11）的端部可拆卸设有超挖块（111）。
4.根据权利要求3所述的U型盾构机，其特征在于，封闭隔板（21）下部设有倾斜布置的插板（22），插板（22）与封闭隔板（21）一体连接，插板（22）下方设有至少两个并排布置的底部插刀（12）。
5.根据权利要求4所述的U型盾构机，其特征在于，底部插刀（12）包括倾斜布置的伸缩件（121），伸缩件（121）位于插板（22）下方，伸缩件（
6.根据权利要求1~5任一项所述的U型盾构机，其特征在于，密封刷组件包括至少两组并排布置的盾尾刷（41），盾尾刷（41）固定设置在尾盾体（4）内侧，相邻两组盾尾刷（41）之间填充有密封油脂。
7.根据权利要求6所述的U型盾构机，其特征在于，尾盾体（4）的尾端设有止桨板（44）。
8.根据权利要求7所述的U型盾构机，其特征在于，尾盾体（4）上设有底板（42），底板（42）上设有至少两组盾尾刷（41），相邻两组盾尾刷（41）之间填充有密封油脂，底板（42）上设有多个伸缩支撑件。
9.根据权利要求1~5、7、8任一项所述的U型盾构机，其特征在于，辅助支撑组件（6）包括辅助支撑架（61），辅助支撑架（61）的一端与中盾体（3）的侧边连接，辅助支撑架（61）的另一端设有调节机构，调节机构上设有支撑轮（68）。
10.根据权利要求9所述的U型盾构机，其特征在于，调节机构包括水平移动的滑移件（62）和竖向移动的升降件（63），滑移件（62）滑动设置在辅助支撑架（61）上，滑移件（62）通过横向油缸（64）与辅助支撑架（61）连接，升降件（63）滑动设置在滑移件（62）上，升降件（63）通过竖向油缸（65）与滑移件（62）连接，支撑轮（68）转动设置在升降件（63）上。
11.根据权利要求10所述的U型盾构机，其特征在于，支撑轮（68）通过柔性悬挂机构（66）与升降件（63）连接。
12.根据权利要求1~5、7、8、10、11任一项所述的U型盾构机，其特征在于，中盾体（3）和尾盾体（4）上方设有物料运输架（8），物料运输架（8）上设有出渣皮带机（82），出渣皮带机（82）的进渣端位于前盾体（1）位置，物料运输架（8）上活动设有用于运输垫层物料的物料斗（81）。
13.根据权利要求12所述的U型盾构机，其特征在于，物料斗（81）包括物料斗主体（811）和设置在物料斗主体（811）底部的活页门（812），活页门（812）的一侧与物料斗主体（811）铰接，活页门（812）的另一侧通过撒放机构与物料斗主体（811）可拆卸连接。
14.根据权利要求13所述的U型盾构机，其特征在于，撒放机构包括活动设置在物料斗主体（811）上的销轴（813），活页门（812）上设有销孔，销轴（813）与销孔插接。
15.一种如权利要求1~14任一项所述的U型盾构机的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
16.根据权利要求15所述U型盾构机的施工方法，其特征在于，在S2中，使用物料斗（81）向尾盾体（4）内侧运输管节垫层（52）物料，使用摊铺设备对管节垫层（52）铺平，管节垫层（52）的宽度大于等于两个预制管节（5）的宽度之和。
17.根据权利要求16所述U型盾构机的施工方法，其特征在于，所述管节垫层（52）包括级配碎石层和粗沙层，粗沙层位于级配碎石层上侧。
18.根据权利要求15所述U型盾构机的施工方法，其特征在于，在S2中，调整尾盾体（4）的底板（42）上的伸缩支撑件，各个伸缩支撑件的支撑高度相等。
19.根据权利要求15~18任一项所述U型盾构机的施工方法，其特征在于，在S5和S9中，检测U型盾构机的水平状态，调整底部插刀（12）的伸出长度。
20.根据权利要求15~18任一项所述U型盾构机的施工方法，其特...
【技术特征摘要】
1.一种u型盾构机，包括前盾体（2）、中盾体（3）和尾盾体（4），其特征在于，前盾体（2）上设有防水插刀组件（1），中盾体（3）和前盾体（2）连接位置设有铰接密封结构（31），尾盾体（4）上设有密封刷组件，中盾体（3）侧边设有辅助支撑组件（6）。
2.根据权利要求1所述的u型盾构机，其特征在于，防水插刀组件（1）包括侧边插刀（11），前盾体（2）上设有封闭隔板（21），侧边插刀（11）对称设置在封闭隔板（21）的左右两侧，侧边插刀（11）呈阶梯状布置，前盾体（2）与侧边插刀（11）之间设有双重密封结构。
3.根据权利要求2所述的u型盾构机，其特征在于，侧边插刀（11）的端部可拆卸设有超挖块（111）。
4.根据权利要求3所述的u型盾构机，其特征在于，封闭隔板（21）下部设有倾斜布置的插板（22），插板（22）与封闭隔板（21）一体连接，插板（22）下方设有至少两个并排布置的底部插刀（12）。
5.根据权利要求4所述的u型盾构机，其特征在于，底部插刀（12）包括倾斜布置的伸缩件（121），伸缩件（121）位于插板（22）下方，伸缩件（121）的下端连接有插头（122），伸缩件（121）可带动插头（122）伸出或收回插板（22）下边沿。
6.根据权利要求1~5任一项所述的u型盾构机，其特征在于，密封刷组件包括至少两组并排布置的盾尾刷（41），盾尾刷（41）固定设置在尾盾体（4）内侧，相邻两组盾尾刷（41）之间填充有密封油脂。
7.根据权利要求6所述的u型盾构机，其特征在于，尾盾体（4）的尾端设有止桨板（44）。
8.根据权利要求7所述的u型盾构机，其特征在于，尾盾体（4）上设有底板（42），底板（42）上设有至少两组盾尾刷（41），相邻两组盾尾刷（41）之间填充有密封油脂，底板（42）上设有多个伸缩支撑件。
9.根据权利要求1~5、7、8任一项所述的u型盾构机，其特征在于，辅助支撑组件（6）包括辅助支撑架（61），辅助支撑架（61）的一端与中盾体（3）的侧边连接，辅助支撑架（61）的另一端设有调节机构，调节机构上设有支撑轮（68）。
10.根据权利要求9所述的u型盾构机，其特征在于，调节机构包括水平移动的滑移件（62）和竖向移动的升降件（63），滑移件（62）滑动设置在辅助支撑架（61）上，滑移件（62）通过横向...
【专利技术属性】
技术研发人员：董艳萍，闫扬义，薛广记，端木希睿，王占飞，贾连辉，冯亚丽，刘恒杰，安乐乐，
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：
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