CN103410531A - 用于盾构隧道的管片倒运装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于盾构隧道的管片倒运装置，包括：设在行走轨道(2)上的行走小车(3)，所述行走轨道(2)设在小直径盾构隧道内；驱动机构，用于驱动行走小车(3)沿行走轨道(2)移动；能上下移动的抓持机构(4)，其下端与待倒运管片(7)连接，上端与行走小车(3)连接。该用于盾构隧道的管片倒运装置倒运速度快、工作效率高，尤其适用于小直径盾构隧道。

Description

用于盾构隧道的管片倒运装置

技术领域

本发明涉及一种倒运机械装置，具体涉及一种用于盾构隧道的管片倒运装置。

背景技术

国内城市地铁建设的迅猛发展，促使地铁隧道施工的方法和技术迅速发展。其中，盾构隧道施工方法由于能够一次性完成隧道开挖、渣土输送和隧道支护，与传统的矿山法隧道施工方法相比具有施工安全、高效、环保及自动化程度高等优点。目前，盾构隧道施工方法已经成为大多数城市地铁隧道施工中的首选工法。

盾构机开挖后的隧道支护所用材料一般为具有一定宽度和厚度的预制环形钢筋混凝土管片（以下简称管片）。管片的外径、厚度、宽度及分块型式取决于隧道总体设计尺寸，每环管片数量一般由4～6块管片组成。隧道支护是用盾构机配置的管片拼装设备通过移动、旋转等动作将每块管片抓取到适当的空间位置，每块管片之间通过螺栓连接和固定。管片拼装设备一般位于盾构机前部区域，并且只能在盾构机内部有限的前后移动行程内运动。同时，管片运输车（一般为有轨电瓶平板车）受限于盾构机内部的空间，无法直接将管片运送到管片拼装设备的工作区域，必须通过专门设计的管片倒运装置按顺序将每块管片从管片运输车上卸载并吊运至管片拼装区域。与6米直径级的地铁隧道盾构机相比，对于小直径盾构机的开挖隧道直径，其直径一般在4米以下，盾构机内作业空间更加有限，无法使用传统的移动式电机驱动小车加电动环链葫芦进行管片倒运。由于径向的作业空间小，将管片从管片卸载区域倒运到管片拼装区域的倒运速度较慢、工作效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种倒运速度快、工作效率高的用于盾构隧道的管片倒运装置，该管片倒运装置尤其适用于小直径盾构隧道。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的用于盾构隧道的管片倒运装置，包括：

设在行走轨道上的行走小车，所述行走轨道设在小直径盾构隧道内；

驱动机构，用于驱动行走小车沿行走轨道移动；

能上下移动的抓持机构，其下端与待倒运管片连接，上端与行走小车连接。

与现有技术相比，本发明的用于盾构隧道的管片倒运装置，具有以下优点：本发明的行走小车在驱动装置的作用下，带动待倒运管片沿着行走轨道前后移动；抓持机构在例如钢丝绳的作用下上下移动，可实现待倒运管片在隧道内部上下位置的调整，并在行走小车的带动下，实现了管片沿隧道轴线方向的倒运。本发明的管片倒运装置要求的作业空间小、承载能力强、机构运行稳定可靠，能够很好的满足管片在小直径隧道内的安全快速倒运。

作为本发明的一种改进，所述驱动机构包括：设在行走轨道的一端的主驱动箱，所述主驱动箱包括驱动电机和与驱动电机连接的驱动链轮；设在行走轨道的另一端的副驱动箱，所述副驱动箱包括从动链轮；和用于连接驱动链轮与从动链轮的链条。通过驱动链轮和从动链轮的转动来带动链条沿隧道轴线方向前后移动，从而带动行走小车沿行走轨道前后移动。

作为本发明的另一种改进，所述行走小车上设有至少四个行走轮，所述行走轮在行走轨道上沿隧道轴线方向滚动，从而带动行走小车前后移动。链条两端都固定在行走小车前后两侧，并分别与固定在行走轨道两端的驱动链轮和从动链轮啮合，从而带动行走小车沿行走轨道前后移动。

