CN107387872A - 顶管‑半管节盾构兼容装置和其联接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶管‑半管节盾构兼容装置和其联接方法，其中，顶管‑半管节盾构兼容装置包括：顶管、半管节盾构、过渡接头和安装组件，半管节盾构包括相互配合设置的上管节和下管节，上管节与下管节利用安装组件配合安装，半管节盾构通过过渡接头与顶管相联接。通过本发明的技术方案，提高了顶管‑半管节盾构兼容装置施工的普适性，从而提高了掘进工作的效率，降低了施工成本。

Description

顶管-半管节盾构兼容装置和其联接方法

技术领域

本发明涉及掘进设备技术领域，尤其涉及一种顶管-半管节盾构兼容装置和一种顶管-半管节盾构兼容装置的联接方法。

背景技术

现有技术中，顶管和半管节盾构两者都是敷设地下管道的施工方法，它们各自都有优点和缺点。顶管是一项非常成熟的施工技术，应用很广泛，有圆形断面和矩形断面两种，其优点是费用低、施工速度块，缺点是顶进距离不能太长和曲线顶进时技术比较复杂。半管节盾构则是一项全新的技术，它能适用于各种断面形状的管道和隧道，其优点是适用于长距离和小曲率半径的施工，缺点是施工费用高。

发明内容

针对上述问题中的至少之一，本发明提供了一种顶管-半管节盾构兼容装置方案，通过将顶管与半管节盾构相结合，在施工过程中先采用顶管，当顶力大到无法顶进或遇到小曲率半径等顶管施工无法进行的地方，将其转换为半管节盾构施工，充分发挥顶管和半管节盾构施工的优点，适用于各种断面形状，提高了顶管-半管节盾构兼容装置施工的普适性。

为实现上述目的，本发明提供了一种顶管-半管节盾构兼容装置，包括：顶管、半管节盾构、过渡接头和安装组件，半管节盾构包括相互配合设置的上管节和下管节，上管节与下管节利用安装组件配合安装，半管节盾构通过过渡接头与顶管相联接。

在该技术方案中，通过将顶管与半管节盾构相固定联接结合，在施工过程中先采用顶管，当顶力大到无法顶进或遇到小曲率半径等顶管施工无法进行的地方，将其转换为半管节盾构施工，充分发挥顶管和半管节盾构施工的优点，适用于各种断面形状，提高了顶管-半管节盾构兼容装置施工的普适性。

其中，半管节盾构包括上管节和下管节，上管节和下管节的设计为对称型，其断面形状为矩形、圆形或其他形状，根据本发明的具体实践情况进行确定。半管节盾构的上下两半的结构设计使得其整体性和受力情况都比较好，因此能够做成真正的矩形断面，而不是现在管片盾构所做成的类矩形断面，提高了半管节盾构的兼容性和掘进工作的效果。

具体地，为了满足方便转换成半管节盾构进行操作的需要，在盾构掘进机出洞时，须先在其后安装3至4节半管节盾构，而后安装一个过渡接头，再与顶管进行联接，这样就完成了半管节盾构与顶管之间的过渡。由于盾构尾部密封装置比较厚，施工中就在它和半管节盾构外周间留下一个较大的空间。为了避免该空间对周边土体、建筑及地面产生不良影响所以在半管节盾构施工时要进行同步注浆，以充填盾构尾部密封走过时所留下的空间。顶管施工时管外壁与土的间隙很小，所以顶管管节外径壁厚须比半管节盾构的壁厚更厚。

在上述技术方案中，优选地，安装组件包括管节运输装置、推进装置、臂杆装置；管节运输装置用于将上管节和下管节运输到指定的位置；推进装置带动相固定的上管节和下管节进行小范围的角度和/或位移的转换；臂杆装置用于将上管节和下管节与推进装置相固定。

