CN101666233A - 盾构机筒体翻身作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种盾构机筒体翻身作业方法，采用一具有主、副起升卷扬的起重机，并按照下述步骤进行：调定起重机的主臂额定起重量、副臂额定起重量以及主臂与副臂定滑轮组间水平距离；筒体的近起重机侧设置至少一组吊点，两个吊点为一组且两个吊点沿筒体的轴向依次设置；远离起重机侧的筒体上部设置至少一个吊点；将钢丝绳索具穿装于定滑轮装置上且其两端分别与近起重机侧的盾构机筒体上的一组吊点固定连接，并将定滑轮装置挂装于主起升卷扬的主吊钩上；将盾构机筒体的远离起重机侧的吊点挂装于副起升卷扬的副吊钩上；操纵主起升卷扬和副起升卷扬配合作业，完成盾构机筒体的翻身作业。应用本发明所述方法具有吊装安全、可靠的优点，并有效降低了吊装成本和吊装难度。

Description

盾构机筒体翻身作业方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及盾构机筒体翻身作业方法。

背景技术

盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，全名为盾构隧道掘进机。目前，盾构机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程；其基本工作原理是：圆柱形的筒体(即护盾)沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘，对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力及地下水压。施工过程中，挖掘、排土、衬砌等作业均在护盾的掩护下进行。

众所周知，盾构机筒体的外形尺寸较大及自身重量较重(最重约130t)，这样，盾构机下井工作前筒体翻身操作极不方便。现有技术中，盾构机翻身操作大多使用两台起重设备，翻身作业时，首先，使用两台起重设备平吊起盾构机，然后，一台主吊车提钩操作、另一台副吊车溜钩操作，从而完成盾构机筒体的翻身。

上述现有盾构机的翻身作业需要两套起重设备、两名起重设备操作者及指挥人员的协调才能确保两台起重设备动作的一致性，显然，增加了施工单位的吊装成本及吊装难度。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种易于吊装操作的盾构机筒体翻身作业方法，以有效降低施工单位的吊装成本及吊装难度。

本发明提供的盾构机筒体翻身作业方法，采用一具有主、副起升卷扬的起重机、至少一定滑轮装置和至少一钢丝绳索具，并按照下述步骤进行：

A、准备工作；

调定起重机的工作状态：主臂额定起重量G、副臂额定起重量G₁以及主臂与副臂定滑轮组间水平距离L₁；

盾构机筒体上吊点的确定：水平放置状态下，筒体的近起重机侧设置至少一组吊点，两个吊点为一组且所述两个吊点沿筒体的轴向依次设置；远离起重机侧的筒体上部设置至少一个吊点；

B、将所述钢丝绳索具穿装于定滑轮装置上且其两端分别与近起重机侧的盾构机筒体上的一组吊点固定连接，并将所述定滑轮装置挂装于主起升卷扬的主吊钩上；将盾构机筒体的远离起重机侧的吊点挂装于副起升卷扬的副吊钩上；

C、操纵主起升卷扬和副起升卷扬配合作业，完成盾构机筒体的翻身作业。

优选地，所述定滑轮装置为两个，所述钢丝绳索具为两根；所述筒体的近起重机侧设置两组吊点，且两组吊点左右对称设置在筒体的两侧；远离起重机侧的所述筒体的上部设置两个吊点，且两个吊点左右对称设置。

