CN103154434A - 封闭式沟槽隧道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在不停止交通的情况下用于构建封闭沟槽隧道的机器和系统，包括一个车辆行驶的预制钢拱桥结构。掘进机或铣刀头，或任何其他系统悬挂在结构上的，并挖掘要建造的区域，同时悬挂在结构上的收集铲，消除掘进机挖出的泥土并存放在在已建成的隧道内的用卡车牵引的装甲车辆上。一旦某一区域被挖掘，组装或安装预先制造的混凝土管片使封闭的沟隧道成形，以三种不同类型管片组合(侧，底和顶)，由穿过隧道的拖车在低床或板坯上传输。所述管片由悬吊安装在桥梁结构上的起重机吊起。片段部分组装后用螺栓或任何其他方式固定，形成一个新的延伸或片段，本发明的机器(桥梁)通过使用能够以液压将其抬起和在任意方向旋转的轮子前进到新的延伸并将其放置在所需位置以构建新的延伸或片段。

Description

封闭式沟槽隧道

技术领域

本发明涉及到构建一个对于地下车辆轨道，轨道交通，污水处理，地铁，或任何其他应用有用的封闭沟槽隧道的机器和系统。 

本发明可应用在民用建筑领域，和在行业上用于隧道或地下设施的制造和施工。 

现有技术状态 

隧道是以人工的或者使用机器来挖掘地表建造的。传统的地下挖掘系统为机械，爆破，和人工手段。 

机器手段包括一个螺纹梳刀(掘进机)或TBM(隧道掘进机)或常规机械(锤子)。 

随挖随填法 

随挖随填法是一种用于建造浅埋隧道的方法，在沟槽或沟开挖完成后再覆盖。该方法需要一个足够强大的支持系统以承载覆盖隧道的物料负荷。随挖随填法以下两种方式之一进行。 

自底向上法：沟挖开并由周围的地形支撑，然后在其中兴建隧道。该隧道可由现浇混凝土，预制混凝土，预制拱，波纹钢拱和砖砌体构成，在早期后者是通常使用的材料。 

自顶向下法：在该方法中，在地表上通过使用浆料墙壁，桩墙，或任何其它合适的方法建造支撑侧壁和盖梁。浅埋暗挖从而安装隧道顶梁，然后与所有必要的公共设施和道路一同在表面复原。随着机器挖掘通道，可以除去墙壁和顶板之间的剩余材料。在最后阶段建造隧道地基。 

隧道掘进机 

隧道掘进机及相关的前后导向系统使开挖过程更加自动化。 

新奥法 

新奥法开发于20世纪60年代。挖掘在两个阶段进行：第一上部进行挖掘后，移除底层地面直到达到隧道高程。该方法是基于使用周围岩石的地质应力通过拱效应稳定隧道本身。为了实现这一目的，需要依靠岩土工程测量以获得最佳的横截面。挖掘通过薄层喷浆混凝土直接保护。这将制造一个天然的承载环最大限度 地减少岩石的变形。 

顶管法 

该方法包括通过液压千斤顶推动管件通过地面。此方法用于现有的结构，如铁路或公路，以便不损坏它们。 

非开挖技术 

非开挖技术是基于不需要挖掘任何沟槽的多种小直径(低于3米)的管件的安装或维修的方法，其主要目的是避免对人造成不便和减少对地面的影响。其主要缺点是成本高，也就是说，这是一种非常昂贵的技术。 

封闭隧道或浅埋隧道是众所周知的技术，该技术使用钢板桩或泥浆墙。在建造期间支撑沟槽开放。随后建造双箱钢筋混凝土，由铁柱和木镶板支撑。 

众所周知，市场上的挖沟机用于挖掘电缆，管道，水发掘现场等。 

基于封闭沟槽或浅埋隧道的隧道技术会导致一个严重的问题，即在建筑区域完全阻断车辆通行会对任何城市道路系统带来影响或情绪压力。因此这种技术很少使用，挖隧道采用隧道掘进机(TBM)是优选选项，这反过来又导致成本上升，因此需要研究大深度挖掘的土地和所涉及的典型问题。 

