CN102242632B - 步履式盾构平移过站系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步履式过站平移系统以及利用本系统过站的方法，所述步履式过站平移系统包括一种步履式盾构平移过站系统，包括接收托架，用于承载盾构机；设置在盾构机和接收托架之间的移动副滑动机构，两者可以在此机构限位下产生水平方向的相对移动；抬升机构，用于抬升盾构机和所述接收托架；水平牵引机构，设置在盾构机和接收托架之间，用于牵引接收托架相对于盾构机产生平移；水平顶推机构，设置在盾构机和接收托架之间，用于顶推盾构机相对于接收托架产生平移。采用本系统后，本发明不需要在盾构机前方铺设钢板和反力基座，有效的提高了材料和设备的利用率。

Description

步履式盾构平移过站系统和方法

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，涉及一种盾构平移过站系统，尤其是一种采用步履式盾构平移过站系统和方法。

背景技术

在城市地铁隧道建设中，盾构机发挥越来越重要的作用。盾构机完成一个区间施工后，需要平移通过地铁车站——简称为盾构过站，以施工下一个区间隧道。

目前现有盾构过站技术主要分为两大类，第一类过站方式主要是：将盾构机和后配台车解体后，在盾构机基座下铺设钢板或滚轴，然后在车站底板设置反力基座，利用额外的水平千斤顶实现盾构机侧移和前进。完成一个步进循环后，重新在盾构机前方铺设钢板和反力基座，如此反复循环最终实现盾构机平移。第一类方法的改进措施一是：在盾构机基座下安装行走轮，铺设行走轨道，在轨道上设置反力基座，盾构机自身千斤顶推进盾构机。第一类方法的改进措施二是：用卷扬机替代额外千斤顶，实现水平动力。上述方式存在问题：施工工期较长，辅助材料较多，如钢板和钢轨，在车站底板设置反力基座会对车站结构造成一定不良影响。

第二类过站方式是盾构机与后配车架整体平移过站，在车站底板浇筑导槽，在导槽内设置反力支座，利用盾构机自身的千斤顶向前顶进盾构机，同时铺设支架安装轨道使后配台车在盾构机的牵引下前移，完成盾构机的整体过站。但是这种盾构平移过站系统存在以下问题：过站浇筑导台需要时间长，费用高；导台不能投入后期施工，需要拆除，造成浪费；导台与盾构主机之间的摩擦阻力大，需要较大的过站动力，对导台上反力孔的制作要求高；导台欠缺灵活性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的一个目的是提供一种在将盾构机与后配台车解体的情况下，平移速度快、操作简单、有效提高材料和设备利用率的盾构平移过站系统。

同时，本发明还提供了利用所述系统过站的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种步履式盾构平移过站系统，包括：

接收托架，用于承载盾构机；

移动副滑动机构，设置在盾构机和接收托架之间，两者可以在此机构限位下产生水平方向的相对移动；

抬升机构，用于抬升盾构机和所述接收托架；

水平牵引机构，设置在盾构机和接收托架之间，用于牵引接收托架相对于盾构机产生平移；

水平顶推机构，设置在盾构机和接收托架之间，用于顶推盾构机相对于接收托架产生平移。

具体的，所述抬升机构包括：

若干抬升千斤顶；

若干牛腿支座，每一牛腿支座的一端与盾构机焊接，另外一端与一抬升千斤顶通过抽屉式卡座结构连接。

更具体的，所述抽屉式卡座结构包括：设置在所述抬升千斤顶顶部侧面对称的凸起；设置在所述牛腿支座上并与所述凸起对应的凹槽；所述抬升千斤顶通过所述凸起嵌入所述凹槽中与所述牛腿支座连接。