优选地，步骤C中所述操作主起升卷扬和副起升卷扬配合作业具体如下述步骤进行：

C1、同时操纵主起升卷扬和副起升卷扬提升主吊钩和副吊钩；以主、副吊钩的速率是否一致为判断条件，获得盾构机筒体是否大致呈水平状态起升的判断结果；

C2a、当所述判断结果表征盾构机筒体大致呈水平状态起升时，则盾构机筒体底面离开地面至预定距离值L₂后，操纵主起升卷扬和副起升卷扬停止提升动作；

C3a、操纵副起升卷扬下放；盾构机筒体的另一侧端面大致呈水平状态，操纵副起升卷扬停止下放动作，至此完成盾构机筒体的翻身作业。

优选地，步骤C中，盾构机筒体底面与地面之间的预定距离值 $L_2\≥\sqrt{{\mathrm{\φ}}^2+H^2},$ 式中，φ-筒体直径，H-筒体高度。

优选地，所述起重机的主臂拉板和副臂拉板上分别设置有力矩限制器，且，步骤C1中通过主臂拉板上的力矩限制器控制整车稳定性，步骤C2a和C3a中通过主臂拉板上的力矩限制器和副臂拉板上的力矩限制器控制整车稳定性。

优选地，当步骤C1中获得的判断结果表征盾构机筒体未大致呈水平状态起升时，则进行下述步骤：

C2b、操纵主起升卷扬提升、副起升卷扬下降；盾构机筒体的另一侧端面大致呈水平状态，操纵主起升卷扬和副起升卷扬停止动作，至此完成盾构机筒体的翻身作业。

优选地，所述起重机的主臂拉板和副臂拉板上分别设置有力矩限制器，且，步骤C1中通过主臂拉板上的力矩限制器控制整车稳定性，步骤C2b中通过主臂拉板上的力矩限制器和副臂拉板上的力矩限制器控制整车稳定性。

优选地，步骤A中，

主臂额定起重量G≥1.25(G₂+0.7G₃)；

副臂额定起重量G₁≥0.5G₂+0.3G₃；

主臂臂长与工作角度应该满足公式： $L\cos \mathrm{\α}-\frac{H}{2}\≥L_4+500;$

主臂与副臂定滑轮组间水平距离L₁由下述两个公式确定：

$\frac{L_1}{2}+L\cos \mathrm{\α}\≥\frac{\mathrm{\φ}}{2}+L_4+1000$ 和arctg[(φ-L₁)/2Lsinα]≤3⁰；

式中，G₂-盾构机筒体自重，G₃-吊具自重，L-主臂臂长，α-主臂工作角度，L₄-主臂铰点至履带架最前沿距离，φ-筒体直径。

优选地，所述定滑轮装置具体为闭口滑车。

应用本发明提供的方法进行盾构机筒体翻身作业时，采用一台起重机的主吊钩和副吊钩配合作业，其中，主吊钩通过定滑轮装置与筒体近起重机侧的每组吊点相连，副吊钩与筒体另一侧上部的吊点相连；随着筒体角度位置的变化，挂装于两个吊点间的钢丝绳索具在定滑轮上相应的滑动，从而确保整个翻身作业始终能平稳地进行，提高了安全吊装的可靠性。相比现有技术采用两台起重机配合作业的方式来说，大大降低了吊装成本；此外，本发明采用一台起重机且无需配备专门的指挥人员协调作业，降低了吊装难度，且有效规避了两台起重机配合失控存在的安全隐患，进一步提高翻身作业的安全可靠性。

本发明提供的盾构机筒体翻身作业方法，还适用于其他领域的大吨位待处理产品的翻身作业。

附图说明

图1是本发明所述方法中盾构机筒体与起重机挂装的工艺示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是图1的B向视图；

图4是本发明所述方法中起重机主、副起升卷扬同时提升的工艺示意图；

图5是本发明所述方法中主起升卷扬不动作、副起升卷扬下降的工艺示意图；

图6是本发明所述方法中盾构机筒体翻身完成后的工艺示意图；

图7是本发明所述方法中主起升卷扬提升、副起升卷扬下降的工艺示意图。

图中：

副起升卷扬1、主起升卷扬2、盾构机筒体3、钢丝绳索具4、定滑轮装置5、主吊钩6、副吊钩7、主臂8、副臂9、副臂力矩限制器10、主臂力矩限制器11。

具体实施方式

基于现有的盾构机筒体翻身作业技术，本发明另辟蹊径采用一台起重设备完成盾构机筒体翻身作业方法，从而确保整个翻身作业始终能平稳地进行。该方法的使用有效降低了施工成本及吊装难度，同时进一步提高安全吊装作业的可靠性。

