CN105114101B - 一种带持续张力的管片二次衬砌设备 - Google Patents

一种带持续张力的管片二次衬砌设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带持续张力的管片二次衬砌设备,它包括车体,在车体上设置有管片拼装机、管片吊机、豆砾石注入系统、砂浆注入系统、液压系统、压缩空气系统、电控系统,在车体的前端固定设置有支撑盾,在车体的后方设置有用于在车体前进中提供反作用力的持续张紧机构,持续张紧机构设置在隧道的洞口处。本设备在向前推进的过程由置于隧道洞口的持续张紧机构提供足够且持续的反作用力,使得支撑盾的推进油缸在推进过程中将该反作用力作用在二次衬砌管片上,使管片压紧良好,而且由持续张紧机构提供的反作用力作用在隧道洞口,并不与初次衬砌的隧道壁接触,避免了对初次衬砌隧道的破坏。

Description

一种带持续张力的管片二次衬砌设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种带持续张力的管片二次衬砌设备。
背景技术
[0002] 随着盾构隧道的应用越来越广泛,从早期的公路、铁路隧道发展到今天的地铁、电 缆、取排水道等。隧道的多元化应用,使得隧道的结构强度、使用年限及防水能力等也有了 更高的要求。在空间相对狭小的区域开挖隧道通常不适合盾构机作业,往往都采取明挖、暗 挖和盖挖等方式,这些方式往往都是通过钢筋混凝土对开挖的隧道加固,用钢筋混凝土加 固的隧道往往防水性能较差,而且结构强度较弱,这就需要对隧道进行二次衬砌管片以满 足隧道的特殊使用要求。
[0003] 现有的管片二次衬砌设备包括依次放置的支撑装置、管片拼装机、管片吊运装置、 安设豆砾石注入系统和注入系统的台车,在台车上设置有液压系统、压缩空气系统、电控系 统,所述支撑装置包括支撑盾,在支撑盾的侧端对称设置有撑靴,在支撑盾上设置有推进油 缸支撑盾,这种管片二次衬砌设备由支撑盾的撑靴撑住初次衬砌的隧道壁以提供足够的摩 擦力驱使设备前进。由于初次衬砌的结构强度较弱,不足以支撑设备推进,而通过使用大撑 靴的方案在推进过程中容易损坏初次衬砌的隧道,且在隧道薄弱地带,容易造成局部顶破 初衬,对隧道有一定程度的破坏。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种对初次 衬砌的隧道不构成损害,又能保证二次管片衬砌质量的带持续张力的管片二次衬砌设备。
[0005] 本发明所采用的技术方案为:一种带持续张力的管片二次衬砌设备,它包括车体, 在车体上设置有管片拼装机、管片吊机、豆砾石注入系统、液压系统、压缩空气系统、电控系 统,其特征在于:在车体的前端固定设置有支撑盾,所述支撑盾包括支撑壳体,在支撑壳体 的周向设置有多个推进油缸,在车体的后方设置有用于在车体前进中提供反作用力的持续 张紧机构,持续张紧机构设置在隧道的洞口处,所述支撑盾的推进油缸在推进过程中将该 反作用力作用在二次衬砌管片上。
[0006] 按上述技术方案,所述持续张紧机构包括两个平行设置的前支架和后支架,在前 支架和后支架上设置有多个限力油缸,所述限力油缸的一端与前支架相接,另一端与后支 架相连,使所述前支架和后支架之间相对轴向滑移,在前支架和后支架上均穿装有钢绞线, 所述钢绞线的端头固定在车体上,在前支架和后支架上均设置有用于锁紧钢绞线的锁紧装 置。
[0007] 按上述技术方案,在前支架上设置有导向柱,所述后支架穿装在导向柱上,当限力 油缸伸缩时,使所述前支架和后支架之间可以相对轴向滑移。
[0008] 按上述技术方案,所述支撑盾的壳体由米字型钢梁构成。
[0009] 按上述技术方案,所述前支架或后支架均为方形架,所述限力油缸设置在两支架 的每个直角处。
[0010] 本发明所取得的有益效果为:
[0011] 1、本设备在向前推进的过程由置于隧道洞口的持续张紧机构提供足够且持续的 反作用力,使得支撑盾的推进油缸在推进过程中将该反作用力作用在二次衬砌管片上,使 管片压紧良好,进一步提高了二次管片衬砌质量,而且由持续张紧机构提供的反作用力作 用在隧道洞口,并不与初次衬砌的隧道壁接触,避免了对初次衬砌隧道的破坏。
[0012] 2、将持续张紧机构安装在隧道洞口,在整机前进时主要承受纵向压力,对洞门的 预埋的要求比较低;
[0013] 3、持续张紧机构可以随着管片张紧压力的试验数据进行无级调整,适应性更广;
[0014] 4、本发明通过使用持续张紧机构及使用的配套设备对拼装管片没有特殊要求,不 需要制造特殊管片,适应性强,应用范围广。
附图说明
[0015] 图1为本发明的结构图。
[0016] 图2为本发明中的三个台车的结构图。
[0017] 图3为本发明中支撑盾的结构图。
[0018] 图4为本发明中持续张紧机构的结构图。
[0019] 图5为本发明中持续张紧机构的侧视图。
[0020] 图6-图10为本发明的工作状态示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0022]如图I-5所示,本实施例提供了一种带持续张力的管片二次衬砌设备,它包括车 体,在车体的前端设置有支撑盾1,所述支撑盾1包括类似圆形的支撑壳体,该支撑壳体由米 字型钢梁构成,在支撑壳体的中心设置有连接装置与车体固定连接,在支撑盾壳体的周向 设置有多个用于顶住二次衬砌管片推动设备前进的推进油缸2。在车体上设置有管片拼装 机3、管片吊机4、豆砾石注入系统、砂浆注入系统、台车5、台车6、台车7、液压系统、压缩空气 系统、电控系统、电缆卷筒15,在车体的后方设置有用于在车体前进中提供反作用力的持续 张紧机构,所述支撑盾1的推进油缸在推进过程中将该反作用力作用在二次衬砌管片上。其 中,持续张紧机构设置在隧道的洞口 I9处,持续张紧机构的尺寸大于隧道洞口的尺寸,使隧 道洞口对持续张紧机构有限位作用。
[0023]其中,豆砾石注入系统、砂浆注入系统、液压系统、压缩空气系统、电控系统、电缆 卷筒15安设在三台台车5、6、7上。所述豆砾石注入系统包括在台车5上设置的豆砾石喷射机 9、操作车间和在台车6上设置的豆砾石罐11、豆砾石皮带机10,操作间可供操作人员操纵机 器运作;豆砾石罐11是用来存储豆砾石,豆砾石皮带机10是用来将豆砾石罐中的豆砾石传 送到台车5上的豆砾石喷射机9,豆砾石喷射机9用来对二次衬砌管片与初次衬砌管片之间 的空隙进行填充•所述砂浆注入系统包括在台车6上设置的砂浆罐17和注浆栗18,砂浆罐17 是用来存储砂浆,注浆泵18是用来将砂浆输送到二次衬砌与初次衬砌之间的间隙,与豆砾 石混合,增强了二次衬砌在初次衬砌上的粘附力,同时也起到防水作用。液压系统16、压缩 空气系统、电控系统14、电缆卷筒I5安装在台车7上。液压系统用来提供系统液压动力;压缩 空气系统包括储气罐12、空压机13,用于提供气动元件的开关动作,为所有的气动元器件以 及压力喷射元器件提供压力支持;电控系统为整套设备提供电气控制;电缆卷15为设备向 前推进提供长距离输线。
[0024]本设备的前进通过支撑盾1的推进油缸和持续张紧机构共同作用来实现的,即在 支承盾1向前推进的过程由置于隧道洞口的持续张紧机构提供足够且持续的反作用力,使 得设备有足够的反作用力前行,再通过管片吊机4将管片吊运至管片拼装机3后,通过管片 拼装机3对管片26进行拼装,拼装一完整环后在支撑盾1和持续张紧机构的共同作用下再前 进,在前进的过程中通过豆砾石注入系统以及双液浆注入系统对缝隙进行回填,以确保二 次衬砌管片的防水性能。
[0025]本发明中,所述持续张紧机构包括两个平行设置的方形前支架20和方形后支架 23,在方形前支架20上的每个直角处对应设置有一个导向柱24,所述后支架23穿装在导向 柱24上,在前支架20和后支架23上设置有多个限力油缸22,所述限力油缸22的一端与前支 架20相连,另一端与后支架23相连,使所述前支架20和后支架23之间相对轴向滑移,在前支 架20和后支架23上均穿装有钢绞线25,所述钢绞线25的端头固定在车体上,在前支架20和 后支架23上均设置有用于锁紧钢绞线的锁紧装置21。
[0026] 本发明的前进过程具体如下:
[0027]步骤一:管片拼装完成后,开始步进,如图6所示;
[0028]步骤二:如图7所示,松开后支架23的锁紧装置,在限力油缸22的作用下后支架23 相对前支架20移动1250mm,锁紧后支架23的锁紧装置,限力油缸22持续加力,达到作用在车 体上推进反力65吨,松开前支架20的锁紧装置。
[0029] 步骤三:如图8所示,支撑盾1上的推进油缸2顶着二次衬砌管片带动车体及持续张 紧装置前进l2〇〇mm (即带动后支架23前进l2〇〇mm,此时限力油缸M卸荷),此时二次衬砌管 片的张紧力即为限力油缸提供的限制力即65吨;
[0030] 步骤四:如图9所示,推进油缸2推进到位后,锁紧前支架20的锁紧装置,再次进行 管片拼装。
[0031] 步骤五:如图10所示,管片安装后,达到起始状态,重复上述步骤进行下一环管片 的安装。