在该技术方案中，安装组件中包括管节运输装置、推进装置和臂杆装置，其中，管节运输装置包括上管节运输轮、下管节运输轮、轨道、托轮、活动踏板、管节推进导轨，推进装置包括管节安装油缸、小臂油缸、底部推进油缸、上部推进油缸、两侧推进油缸、摆动油缸、大臂油缸，臂杆装置包括管节联接器、小臂、大臂、大臂支撑套、管节安装段、管节安装段壳体。

具体地，在安装管节之前，先把两侧的推进油缸全部回缩到底，再用人工把它们转向前方。然后，把小臂油缸完全伸出，使大臂和小臂成一直线，以便待装的下管节进入管节安装段内。当待装的下管节大部分进入管节安装段内时，可把管节联接器拆除。然后，使小臂慢慢转过来。当管节安装油缸的头部伸出与待装的下管节能联接时就把它们联接起来，之后再让管节安装油缸回缩，把待装的下管节吊起，让下管节运输轮离开导轨一定高度。再将大臂油缸回缩，当待装的下管节到达下管节旋转中心时，用人工把它转90°，再卸下下管节运输轮。在底部推进油缸回缩的同时，由它带动活动踏板一起回缩。当它们回缩到底以后也就留出了下管节的安装空间。将大臂油缸伸出，把待装的下管节移到位后再让管节安装油缸伸出把待装的下管节置放于管节推进导轨上，最后让底部推进油缸伸出，把下管节靠紧已装的管节，完成下管节的安装过程。

在安装上管节之前，首先将上部推进油缸缩回，让摆动油缸把上部推进油缸转动到一定倾角的位置，再将管节安装油缸旋转180°即头朝上之后再用螺栓固定。与安装下管节的方法类似的，在待装的上管节进入管节安装段之前，将小臂伸直，当待装的上管节进入管节安装段之后再将小臂弯折回原有的状态。当待装的上管节进入管节安装段之后，再用大臂和小臂把管节安装油缸的头部转换到指定位置，插入待装的上管节的孔内以后，再把上管节升高一些，卸下上管节运输轮。其中，管节安装油缸的头部一定要插入待装的上管节的孔内，否则在后续安装过程中管节可能会产生位移，给安装造成困难，严重的还可能发生安全事故。接下来把待装的上管节移动到上管节旋转中心以后，再慢慢地把它升高到可以自由旋转的高度时停下。然后将待装的上管节旋转90°，再用大臂油缸把它移到位以后，缩回管节安装油缸，将上管节与下管节结合再联结上所有螺栓，完成半管节盾构的联接过程。

在上述技术方案中，优选地，上管节和下管节的两侧分别设置为一侧高一侧低。

在该技术方案中，上管节的较长的一侧与下管节的较短的一侧相结合，上管节的较短的一侧与下管节的较长的一侧相结合，组合形成纵向错缝的结构，使半管节盾构在上下方向上能够承受更大的力，提高了抗震性能，从而提高了半管节盾构的稳定性。

本发明还提供了一种顶管-半管节盾构兼容装置的联接方法，应用于上述顶管-半管节盾构兼容装置，包括：通过管节运输装置将下管节运输到指定位置，将下管节与推进装置相固定；通过推进装置将下管节转换到预设的角度和位置，并将下管节与已有的管节相固定；通过管节运输装置将与下管节配合设置的上管节运输到相应的位置，将上管节与推进装置相固定；通过推进装置将下管节转换到对应的角度和位置，并将上管节分别与下管节和已有的管节相固定；将上管节和下管节通过过渡接头与顶管相固定联接。

在该技术方案中，通过安装组件将下管节与上管节进行安装固定，其中，安装组件包括管节运输装置、推进装置和臂杆装置，首先，管节运输装置将下管节运输到指定位置，在臂杆装置的带动下将推进装置与下管节配合固定，推进装置带动下管节进行小范围的角度转换和/或位置转换，使下管节到达预设的位置。若该下管节不是第一组管节，则将该下管节与已有的管节进行固定。下管节安装完成后，按照与下管节类似的安装方式安装上管节。具体地，首先利用管节运输装置将上管节运输到指定位置，在臂杆装置的带动下将推进装置与上管节配合固定，在推进装置的带动下进行位置和/或角度的转换，将上管节转换到与下管节配合安装的位置，实现上管节与下管节的固定联接。