因此，本领域需要研究一个系统或机器，可用于建造封闭沟渠或浅埋大直径隧道，并且没有道路的弯路或堵塞，同时允许车辆通行。 

以下网站提供了技术参考和地下建筑行业的一般信息： 

http://www.tunnelbuilder.com/ 

http://www.trenchtech.com/index.spanish.htm 

http://www.freepatentsonline.com/5594682.html 

http://es.wikipedia.org/wiki/Tuneladora 

发明内容

本发明所公开的机器旨在对本领域所存在的问题提出解决方案，本发明的机器结构是钢拱桥，在其上车辆可流通，通过使用由螺栓或者任何其它技术固定的预制混凝土系统从而克服了在地下建设过程的时交通中断的不便。混凝土结构允许在延伸或环完成后机器在其上移动。 

本发明机器依靠两个位置，一个是对已经安装的部分结构，另一个是在还没有被挖掘的地面上。这两个位置上放置液压轮系统以在任意方向抬起和移动机器， 并把其放置在相应的位置上使其可以开工建造一个新的延伸或片段。 

在结构上悬挂有一个掘进机旋转头结构用于挖掘区域的挖掘。在其结构上还悬挂有一个铲子用于收集挖出的土料。一个桥式起重机吊起混凝土管片将其放置在相应位置使其形成一个封闭的隧道的主体。整个机器系统可以由主电机的液压力驱动。 

掘进机和铲挖掘和清除存放在位于已建成的隧道内的装甲车辆内的泥土。这些装甲车辆通过隧道外面的卡车拖走。 

本发明机器的显著特征是其技术上的方便性和简单性，因为，即使其不同的组件作为独立的机器在本领域是已知的，此类组件集成在单台机器，是一种新概念。 

构建系统： 

a)在机器放置在适当位置前，要挖掘的区域以混凝土或路面切割机标记。架桥机放置在准确位置后，掘进机在给定区域开始挖掘工作，同时挖掘铲收集挖掘出的土方存放在装甲车辆。这些装甲车辆由拖车拖走，并通过已建成的隧道在施工现场外进行。 

b)挖掘区域通过整平机及压路机调整，在挖掘区域的墙壁上施加密封剂或水泥浆。 

c)预制混凝土侧面部分在板坯或低床上输送到组装区，在该区域起重机将预制混凝土侧段勾起并抬起到相应位置，通过螺栓把它们固定到上述位置。总共安装有6个片段(每一侧的墙壁上有3个)。 

d)然后，预制混凝土底面部分在板坯或低床上传输到组装区域，在该区域起重机将其吊起并抬起到相应位置，通过螺栓固定将其固定到上述位置和墙壁上。共安装2个。 

e)然后，预制混凝土顶面部分在板坯或低床上传输到组装区域，在该区域起重机将其吊起并抬起到相应位置，通过螺栓固定将其固定到上述位置和墙壁上。总共安装2个，从而完成了一个新的部分或延伸。全段以10个片段完成。 