作为本发明的还有一种改进，所述行走小车上设有两个定滑轮，所述抓持机构包括一个动滑轮，所述两个定滑轮与动滑轮经钢丝绳连接，所述钢丝绳的一端与副驱动箱连接，所述钢丝绳的另一端与设在主驱动箱内的卷扬机连接。所述定滑轮、动滑轮与卷扬机一起通过钢丝绳连接共同组成了管片提升机构。而且钢丝绳是先后穿过行走小车一侧的定滑轮、抓持机构内的动滑轮及行走小车另一侧的定滑轮，并通过钢丝绳的收放带动抓持机构上下运动，从而实现管片的升降作业。

作为本发明的还有一种改进，所述动滑轮两侧分别设有一个用于对钢丝绳起到导向和张紧作用的导向滑轮。利用导向滑轮对钢丝绳张开的角度起到限制作用，保证管片倒运过程的安全。

作为本发明的还有一种改进，所述行走小车上还设有对链条起到缓冲或张紧作用的缓冲张紧机构。由于行走小车在紧急停止或快速启动时，链条会突然移动，使得链条与从动链轮之间出现短暂的不同步现象，利用该装置可以对链条运动起到缓冲张紧作用，从而克服这种短暂的不同步问题，以确保倒运管片更平稳，减少安全隐患。

作为本发明的一种优选，所述缓冲张紧机构包括滑动轴、三角杆、主连杆和连接杆，所述滑动轴的一端可沿行走小车上的套筒的轴向上下滑动，所述滑动轴的另一端与三角杆的一端活动连接，所述三角杆的折弯处与行走小车铰接，所述三角杆的另一端与主连杆的一端铰接，所述主连杆的另一端穿过行走小车的墙板与连接杆的一端连接，所述连接杆的中部与行走小车铰接，所述连接杆的另一端与链条靠近从动链轮的一端连接。滑动轴滑动时带动三角杆转动，三角杆转动时带动主连杆左右移动，从而带动连接杆摆动，从而带动与连接杆末端连接的链条张紧或松开。

作为本发明的另一种优选，所述三角杆的一端设有滑槽，所述滑动轴的一端设有能沿滑槽移动的销轴，销轴与滑槽配合实现所述滑动轴与三角杆的活动连接。通过该机构能够增加主连杆的移动范围，从而增大连接杆的摆动角度，使得链条张紧或收缩的效果更加明显。

作为本发明的还有一种改进，所述墙板上设有用于调节链条张紧程度的链条调节螺栓，所述链条调节螺栓与主连杆连接。通过该链条调节螺栓可调整主连杆的位置，从而实现对链条缓冲张紧机构功能效果的人工干预。

作为本发明的还有一种改进，所述副驱动箱中设有调节钢丝绳张紧程度的钢丝绳调节螺栓。该螺栓与弹簧等零件配合，调节钢丝绳的张紧力，从而使抓持机构在提升管片作业时更加平稳。

附图说明

图1是本发明用于盾构隧道的管片倒运装置的结构示意图。

图2是图1的整体剖视图。

图3是图1中的主驱动箱的剖视图；

图4是图1中的副驱动箱的剖视图；

图5是图1中的缓冲张紧装置的结构示意图。

图中所示：1、主驱动箱，101、卷扬机，102、钢丝绳，103、驱动链轮，104、链条，2、行走轨道，3、行走小车，301、行走轮，302、行走导向轮，303、定滑轮，304、套筒，305、滑动轴，306、三角杆，307、连接杆，308、链条调节螺栓，309、主连杆，310、墙板，4、抓持机构，401、导向滑轮，402、动滑轮，5、管片抓持螺栓，6、副驱动箱，601、钢丝绳调节螺栓，602、从动链轮，7、管片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示为本发明的用于盾构隧道的管片倒运装置的一种具体实施例。在该实施例中，本发明的用于盾构隧道的管片倒运装置包括：