下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

需要说明的是，本文中所涉及上、下、右和右等方位词是以待处理的盾构机筒体及筒体与起重机之间的相对位置关系作为基准定义的；应当理解，上述方位词的使用并不限制本申请请求保护的范围。

请参见图1、2和图3；其中，图1是本发明所述方法中盾构机筒体与起重机挂装的工艺示意图；图2是图1的A向视图；图3是图1的B向视图。

如图所示，本发明提供的盾构机筒体翻身作业方法应用具有主起升卷扬2和副起升卷扬1的起重机、两个定滑轮装置5和两根钢丝绳索具4进行作业；具体地，定滑轮装置5选用闭口滑车，以提高作业的安全可靠性；以下逐步进行说明：

A、准备工作；

首先，调定起重机的工作状态：主臂8额定起重量G、副臂9额定起重量G₁以及主臂与副臂定滑轮组间水平距离L₁；应当理解，对于起重设备来说，对应固定的额定起重量其主臂的长度及工作角度也是确定的，因此，基于确定的主臂额定起重量G和副臂额定起重量G₁选定起重机后，其主臂的长度和工作角度也随之确定下来，以满足安全吊运作业的要求。需要说明的是，本文中所涉及的主臂额定起重量是指主副臂同时吊载时的额定起重量。

其次，盾构机筒体3上六个吊点的确定：水平放置状态下，第一吊点A₀和第二吊点A₁为一组、第三吊点B₀和第四吊点B₁为一组，两组吊点左右对称设置在筒体的近起重机侧，且每组的两个吊点沿筒体轴向依次设置；第五吊点C₀和第六吊点C₁分别设置在远离起重机侧筒体的上部。

近起重机侧的吊点组和远离起重机侧的吊点的数量均可以设置为一组/个或两组/个以上的复数个，只要应用本方案的核心思想均在申请请求保护的范围内。应当理解，本实施方式中选用两组/个为优选方案。

B、如图所示，将每根钢丝绳索具4分别穿装于闭口滑车上且两端分别与盾构机筒体3的第一、二吊点(A₀、A₁)和第三、四吊点(B₀、B₁)固定连接，并将所述闭口滑车挂装于主起升卷扬2的主吊钩6上，以便于随着筒体角度位置的变化，钢丝绳索具4在定滑轮上相应的滑动；将盾构机筒体的第五、六吊点(C₀、C₁)分别挂装于副起升卷扬的副吊钩上。

C、操纵主起升卷扬和副起升卷扬配合作业，完成盾构机筒体的翻身作业。

如前所述，本实施例所述盾构机筒体翻身作业方法采用一台起重机的主吊钩和副吊钩配合作业，其中，主吊钩通过两个闭口滑车与筒体近起重机侧的四个吊点相连，副吊钩与筒体另一侧端部的两个吊点相连。与现有采用两台起重机配合作业的方式相比，具有下述有效技术效果：

首先，随着筒体角度位置的变化，挂装于主吊钩的四个吊点通过钢丝绳索具在两个闭口滑车上相应的滑动，从而确保整个翻身作业始终能平稳地进行，提高了安全吊装的可靠性。

其次，相比采用两台起重机配合作业的方式来说，大大降低了吊装成本。

第三，本方案无需配备专门的指挥人员协调作业，降低了吊装难度；同时，有效规避了两台起重机配合失控存在的安全隐患，进一步提高翻身作业的安全可靠性。

具体地，步骤C中所述操作主起升卷扬2和副起升卷扬1配合作业按照下述步骤进行：

C1、如图4所示，同时操纵主起升卷扬2和副起升卷扬1提升主吊钩6和副吊钩7，主吊钩6和副吊钩7的运动方向分别如图中箭头所示；以主、副吊钩的速率是否一致为判断条件，获得盾构机筒体3是否大致呈水平状态起升的判断结果；