具体的，所述滑动机构包括若干沿盾构机前进方向与盾构机焊接的滑动导轨，和沿所述滑动导轨滑动的滑动小车，滑动小车通过吊链与所述接收托架连接。

具体的，所述水平牵引机构为葫芦，其链轮与盾构机连接，拉链一端与所述接收托架连接。

进一步，还包括若干连接型钢，将盾构机中体与盾尾固定连接。

具体的，所述水平顶推机构包括：

第一反力牛腿，与盾构机固定连接；

第二反力牛腿，与所述接收托架固定连接；

水平千斤顶，设于所述第一反力牛腿和所述第二反力牛腿之间。

一种使用权利要求1所述的步履式盾构平移过站系统过站的方法，包括以下步骤：

S1：水平顶推机构推动盾构机相对于接收托架前移到一预定距离，此时接收托架相对地面静止；

S2：抬升机构将盾构机和接收托架抬离地面；

S3：水平牵引机构拉动接收托架沿连接机构相对于盾构机前移一段距离，此时盾构机相对地面静止，移动距离与S1中盾构机相对于接收托架前移的距离相等；

S4：抬升机构收缩，将盾构机与接收托架恢复至原始状态。

本发明的有益效果是：

1、盾构平移速度快：利用步履式盾构平移过站系统完成两个循环3米的推进最多只需要50分钟的时间，大大节约的工期。相对于其他的过站方式节约1/3的时间。

2、步履式盾构过站系统灵活，对水平牵引机构和水平顶推机构作用方向做出相同的改变之后就可以实现盾构机向不同方向移动。

3、对车站结构不利影响少，顶推盾构机不需要在车站上设置反力基座，对车站结构的影响小。

4、使用范围广，相应不同车站结构所提供的过站空间，可根据车站具体结构选择盾构机分体过站和整体过站方式，特别适合一个标段含有多个不同结构车站的工程施工。

5、有效的提高了材料和设备的利用率，使用的材料和设备一次性投入后可循环多次使用。

为了充分地了解本发明的目的、特征和效果，以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。

附图说明

图1是本发明所述步履式盾构平移系统实施例一的结构示意图。

图2是图1中的横剖面示意图。

图3为图1中牛腿支座与抬升千斤顶的抽屉式卡座连接示意图。

图4是图1中系统的工作状态示意图。

图5是图1中系统的工作状态示意图。

图6是图1中系统的工作状态示意图。

图7是图1中系统的工作状态示意图。

图中：

1-盾构机；11-前体；12-中体；13-盾尾；14-螺旋输送机；2-接收托架；3-抬升机构；31-牛腿支座；311-凹槽；32-抬升千斤顶；321-凸起；4-水平顶推机构；41-第一反力牛腿；42-第二反力牛腿；43-水平千斤顶；5-连接机构；51-滑动导轨；52-滑动小车；53-连接吊链；6-水平牵引机构；61-拉链；62-链轮；63-吊环；7-连接型钢；8-车站侧壁。

具体实施方式

如图1至图7所示，在盾构机与后配台车解体后的情况下，一种步履式盾构平移过站系统，包括接收托架2、抬升机构3、滑动机构5、水平牵引机构6和水平顶推机构4。接收托架2承载盾构机1，抬升机构2用于将接收机构2和盾构机1抬升；滑动机构5连接盾构机1与接收托架2，使接收托架2能够相对于盾构机1做平行与水平面的移动。水平牵引机构6牵引接收托架2相对于盾构机1移动；水平顶推机构4牵引盾构机1相对于接收托架2移动。

接收托架2承载盾构机1，在于盾构机1接触的一面具有与盾构机1形状对应的凸起，防止盾构机1向两侧移动。

抬升机构3包括4个牛腿支座31和与牛腿支座对应的抬升千斤顶32。在盾构机1的前体11和中体12两侧各焊接2个牛腿支座31，前体11上的牛腿支座31位于盾构机1重心的前方，距离重心0.5米；中体12上的牛腿支座31位于距离前体11上的牛腿支座31距离2米的位置。牛腿支座31采用20mm厚的Q235钢板焊接而成，然后在牛腿支座31下端安装抬升千斤顶32，4个抬升千斤顶32的顶升力要大于盾构机1和接收托架2的重量，可采用顶升力总共为300吨的抬升千斤顶。牛腿支座31与抬升千斤顶32之间采用抽屉式卡座连接，如图3所示，牛腿支座31底部具有对称的凹槽311，抬升千斤顶32顶部侧面具有与凹槽311对应的凸起321，凸起321嵌入凹槽311之中，使得抬升千斤顶32能够在平行与水平面方向上滑动，在垂直水平面方向固定。

滑动机构5包括滑动导轨51和滑动小车52。沿盾构机1的前进方向，在盾构机1的前体11和尾盾13两侧各焊接两段热轧普通36C工字钢作为滑动导轨51，滑动导轨51的长度为盾构机重心长度的80％加1米的富裕量。滑动小车52安装在滑动导轨10上，并利用连接吊链53将滑动小车51和接收托架2进行连接，连接吊链53采用铁链条，其长度为滑动小车52到接收托架2的垂直距离加15厘米，外加的15厘米的长度主要是为了完成盾构机1的侧移。这样滑动小车52可以沿滑动导轨51移动。

水平牵引机构6为一个葫芦，包括拉链61和链轮62。链轮62悬挂在固定于螺旋输送机15腹部的吊环63上，拉链61一端固定于接收托架2的尾部。

水平顶推机构4包括第一反力牛腿41、第二反力牛腿42和水平千斤顶43。第一反牛牛腿41一端焊接在盾构机1的前体11，；第二反力牛腿42焊接在接收托架2上；在第一反力牛腿41与第二反力牛腿42之间安装水平千斤顶43。