在上述技术方案中，优选地，上述通过管节运输装置将下管节运输到指定位置，将下管节与推进装置相固定的具体步骤包括：将两侧的推进油缸回缩到底并转向前方，将小臂油缸完全伸出，使大臂和小臂成一直线，将下管节装入管节安装段的同时，将管节联接器拆除；将小臂旋转一定角度，将管节安装油缸的头部伸出与下管节相联接。

在该技术方案中，在安装管节之前，先把两侧的推进油缸全部回缩到底，再用人工把它们转向前方。然后，把小臂油缸完全伸出，使大臂和小臂成一直线，以便待装的下管节进入管节安装段内。当待装的下管节大部分进入管节安装段内时，可把管节联接器拆除。然后，使小臂慢慢转过来。当管节安装油缸的头部伸出与待装的下管节能联接时就把它们联接起来。

在上述技术方案中，优选地，上述通过推进装置将下管节转换到预设的角度和位置，并将下管节与已有的管节相固定的具体步骤包括：将管节安装油缸回缩，同时带动活动踏板一起回缩，并吊起下管节；将大臂油缸回缩，在下管节到达下管节旋转中心时旋转90度，并将下管节上的下管节运输轮卸下；将大臂油缸伸出至预设位置后，将管节安装油缸伸出，使下管节置于管节推进导轨上；将底部推进油缸伸出，使下管节紧靠已有的管节，将下管节与已有的管节相固定。

在该技术方案中，首先将管节安装油缸回缩，把待装的下管节吊起，让下管节运输轮离开导轨一定高度。再将大臂油缸回缩，当待装的下管节到达下管节旋转中心时，用人工把它转90°，再卸下下管节运输轮。在底部推进油缸回缩的同时，由它带动活动踏板一起回缩。当它们回缩到底以后也就留出了下管节的安装空间。将大臂油缸伸出，把待装的下管节移到位后再让管节安装油缸伸出把待装的下管节置放于管节推进导轨上，最后让底部推进油缸伸出，把下管节靠紧已装的管节，完成下管节的安装过程。

在上述技术方案中，优选地，上述通过管节运输装置将与下管节配合设置的上管节运输到相应的位置，将上管节与推进装置相固定的具体步骤包括：将上部推进油缸缩回，将后用摆动油缸转动至预定位置，将管节安装油缸旋转设定角度，并用螺栓固定；将小臂伸直，在上管节进入管节安装段后再将小臂旋转至原有状态；将大臂和小臂将管节安装油缸的头部转换到指定位置，并将管节安装油缸的头部插入上管节的孔中。

在该技术方案中，在安装上管节之前，首先将上部推进油缸缩回，让摆动油缸把上部推进油缸转动到一定倾角的位置，再将管节安装油缸旋转180°即头朝上之后再用螺栓固定。与安装下管节的方法类似的，在待装的上管节进入管节安装段之前，将小臂伸直，当待装的上管节进入管节安装段之后再将小臂弯折回原有的状态。当待装的上管节进入管节安装段之后，再用大臂和小臂把管节安装油缸的头部转换到指定位置，插入待装的上管节的孔内以后，再把上管节升高一些，卸下上管节运输轮。其中，管节安装油缸的头部一定要插入待装的上管节的孔内，否则在后续安装过程中管节可能会产生位移，给安装造成困难，严重的还可能发生安全事故。