C2a、当所述判断结果表征盾构机筒体3大致呈水平状态起升时，则盾构机筒体3底面离开地面至预定距离值L₂后，操纵主起升卷扬2和副起升卷扬1停止提升动作；

C3a、如图5所示，操纵副起升卷扬1下放，副吊钩7的运动方向分别如图中箭头所示；如图6所示，盾构机筒体3的另一侧端面大致呈水平状态，操纵副起升卷扬1停止下放动作，至此完成盾构机筒体3的翻身作业。

作业过程中，步骤C1中通过主臂拉板上的力矩限制器控制整车稳定性，步骤C2a和C3a中通过主臂拉板上的力矩限制器11和副臂拉板上的力矩限制器10控制整车稳定性。然而，受操作者操作水平的限制，步骤C1过程中经常出现主、副吊钩速率不一致的状况。本实施方式针对盾构机筒体未大致呈水平状态起升的作业，提供了相应的操作方法；具体地，当步骤C1中获得的判断结果表征盾构机筒体3未大致呈水平状态起升时，则执行：

C2b、如图7所示，操纵主起升卷扬2提升、副起升卷扬1下降，主吊钩6和副吊钩7的运动方向分别如图中箭头所示；盾构机筒体3的另一侧端面大致呈水平状态(请参见图6)，操纵主起升卷扬2和副起升卷扬1停止动作，至此完成盾构机筒体3的翻身作业。作业过程中，步骤C2b中通过主臂拉板上的力矩限制器11和副臂拉板上的力矩限制器10控制整车稳定性。

特别说明的是，本领域的技术人员基于现有技术可以获取前述作业方法中所涉及的工作参数。下面提供一种获取相关工作参数的方式，进一步确保上述作业方法的精准、可靠。

具体地，步骤A中，

主臂额定起重量G≥1.25(G₂+0.7G₃)；

副臂额定起重量G₁≥0.5G₂+0.3G₃；

主臂臂长与工作角度应该满足公式： $L\cos \mathrm{\α}-\frac{H}{2}\≥L_4+500;$

主臂与副臂定滑轮组间水平距离L₁由下述两个公式确定：

$\frac{L_1}{2}+L\cos \mathrm{\α}\≥\frac{\mathrm{\φ}}{2}+L_4+1000$ 和arctg[(φ-L₁)/2Lsinα]≤3⁰；

式中，G₂-盾构机筒体自重，G₃-吊具自重，L-主臂臂长，α-主臂工作角度，L₄-主臂铰点至履带架最前沿距离，φ-筒体直径，长度单位为mm。

步骤C中，盾构机筒体底面与地面之间的预定距离值 $L_2\≥\sqrt{{\mathrm{\φ}}^2+H^2},$ 式中，φ-筒体直径，H-筒体高度。

另外，如图1所示，沿盾构机筒体3的轴向，所述第五、六吊点(C₀、C₁)至筒体重心G的距离大于第一、二吊点(A₀、A₁)和第三、四吊点(B₀、B₁)至筒体重心G的距离；这样，在筒体翻身过程中，与主、副吊钩相连的钢丝绳之间不会出现缠绕的现象，可进一步提高盾构机筒体翻身作业的安全可靠性。

综上，本发明提供的盾构机筒体翻身作业方法，采用一台起重机的主吊钩和副吊钩配合作业，大大降低的吊装成本和吊装难度；此外，整个翻身作业始终能平稳地进行，提高了安全吊装的可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1、盾构机筒体翻身作业方法，其特征在于，该方法采用一具有主、副起升卷扬的起重机、至少一定滑轮装置和至少一钢丝绳索具，并按照下述步骤进行：

A、准备工作；

调定起重机的工作状态：主臂额定起重量G、副臂额定起重量G₁以及主臂与副臂定滑轮组间水平距离L₁；

盾构机筒体上吊点的确定：水平放置状态下，筒体的近起重机侧设置至少一组吊点，两个吊点为一组且所述两个吊点沿筒体的轴向依次设置；远离起重机侧的筒体上部设置至少一个吊点；