f)任何片段部分可以从侧段和地面之间的隧道顶部注入混凝土浆密封。混凝土浆在片段之间的通道中渗透。 

g)片段部分组装后，架桥机向前移动到待挖掘区域，根据隧道所需能在任 意方向旋转。 

附图说明

为了更好地理解本发明所公开的内容，提供了下述附图： 

图1为机器主结构(20)的侧视图。 

图2是一个侧视图，显示了掘进机的旋转头(1)，铲(2)和连接到结构上的轨道(3)，旋转头(1)，挖掘铲(2)在轨道上移动。 

图3是侧视图，显示了存放挖掘出的材料的装甲车辆(4)，起重机(5)，支承点和推进系统(6)和(7)和整个机器的电机(8)。 

图4是一个立体图，显示了切割机(9)和被标记或切断的区域。 

图5是一个侧视图，显示了挖掘和土方移除的动态。 

图6是一个侧视图，显示了土壤夯实(10)和在挖掘的墙壁(11)密封剂或水泥浆挖掘壁(11)上应用密封剂或水泥浆的动态。 

图7是预制混凝土侧面部分或壁(12)的立体图。 

图8是侧视图，显示了侧面部分或壁(12)组装动态。 

图9是预制混凝土底面板部分(14)的立体图。 

图10是一个侧视图，显示了顶面部分(15)的组装动态。 

图11是预制混凝土顶面部分(15)的立体图。 

图12是正视图，显示了片段部分(12，14，15)的组装，和在上述封闭沟槽隧道的车辆交通循环。 

图13是在示例性的地铁站片段部分(12，14，15)组装的正视图。 

图14是片段部分(12，14，15)组装的立体图。 

图15是片段部分的立体图，显示了设计用于在计量站的行人通过的设计。 

图16是一个正视的横截面视图，显示了通过使用螺栓的侧面部分和底面部分之间的连接。 

图17为侧视的横截面视图，显示了两个底面部分之间通过使用螺栓的连接。 

图18是一横截面图，显示了两个侧面部分之间通过使用螺栓的连接。 

图19是一横截面图，显示了一个侧面部分和一个顶面部分之间通过使用螺栓的连接。 

图20是机器的仰视图，显示了不同的组件：液压移动轮(17)，掘进机或切割机 头(1)，主电机(8)，用于机器操作员的控制舱(9)；收集铲(2)；桥式起重机(5)和一个互补的坡道(18)，用于通过车辆进入机器顶部。 

图21是一个侧视图，显示了液压移动轮(17)和互补的坡道(18)。 

图22是为本发明机器和操作其的工作环境的完整立体图，。 

发明详述 

一个预制钢拱桥结构(20)，车辆在其上行驶，在建造区域允许车辆自由流通。桥结构(20)上悬挂是一个掘进机或采矿切割机(1)并在其上连接有收集铲(2)。两者通过使用导轨固定到桥结构(3)，均由液压力驱动，并能独立地在任何方向上移动。掘进机和铲挖掘和运走泥土，然后将其存放在位于已建成的隧道内的装甲车辆。这些装甲车辆被卡车通过隧道拖到外面(4)。 

桥结构(20)还悬吊有一个液压桥式起重机(5)，该起重机在固定到桥结构上的轨道上移动和钩的轨道并将预制混凝土片段钩起和抬升并将其放置在要进行组装的位置。 

本发明机器桥结构(20)依靠两个位置。首先，对已组装片段部分(6)(已建成的隧道)，其次，在要挖掘的人行道或土地(7)。为了使机器向前移动，在其两个支撑点通过液压动力驱动车轮(17)抬升。上述车轮能够在任何方向移动并将结构放置在要建造的新的延伸或片段部分的位置。 

整个架桥机所使用的所有能量和液压动力由位于掘进机(1)和挖掘铲(2)之间的一个电动机产生，并将动力分配到任何位于工作时间的系统(无论是掘进机，铲，起重机或推进系统)。 

建造系统： 

a)在机器放置在相应位置前，要挖掘的区域以混凝土或路面切割机(9)标记以清楚切割。架桥机放置在准确位置后，掘进机(1)在给定区域开始挖掘工作，同时挖掘铲(2)收集挖掘出的土方存放在由拖车拖走的装甲车辆(4)。这些装甲车辆由拖车拖走，并通过已建成的隧道在施工现场外进行 

b)通过使用整平机及压路机(10)，在挖掘区域的墙壁上施加密封剂或水泥浆，挖掘区域(11)被调整。 

c)预制混凝土侧面部分(墙)(12)在板坯或低床上输送到组装区，在该区域起重机(5)将预制混凝土侧面部分勾起并抬起到相应位置，通过螺栓把它们 固定到上述位置。总共安装有6个片段(每一侧的墙壁上有3个)。 

d)然后，预制混凝土底面部分(4)在板坯或低床上传输到组装区域，在该区域起重机将其吊起并抬起到相应位置，通过螺栓固定将其固定到上述位置和墙壁上。共安装2个。 

e)然后，预制混凝土顶面部分(15)在板坯或低床上传输到组装区域，在该区域起重机将其吊起并抬起到相应位置，通过螺栓固定将其固定到上述位置和墙壁上。总共安装2个，从而完成了一个新的部分或延伸。全段以10个片段完成。 

f)任何片段部分可以从侧段和地面之间的隧道顶部注入混凝土浆密封。混凝土浆在片段之间的通道中渗透。 

g)片段部分组装后，架桥机向前移动到待挖掘区域，根据隧道所需能在任意方向旋转。 

Claims (8)