在上述技术方案中，优选地，上述通过推进装置将下管节转换到对应的角度和位置，并将上管节分别与下管节和已有的管节相固定的具体步骤包括：将上管节升高至一定高度，将上管节上的上管节运输轮卸下；将上管节移动至上管节旋转中心，并将其升高至可自由旋转的高度；将上管节旋转一定角度后用大臂油缸将其移动到指定位置，并将管节安装油缸缩回一定距离；将上管节与下管节进行固定。

在该技术方案中，把待装的上管节移动到上管节旋转中心以后，再慢慢地把上管节升高到可以自由旋转的高度时停下，然后将待装的上管节旋转90°，再用大臂油缸把上管节移到位以后，缩回管节安装油缸，将上管节与下管节结合再联结上所有螺栓，完成半管节盾构的联接过程。

值得特别提出的是，在将半管节盾构的各管节联接完成后，将联接好的管节通过过渡接头与顶管相固定联接，形成顶管与半管节盾构的兼容装置，以在顶管无法进行施工或施工效率较低的地方，转换为半管节盾构进行施工，不仅充分发挥了顶管和半管节盾构的优点，克服了顶管单独施工和盾构单独施工的缺点，同时，利用顶管-半管节盾构兼容装置进行施工提高了掘进工作的兼容性和普遍适用性，从而提高了掘进工作的效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过将顶管与半管节盾构相结合，在施工过程中先采用顶管，当顶力大到无法顶进或遇到小曲率半径等顶管施工无法进行的地方，将其转换为半管节盾构施工，充分发挥顶管和半管节盾构施工的优点，适用于各种断面形状，提高了顶管-半管节盾构兼容装置施工的普适性，从而提高了掘进工作的效率。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的结构示意图；

图2为本发明一种实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的安装结构示意图；

图3为图2所示实施例中半管节盾构的上管节和下管节部分的结构示意图；

图4为图2所示半管节盾构的又一种形状的上管节部分的结构示意图；

图5为图2所示半管节盾构的又一种形状的下管节部分的结构示意图；

图6为本发明一种实施例公开的一种联接螺栓的联接方式示意图；

图7为本发明一种实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的联接方法的流程示意图；

图8为图2所示实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的B-B剖视结构示意图；

图9为本发明一种实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的一种联接状态的结构示意图；

图10为本发明一种实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的又一种联接状态的结构示意图；

图11为本发明一种实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的又一种联接状态的结构示意图；

图12为本发明一种实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的又一种联接状态的结构示意图；

图13为本发明一种实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的又一种联接状态的结构示意图；

图14为本发明一种实施例公开的顶管-半管节盾构兼容装置的再一种联接状态的结构示意图。

图中，各组件与附图标记之间的对应关系为：

101.顶管，102.半管节盾构，103.过渡接头，1.下管节段，2.上管节段，3.上管节运输轮，4.上管节，5.轨道，6.管节联接器，7.下管节运输轮，8.下管节，9.小臂，10.管节安装油缸，11.托轮，12.小臂油缸，13.活动踏板，14.大臂，15.底部推进油缸，16.大臂支撑套，17.上部推进油缸，18.管节安装段，19.两侧推进油缸，20.摆动油缸，21.大臂油缸，22.管节推进导轨，23.注泥管，24.注油脂管，25.管节安装段壳体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1和图2所示，根据本发明提供的一种顶管-半管节盾构兼容装置，包括：顶管101、半管节盾构102、过渡接头103和安装组件，半管节盾构102包括相互配合设置的上管节4和下管节8，上管节4与下管节8利用安装组件配合安装，半管节盾构102通过过渡接头103与顶管101相联接。

在该实施例中，通过将顶管101与半管节盾构102相固定联接结合，在施工过程中先采用顶管101，当顶力大到无法顶进或遇到小曲率半径等顶管101施工无法进行的地方，将其转换为半管节盾构102施工，充分发挥顶管101和半管节盾构102施工的优点，适用于各种断面形状，提高了顶管101-半管节盾构102兼容装置施工的普适性。