为了加强盾构机1中体12与盾尾13之间的牢固程度，还使用连接型钢7加固中体12与盾尾13的连接。

该步履式盾构平移系统工作时，按照如下步骤进行：

1、如图4所示，水平顶推机构4顶推盾构机1相对接收托架前移：伸长水平千斤顶43，作用于第一反力牛腿41和第二反力牛腿42，推进盾构机1相对接收托架2前移；水平千斤顶43伸长至最大行程后，收缩水平千斤顶43，在第一牛腿支座41或者第二牛腿支座42和水平千斤顶43之间增设传力杆；再次伸长水平千斤顶43，使盾构机1继续前移，直到预定移动距离为止，盾构机1的预定移动距离为盾构机1重心长度的80％。

2、如图5所示，抬升机构3抬升盾构机1和接收托架2：盾构机1移动到预定距离后，伸长4个抬升千斤顶32，抬升盾构机1。由于连接机构5的作用，接收托架2随着盾构机1的升起。抬升过程中要保持4个抬升千斤顶32的伸长长度一致。盾构机1抬升的距离不宜过高，使接收托架6离开地面约5cm即可。

3、如图6所示，水平牵引机构6牵引接收托架2相对盾构机1前移：盾构机1和接收托架2抬升到位后，葫芦6牵引拉链61，使接收托架2沿滑动导轨51向前移动，移动距离要和盾构机1前进的距离相等。

4、如图7所示，抬升机构3收回，盾构机1与接收托架2恢复原状：接收托架2移动到位后，同步收缩4个抬升千斤顶32，至接收托架2着地为止。

至此一个步履式循环完成，按照上述步骤往复循环可完成盾构机的过站工作。

相对于现有技术，本发明不需要在盾构机前方铺设钢板和反力基座，设置了发明的装置后，一次性投入可循环多次使用，有效的提高了材料和设备的利用率，减少了反力基座对车站结构造成的不利影响。另外，还可以根据实际情况的需要，调整水平牵引机构和水平顶推机构的牵引方向，即可改变盾构机平移方向，极大的增强了本系统的灵活性。

以上详细描述了本发明较佳的具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均在本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种步履式盾构平移过站系统，其特征在于，包括： 

接收托架，用于承载盾构机； 

滑动机构，设置在盾构机和接收托架之间，两者可以在此机构限位下产生水平方向的相对移动； 

抬升机构，用于抬升盾构机和所述接收托架； 

水平牵引机构，设置在盾构机和接收托架之间，用于牵引接收托架相对于盾构机产生平移； 

水平顶推机构，设置在盾构机和接收托架之间，用于顶推盾构机相对于接收托架产生平移； 

所述滑动机构包括若干沿盾构机前进方向与盾构机焊接的滑动导轨，和沿所述滑动导轨滑动的滑动小车，滑动小车通过连接吊链与所述接收托架连接。

2.根据权利要求1所述的步履式盾构平移过站系统，其特征在于，所述抬升机构包括： 

若干抬升千斤顶； 

若干牛腿支座，每一牛腿支座的一端与盾构机焊接，另外一端与一抬升千斤顶通过抽屉式卡座结构连接。 

3.根据权利要求2所述的步履式盾构平移过站系统，其特征在于，所述抽屉式卡座结构包括：设置在所述抬升千斤顶顶部侧面对称的凸起；设置在所述牛腿支座上并与所述凸起对应，并沿盾构机移动方向延伸的凹槽；所述抬升千斤顶通过所述凸起嵌入所述凹槽中与所述牛腿支座连接。 

4.根据权利要求1所述的步履式盾构平移过站系统，其特征在于，所述水平牵引机构为葫芦，其链轮与盾构机连接，拉链一端与所述接收托架连接。 

5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的步履式盾构平移过站系统，其特征在于，还包括若干连接型钢，将盾构机中体与盾尾固定连接。 

6.根据权利要求5所述的步履式盾构平移过站系统，其特征在于，所述水平顶推机构包括： 

第一反力牛腿，与盾构机固定连接； 

第二反力牛腿，与所述接收托架固定连接； 

水平千斤顶，设于所述第一反力牛腿和所述第二反力牛腿之间。 

7.一种使用权利要求1所述的步履式盾构平移过站系统过站的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

S1：水平顶推机构推动盾构机相对于接收托架前移到一预定距离，此时接收托架相对地面静止； 

S2：抬升机构将盾构机和接收托架抬离地面； 

S3：水平牵引机构拉动接收托架沿滑动导轨相对于盾构机前移一段距离，此时盾构机相对地面静止，移动距离与S1中盾构机相对于接收托架前移的距离相等； 

S4：抬升机构收缩，将盾构机与接收托架恢复至原始状态。 

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