B、将所述钢丝绳索具穿装于定滑轮装置上且其两端分别与近起重机侧的盾构机筒体上的一组吊点固定连接，并将所述定滑轮装置挂装于主起升卷扬的主吊钩上；将盾构机筒体的远离起重机侧的吊点挂装于副起升卷扬的副吊钩上；

C、操纵主起升卷扬和副起升卷扬配合作业，完成盾构机筒体的翻身作业。

2、根据权利要求1所述的盾构机筒体翻身作业方法，其特征在于，所述定滑轮装置为两个，所述钢丝绳索具为两根；所述筒体的近起重机侧设置两组吊点，且两组吊点左右对称设置在筒体的两侧；远离起重机侧的所述筒体的上部设置两个吊点，且两个吊点左右对称设置。

3、根据权利要求1或2所述的盾构机筒体翻身作业方法，其特征在于，步骤C中所述操作主起升卷扬和副起升卷扬配合作业具体如下述步骤进行：

C1、同时操纵主起升卷扬和副起升卷扬提升主吊钩和副吊钩；以主、副吊钩的速率是否一致为判断条件，获得盾构机筒体是否大致呈水平状态起升的判断结果；

C2a、当所述判断结果表征盾构机筒体大致呈水平状态起升时，则盾构机筒体底面离开地面至预定距离值L₂后，操纵主起升卷扬和副起升卷扬停止提升动作；

C3a、操纵副起升卷扬下放；盾构机筒体的另一侧端面大致呈水平状态，操纵副起升卷扬停止下放动作，至此完成盾构机筒体的翻身作业。

4、根据权利要求3所述的盾构机筒体翻身作业方法，其特征在于，步骤C中，盾构机筒体底面与地面之间的预定距离值

式中，φ-筒体直径，H-筒体高度。

5、根据权利要求3所述的盾构机筒体翻身作业方法，其特征在于，所述起重机的主臂拉板和副臂拉板上分别设置有力矩限制器，且，步骤C1中通过主臂拉板上的力矩限制器控制整车稳定性，步骤C2a和C3a中通过主臂拉板上的力矩限制器和副臂拉板上的力矩限制器控制整车稳定性。

6、根据权利要求3所述的盾构机筒体翻身作业方法，其特征在于，当步骤C1中获得的判断结果表征盾构机筒体未大致呈水平状态起升时，则进行下述步骤：

C2b、操纵主起升卷扬提升、副起升卷扬下降；盾构机筒体的另一侧端面大致呈水平状态，操纵主起升卷扬和副起升卷扬停止动作，至此完成盾构机筒体的翻身作业。

7、根据权利要求6所述的盾构机筒体翻身作业方法，其特征在于，所述起重机的主臂拉板和副臂拉板上分别设置有力矩限制器，且，步骤C1中通过主臂拉板上的力矩限制器控制整车稳定性，步骤C2b中通过主臂拉板上的力矩限制器和副臂拉板上的力矩限制器控制整车稳定性。

8、根据权利要求1或2所述的盾构机筒体翻身作业方法，其特征在于，步骤A中，

主臂额定起重量G≥1.25(G₂+0.7G₃)；

副臂额定起重量G₁≥0.5G₂+0.3G₃；

主臂臂长与工作角度应该满足公式：

主臂与副臂定滑轮组间水平距离L₁由下述两个公式确定：

和arctg[(φ-L₁)/2Lsinα]≤3°；

式中，G₂-盾构机筒体自重，G₃-吊具自重，L-主臂臂长，α-主臂工作角度，L₄-主臂铰点至履带架最前沿距离，φ-筒体直径。

9、根据权利要求1所述的盾构机筒体翻身作业方法，其特征在于，所述定滑轮装置具体为闭口滑车。

Images