如图3至图5所示，其中，半管节盾构102包括上管节4和下管节8，上管节4和下管节8的设计为对称型，其断面形状为矩形、圆形或其他形状，根据本发明的具体实践情况进行确定。半管节盾构102的上下两半的结构设计使得其整体性和受力情况都比较好，因此能够做成真正的矩形断面，而不是现在管片盾构所做成的类矩形断面，提高了半管节盾构102的兼容性和掘进工作的效果。

具体地，为了满足方便转换成半管节盾构102进行操作的需要，在盾构掘进机出洞时，须先在其后安装3至4节半管节盾构102，而后安装一个过渡接头103，再与顶管101进行联接，这样就完成了半管节盾构102与顶管101之间的过渡。由于盾构尾部密封装置比较厚，施工中就在它和半管节盾构102外周间留下一个较大的空间。为了避免该空间对周边土体、建筑及地面产生不良影响所以在半管节盾构102施工时要通过注泥管23和注油脂管24进行同步注浆，以充填盾尾密封走过时所留下的空间。顶管101施工时管外壁与土的间隙很小，所以顶管101管节外径壁厚须比半管节盾构102的壁厚更厚。

如图6所示，其中，优选地，上管节与下管节之间的联接固定方式为螺栓固定。螺栓固定的联接方式能适应各种不同的上管节或下管节的形状，螺栓固定方式为现有技术，在此不再赘述。

在上述实施例中，优选地，安装组件包括管节运输装置、推进装置、臂杆装置；管节运输装置用于将上管节4和下管节8运输到指定的位置；推进装置带动相固定的上管节4和下管节8进行小范围的角度和/或位移的转换；臂杆装置用于将上管节4和下管节8与推进装置相固定。

在该实施例中，安装组件中包括管节运输装置、推进装置和臂杆装置，其中，管节运输装置包括上管节运输轮3、下管节运输轮7、轨道5、托轮11、活动踏板13、管节推进导轨22，推进装置包括管节安装油缸10、小臂油缸12、底部推进油缸15、上部推进油缸17、两侧推进油缸19、摆动油缸20、大臂油缸21，臂杆装置包括管节联接器6、小臂9、大臂14、大臂支撑套16、管节安装段18、管节安装段壳体25，安装组件中的各组件均安装在管节安装段壳体25内部，保证管节安装过程的稳定。

具体地，在安装管节之前，先把两侧的推进油缸全部回缩到底，再用人工把它们转向前方。然后，把小臂油缸12完全伸出，使大臂14和小臂9成一直线，以便待装的下管节8进入管节安装段18内。当通过下管节运输轮7在轨道5上运动，将待装的下管节8大部分进入管节安装段18内时，可把管节联接器6拆除。然后，使小臂9慢慢转过来。当管节安装油缸10的头部伸出与待装的下管节8能联接时就把它们联接起来，之后再让管节安装油缸10回缩，把待装的下管节8吊起，让下管节运输轮7离开导轨一定高度。再将大臂油缸21回缩，当待装的下管节8到达下管节旋转中心时，用人工把它转90°，再卸下下管节运输轮7。在底部推进油缸15回缩的同时，由它带动活动踏板13一起回缩，托轮11在活动踏板13上滚动，既保证了小臂9、管节安装油缸10和小臂油缸12的支撑力，又能在它们回缩到底以后留出下管节8的安装空间。将大臂油缸21伸出，把待装的下管节8移到位后再让管节安装油缸10伸出把待装的下管节8置放于管节推进导轨22上，最后让底部推进油缸15伸出，把下管节8靠紧已装的下管节段1部分的下管节，完成下管节8的安装过程。