设在行走轨道2上的行走小车3，所述行走轨道2设在小直径盾构隧道内；行走小车3与行走轨道2内侧上表面接触并可沿着行走轨道2前后移动；

驱动机构，用于为行走小车3沿行走轨道2的移动提供动力；

抓持机构4，其下端与待倒运管片7连接，上端通过钢丝绳102连接并从行走小车3的内部穿过，最终与驱动机构中的的卷扬机101连接。

在本实施例中，行走轨道2作为本发明的用于盾构隧道的管片倒运装置的主体机械承载结构的附属部分，一起沿隧道轴线方向被固定在盾构机靠近前部区域的车架上。行走轨道2一般有两根并呈相隔一定距离左右平行布置。行走小车3设置在两根行走轨道2上并为行走小车3前后移动动作提供承载和导向。驱动机构，用于为行走小车3前后移动和抓持机构4上下提升提供工作动力。其中，抓持机构4的上端通过钢丝绳102与行走小车3连接，抓持机构4的下端通过管片抓取螺栓5连接。

如图3和图4所示，所述驱动机构包括：

固定在在行走轨道2的一端的主驱动箱1，所述主驱动箱1包括驱动电机和与驱动电机连接的驱动链轮103；

固定在行走轨道2的另一端的副驱动箱6，所述副驱动箱6包括从动链轮602；和用于连接驱动链轮103与从动链轮602并拖拉行走小车3前后移动的的链条104。

如图2所示，所述行走小车3上安装有至少四个行走轮301，行走小车中部区域分别沿行走轨道2内侧设有行走导向轮302。所述行走小车3内部设有两个定滑轮303，所述抓持机构4包括一个动滑轮402，所述两个定滑轮303与动滑轮402经钢丝绳102连接，所述钢丝绳102的一端与副驱动箱6连接，所述钢丝绳102的另一端与设在主驱动箱1内的卷扬机101连接。

所述动滑轮402两侧分别设有一个用于定位钢丝绳102的导向滑轮401。所述动滑轮402设在抓持机构4的上部区域，抓持机构4的下部区域管片抓取螺栓5联结并通过抓取螺栓5实现对待倒运管片7的抓取。

如图5所示，所述行走小车3还设有对链条8起到缓冲或张紧作用的缓冲张紧机构。

所述缓冲张紧机构包括滑动轴305、三角杆306、主连杆309和连接杆307，所述滑动轴305的一端可沿行走小车3上的套筒304的轴向上下滑动，所述滑动轴305的另一端与三角杆306的一端活动连接，所述三角杆306的折弯处与行走小车3铰接，所述三角杆306的另一端与主连杆309的一端铰接，所述主连杆309的另一端穿过行走小车3的墙板310与连接杆307的一端连接，所述连接杆307的中部与行走小车3车体外侧铰接，所述连接杆307的另一端与靠近从动链轮602侧的链条104端头连接。

所述三角杆306的一端设有滑槽，所述滑动轴305的一端设有能沿滑槽移动的销轴，销轴与滑槽配合实现所述滑动轴305与三角杆306的活动连接。

所述墙板310上设有用于调节链条104张紧程度的链条调节螺栓308，所述链条调节螺栓308与主连杆309连接。

当出现紧急停止或紧急启动时，链条104通过带动连接杆307、主连杆309、三角杆306和滑动轴305运动，滑动轴305上端连有弹簧，事先调好弹簧预紧力，这样就可以起到缓冲的作用。当链条104需要调整张紧力时，通过链条调节螺栓308，可以调整主连杆309的前后位置，满足链条8的张紧要求。