Claims (4)

1. 一种带持续张力的管片二次衬砌设备,它包括车体,在车体上设置有管片拼装机、管 片吊机、豆砾石注入系统、砂浆注入系统、液压系统、压缩空气系统、电控系统、电缆卷筒,其 特征在于:在车体的前端固定设置有支撑盾,所述支撑盾包括支撑壳体,在支撑壳体的周向 设置有多个推进油缸,在车体的后方设置有用于在车体前进中提供反作用力的持续张紧机 构,持续张紧机构设置在隧道的洞口处,所述持续张紧机构包括两个平行设置的前支架和 后支架,在前支架和后支架上设置有多个限力油缸,所述限力油缸的一端与前支架相接,另 一端与后支架相连,使所述前支架和后支架之间相对轴向滑移,在前支架和后支架上均穿 装有钢绞线,所述钢绞线的端头固定在车体上,在前支架和后支架上均设置有用于锁紧钢 绞线的锁紧装置。
2. 根据权利要求1所述的一种带持续张力的管片二次衬砌设备,其特征在于在前支架 上设置有导向柱,所述后支架穿装在导向柱上,当限力油缸伸缩时,使所述前支架和后支架 之间可以相对轴向滑移。
3. 根据权利要求1所述的一种带持续张力的管片二次衬砌设备,其特征在于,所述支撑 壳体由米字型钢梁构成。
4. 根据权利要求1所述的一种带持续张力的管片二次衬砌设备,其特征在于,所述前支 架或后支架均为方形架,所述限力油缸设置在两支架的每个直角处。
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