在安装上管节4之前，首先将上部推进油缸17缩回，让摆动油缸20把上部推进油缸17转动到一定倾角的位置，再将管节安装油缸10旋转180°即头朝上之后再用螺栓固定。与安装下管节8的方法类似的，在待装的上管节4进入管节安装段18之前，将小臂9伸直，当待装的上管节4进入管节安装段18之后再将小臂9弯折回原有的状态。当通过上管节运输轮3在轨道5上的运动，将待装的上管节4进入管节安装段18之后，再用大臂14和小臂9把管节安装油缸10的头部转换到指定位置，插入待装的上管节4的孔内以后，再把上管节4升高一些，卸下上管节运输轮3。其中，管节安装油缸10的头部一定要插入待装的上管节4的孔内，否则在后续安装过程中管节可能会产生位移，给安装造成困难，严重的还可能发生安全事故。接下来把待装的上管节4移动到上管节4旋转中心以后，再慢慢地把它升高到可以自由旋转的高度时停下。然后将待装的上管节4旋转90°，再用大臂油缸21把它移到位以后，缩回管节安装油缸10，将上管节4与下管节8结合再联结上所有螺栓，并将上管节4与已有的上管节段2部分的上管节进行联接固定，完成半管节盾构102的联接过程。

在上述实施例中，优选地，上管节4和下管节8的两侧分别设置为一侧高一侧低。

如图3至图5所示，在该实施例中，上管节4的较长的一侧与下管节8的较短的一侧结合，上管节4的较短的一侧与下管节8的较长的一侧结合，组合形成纵向错缝的结构，使半管节盾构102在上下方向上能够承受更大的力，提高了抗震性能，从而提高了半管节盾构102的稳定性。

如图7所示，根据本发明提出的一种顶管-半管节盾构兼容装置的联接方法，应用于上述顶管-半管节盾构兼容装置，包括：步骤S101，通过管节运输装置将下管节8运输到指定位置，将下管节8与推进装置相固定；步骤S102，通过推进装置将下管节8转换到预设的角度和位置，并将下管节8与已有的管节相固定；步骤S103，通过管节运输装置将与下管节8配合设置的上管节4运输到相应的位置，将上管节4与推进装置相固定；步骤S104，通过推进装置将下管节8转换到对应的角度和位置，并将上管节4分别与下管节8和已有的管节相固定；步骤S105，将上管节4和下管节8通过过渡接头与顶管相固定联接。

在该实施例中，通过安装组件将下管节8与上管节4进行安装固定，其中，安装组件包括管节运输装置、推进装置和臂杆装置，首先，管节运输装置将下管节8运输到指定位置，在臂杆装置的带动下将推进装置与下管节8配合固定，推进装置带动下管节8进行小范围的角度转换和/或位置转换，使下管节8到达预设的位置。若该下管节8不是第一组管节，则将该下管节8与已有的管节进行固定。下管节8安装完成后，按照与下管节8类似的安装方式安装上管节4。具体地，首先利用管节运输装置将上管节4运输到指定位置，在臂杆装置的带动下将推进装置与上管节4配合固定，在推进装置的带动下进行位置和/或角度的转换，将上管节4转换到与下管节8配合安装的位置，实现上管节4与下管节8的固定联接。

在上述实施例中，优选地，上述通过管节运输装置将下管节8运输到指定位置，将下管节8与推进装置相固定的具体步骤包括：将两侧推进油缸19回缩到底并转向前方，将小臂油缸12完全伸出，使大臂14和小臂9成一直线，将下管节8装入管节安装段18的同时，将管节联接器6拆除；将小臂9旋转一定角度，将管节安装油缸10的头部伸出与下管节8相联接。

如图8所示，在该实施例中，在安装管节之前，先把两侧推进油缸19全部回缩到底，再用人工把它们转向前方。然后，把小臂油缸12完全伸出，使大臂14和小臂9成一直线，以便待装的下管节8进入管节安装段18内。当待装的下管节8大部分进入管节安装段18内时，可把管节联接器6拆除。然后，使小臂9慢慢转过来。当管节安装油缸10的头部伸出与待装的下管节8能联接时就把它们联接起来。