如图4所示，所述副驱动箱6中设有调节钢丝绳102张紧程度的钢丝绳调节螺栓601。

在本实施例中，若所述管片7需要被提升或放下时，主驱动箱1内的驱动电机驱动卷扬机101转动，从而使钢丝绳102回收或被拉出；从卷扬机101引出的钢丝绳102穿过行走小车3的外侧墙板，分别经定滑轮303（左侧）、动滑轮402、定滑轮303（右侧），并再次穿过行走小车3另一侧的外墙板后，最终固定在设在副驱动6上的钢丝绳调节螺栓602头部。这样，当钢丝绳102回收时，动滑轮402被提升，从而带动管片7在隧道内上升运动；而当管片7需要下降时，卷扬机101反向转动，钢丝绳102在抓持机构4及管片7的作用下被拉出，同时卷扬机101提供足够的制动力，使得管片7缓慢下降。钢丝绳调节螺栓602与弹簧装置一起可以调节并减缓因管片7提升力突变而带来的惯性冲击。如图2所示，若管片7需要被前后移动时，主驱动箱1内的电机带动驱动链轮103转动，副驱动箱6内的电机也驱动从动链轮602同步同向转动，驱动链轮103与链条104实现了啮合传动，链条104在沿着一定的轨迹来回移动；链条104的末端分别被固定在行走小车3的两侧，行走小车3因此能够在链条104的拖拉下沿隧道轴向方向设置的行走轨道2前后移动，从而带动抓持机构4和管片5同步移动，实现了管片7在隧道盾构机作业空间内的倒运作业。

虽然已经结合具体实施例对本发明进行了描述，然而可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，包括：

设在行走轨道(2)上的行走小车(3)，所述行走轨道(2)设在小直径盾构隧道内；

驱动机构，用于驱动行走小车(3)沿行走轨道(2)移动；

能上下移动的抓持机构(4)，其下端与待倒运管片(7)连接，上端与行走小车(3)连接。

2.根据权利要求1所述的用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，所述驱动机构包括：

设在行走轨道(2)的一端的主驱动箱(1)，所述主驱动箱(1)包括驱动电机和与驱动电机连接的驱动链轮(103)；

设在行走轨道(2)的另一端的副驱动箱(6)，所述副驱动箱(6)包括从动链轮(602)；和用于连接驱动链轮(103)与从动链轮(602)的链条(104)。

3.根据权利要求2所述的用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，所述行走小车(3)上设有至少四个行走轮(301)，所述行走轮(301)在行走轨道(2)上沿隧道轴线方向滚动，从而带动行走小车(3)前后移动。

4.根据权利要求3所述的用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，所述行走小车(3)上设有两个定滑轮(303)，所述抓持机构(4)包括一个动滑轮(402)，所述两个定滑轮(303)与动滑轮(402)经钢丝绳(102)连接，所述钢丝绳(102)的一端与副驱动箱(6)连接，所述钢丝绳(102)的另一端与设在主驱动箱(1)内的卷扬机(101)连接。

5.根据权利要求4所述的用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，所述动滑轮(402)两侧分别设有一个用于对钢丝绳(102)起到导向和张紧作用的导向滑轮(401)。

6.根据权利要求3或4所述的用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，所述行走小车(3)上还设有对链条(8)起到缓冲或张紧作用的缓冲张紧机构。

7.根据权利要求6所述的用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，所述缓冲张紧机构包括滑动轴(305)、三角杆(306)、主连杆(309)和连接杆(307)，所述滑动轴(305)的一端可沿行走小车(3)上的套筒(304)的轴向上下滑动，所述滑动轴(305)的另一端与三角杆(306)的一端活动连接，所述三角杆(306)的折弯处与行走小车(3)铰接，所述三角杆(306)的另一端与主连杆(309)的一端铰接，所述主连杆(309)的另一端穿过行走小车(3)的墙板(310)与连接杆(307)的一端连接，所述连接杆(307)的中部与行走小车(3)铰接，所述连接杆(307)的另一端与链条(104)靠近从动链轮(602)的一端连接。

8.根据权利要求7所述的用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，所述三角杆(306)的一端设有滑槽，所述滑动轴(305)的一端设有能沿滑槽移动的销轴，销轴与滑槽配合实现所述滑动轴(305)与三角杆(306)的活动连接。

9.根据权利要求8所述的用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，所述墙板(310)上设有用于调节链条(104)张紧程度的链条调节螺栓(308)，所述链条调节螺栓(308)与主连杆(309)连接。

10.根据权利要求4所述的用于盾构隧道的管片倒运装置，其特征在于，所述副驱动箱(6)中设有调节钢丝绳(102)张紧程度的钢丝绳调节螺栓(601)。

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