1.一种构建不阻断交通的封闭式沟槽隧道的机器和系统，其特征在于由一个拱形桥结构(20)组成，以此种方式设计以允许车辆在其上流通，从而在隧道建造的同时正常车辆通行是可行的，这是本发明的主要特征和优点。

2.根据权利要求1所述的构建不阻断交通的封闭式沟槽隧道的机器和系统，其特征在于机器结构(20)根据需要设计为不同形式，尺寸，材料，和容量的预制部分，在任何需要的地方，其方便组装或拆卸。

3.一种构建不阻断交通的封闭式沟槽隧道的机器和系统，其特征在于在结构(20)的下部设有轨道(3)，在结构(20)上悬吊有矿物切割机刀头或掘进机(1)或任何其他可用的技术，并向前移动，以便在地面挖掘任何材料；收集铲用于把挖掘出的材料提出和存放在装甲车辆(4)，根据需要可为不同的形状或大小；桥式起重机(5)继续前进并将预制片段部分(12，14，15)放在组装位置。

4.一种构建不阻断交通的封闭式沟槽隧道的机器和系统，其特征在于设有位于结构(20)的两个支承点的液压轮系统(17)，所述液压轮系统(17)能够在任意方向抬起并向前移动所述机器和系统到要建造的下一个延伸或片段部分。

5.一种构建不阻断交通的封闭式沟槽隧道的机器和系统，其特征在于包括一个由液压动力驱动的主电机，所述电机功率分配到不同的机器组件，使其能移动和工作。

6.一种构建不阻断交通的封闭式沟槽隧道的机器和系统，其特征在于由于规模和形状，预制片段部分(12，14，15)的设计形式能够在已建成的隧道内由车辆或拖动机拖动在板坯或低床上输送。

7.根据权利要求6的构建不阻断交通的封闭式沟槽隧道的机器和系统，其特征在于其使用预制混凝土和钢段片段，由于其预制特性，允许快速的制造，运输，和组装，并且根据隧道方向，基于以往的研究可以预先设计。

8.一种构建不阻断交通的封闭式沟槽隧道的机器和系统，其特征在于施工过程发生在多个阶段，包括在下述一个确定的时间内完成的周期，第一建造阶段，包括标识要挖掘的区域，通过路面切割机(19)实现，路面切割机(19)能够实现切割机头(1)无法制造的清楚切割；第二建造阶段，包括通过允许计算机系统、手动系统或其它任意可用技术操作的液压轮(17)提升和移动机器到相应位置；第三建造阶段，包括使用刀头或掘进机(1)挖掘区域，并且可通过计算机系统，手动系统或任何其它可用技术操作；第四建造阶段，包括使用收集铲(2)或任何其它技术，如小型挖掘机，在隧道内循环的装甲车辆(4)内淀积和移除挖掘的材料；第五建造阶段包括通过使用整平机和压路机(10)，或任何其它可用的技术调整挖掘区域，除此之外在该区域还使用密封剂(11)或水泥浆改善隧道组装和建造条件；第六建造阶段包括在隧道内在板坯或低床(16)上向挖掘区域输送侧面或壁的预制片段(12)，在该区域桥式起重机(5)挂钩，抬升，并将其放置到相应位置，所有上述片段通过螺栓(13)和/或任何其它可用的技术固定；在每侧安装3个墙体片段(12)，总共6个；第七建造阶段包括在隧道内在板坯或低床(16)上向挖掘区域输送预制底板片段(14)，在该区域桥式起重机(5)挂钩，抬升，并将预制底板片段放置到相应位置，所有上述片段通过螺栓(13)和/或任何其它可用的技术固定，共安装两个底板片段；第八建造阶段包括在隧道内在板坯或低床(16)上向挖掘区域输送预制顶板片段(15)，在该区域桥式起重机(5)挂钩，抬升，并将预制底板片段放置到相应位置，所有上述片段通过螺栓(13)和/或任何其它可用的技术固定，共安装两个顶板片段，从而完成一个完整的新的片段部分或延伸，总共有10个预制片段，以任何其他可用的技术，如混凝土注浆，密封或加固。

只要不破坏本发明的特征，部件的材料，形式，大小和排列可以变化。

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