在上述实施例中，优选地，上述通过推进装置将下管节8转换到预设的角度和位置，并将下管节8与已有的管节相固定的具体步骤包括：将管节安装油缸10回缩，同时带动活动踏板13一起回缩，并吊起下管节8；将大臂油缸21回缩，在下管节8到达下管节旋转中心时旋转90度，并将下管节8上的下管节运输轮7卸下；将大臂油缸21伸出至预设位置后，将管节安装油缸10伸出，使下管节8置于管节推进导轨22上；将底部推进油缸15伸出，使下管节8紧靠已有的管节，将下管节8与已有的管节相固定。

如图9和图10所示，在该实施例中，首先将管节安装油缸10回缩，把待装的下管节8吊起，让下管节运输轮7离开导轨一定高度。再将大臂油缸21回缩，当待装的下管节8到达下管节旋转中心时，用人工把它转90°，再卸下下管节运输轮7。在底部推进油缸15回缩的同时，由它带动活动踏板13一起回缩。当它们回缩到底以后也就留出了下管节8的安装空间。将大臂油缸21伸出，把待装的下管节8移到位后再让管节安装油缸10伸出把待装的下管节8置放于管节推进导轨22上，最后让底部推进油缸15伸出，把下管节8靠紧已装的管节，完成下管节8的安装过程。

在上述实施例中，优选地，上述通过管节运输装置将与下管节8配合设置的上管节4运输到相应的位置，将上管节4与推进装置相固定的具体步骤包括：将上部推进油缸17缩回，将后用摆动油缸20转动至预定位置，将管节安装油缸10旋转设定角度，并用螺栓固定；将小臂9伸直，在上管节4进入管节安装段18后再将小臂9旋转至原有状态；将大臂14和小臂9将管节安装油缸10的头部转换到指定位置，并将管节安装油缸10的头部插入上管节4的孔中。

如图11和图12所示，在该实施例中，在安装上管节4之前，首先将上部推进油缸17缩回，让摆动油缸20把上部推进油缸17转动到一定倾角的位置，再将管节安装油缸10旋转180°即头朝上之后再用螺栓固定。与安装下管节8的方法类似的，在待装的上管节4进入管节安装段18之前，将小臂9伸直，当待装的上管节4进入管节安装段18之后再将小臂9弯折回原有的状态。当待装的上管节4进入管节安装段18之后，再用大臂14和小臂9把管节安装油缸10的头部转换到指定位置，插入待装的上管节4的孔内以后，再把上管节4升高一些，卸下上管节4运输轮。其中，管节安装油缸10的头部一定要插入待装的上管节4的孔内，否则在后续安装过程中管节可能会产生位移，给安装造成困难，严重的还可能发生安全事故。

在上述实施例中，优选地，上述通过推进装置将下管节8转换到对应的角度和位置，并将上管节4分别与下管节8和已有的管节相固定的具体步骤包括：将上管节4升高至一定高度，将上管节4上的上管节4运输轮卸下；将上管节4移动至上管节4旋转中心，并将其升高至可自由旋转的高度；将上管节4旋转一定角度后用大臂油缸21将其移动到指定位置，并将管节安装油缸10缩回一定距离；将上管节4与下管节8进行固定。

如图13和图14所示，在该实施例中，把待装的上管节4移动到上管节4旋转中心以后，再慢慢地把上管节4升高到可以自由旋转的高度时停下，然后将待装的上管节4旋转90°，再用大臂油缸21把上管节4移到位以后，缩回管节安装油缸10，将上管节4与下管节8结合再联结上所有螺栓，完成半管节盾构的联接过程。

值得特别提出的是，在将半管节盾构的各管节联接完成后，将联接好的管节通过过渡接头与顶管相固定联接，形成顶管与半管节盾构的兼容装置，以在顶管无法进行施工或施工效率较低的地方，转换为半管节盾构进行施工，不仅充分发挥了顶管和半管节盾构的优点，克服了顶管单独施工和盾构单独施工的缺点，同时，利用顶管-半管节盾构兼容装置进行施工提高了掘进工作的兼容性和普遍适用性，从而提高了掘进工作的效率。

以上为本发明的实施方式，考虑到现有技术中掘进施工设备的功能单一，不能适用不同的地质情况，导致施工费用高、施工速度慢的技术问题，本发明提出了一种顶管-半管节盾构兼容装置的方案，通过将顶管与半管节盾构相结合，在施工过程中先采用顶管，当顶力大到无法顶进或遇到小曲率半径等顶管施工无法进行的地方，将其转换为半管节盾构施工，充分发挥顶管和半管节盾构施工的优点，适用于各种断面形状，提高了顶管-半管节盾构兼容装置施工的普适性，从而提高了掘进施工工作的速度，降低了施工成本。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种顶管-半管节盾构兼容装置，其特征在于，包括：

顶管、半管节盾构、过渡接头和安装组件，

所述半管节盾构包括相互配合设置的上管节和下管节，所述上管节与所述下管节利用所述安装组件配合安装，所述半管节盾构通过所述过渡接头与所述顶管相联接。

2.根据权利要求1所述的顶管-半管节盾构兼容装置，其特征在于，所述安装组件包括管节运输装置、推进装置、臂杆装置；

所述管节运输装置用于将所述上管节和所述下管节运输到指定的位置；

所述推进装置带动相固定的所述上管节和所述下管节进行小范围的角度和/或位移的转换；

所述臂杆装置用于将所述上管节和所述下管节与所述推进装置相固定。

3.根据权利要求2所述的顶管-半管节盾构兼容装置，其特征在于，所述上管节和所述下管节的两侧分别设置为一侧高一侧低。

4.一种顶管-半管节盾构兼容装置的联接方法，应用于权利要求1至3中任一项所述的顶管-半管节盾构兼容装置，其特征在于，包括：

通过管节运输装置将下管节运输到指定位置，将所述下管节与推进装置相固定；

通过所述推进装置将所述下管节转换到预设的角度和位置，并将所述下管节与已有的管节相固定；

通过所述管节运输装置将与所述下管节配合设置的上管节运输到相应的位置，将所述上管节与推进装置相固定；

通过所述推进装置将所述下管节转换到对应的角度和位置，并将所述上管节分别与所述下管节和已有的管节相固定；

将所述上管节和所述下管节通过过渡接头与顶管相固定联接。

5.根据权利要求4所述的顶管-半管节盾构兼容装置的联接方法，其特征在于，所述通过管节运输装置将下管节运输到指定位置，将所述下管节与推进装置相固定的具体步骤包括：

将两侧的推进油缸回缩到底并转向前方，将小臂油缸完全伸出，使大臂和小臂成一直线，将所述下管节装入管节安装段的同时，将管节联接器拆除；

将小臂旋转一定角度，将管节安装油缸的头部伸出与所述下管节相联接。

6.根据权利要求5所述的顶管-半管节盾构兼容装置的联接方法，其特征在于，所述通过所述推进装置将所述下管节转换到预设的角度和位置，并将所述下管节与已有的管节相固定的具体步骤包括：

将所述管节安装油缸回缩，同时带动活动踏板一起回缩，并吊起所述下管节；

将大臂油缸回缩，在所述下管节到达下管节旋转中心时旋转90度，并将所述下管节上的下管节运输轮卸下；

将所述大臂油缸伸出至预设位置后，将所述管节安装油缸伸出，使所述下管节置于管节推进导轨上；

将底部推进油缸伸出，使所述下管节紧靠已有的管节，将所述下管节与已有的管节相固定。

7.根据权利要求4所述的顶管-半管节盾构兼容装置的联接方法，其特征在于，所述通过所述管节运输装置将与所述下管节配合设置的上管节运输到相应的位置，将所述上管节与推进装置相固定的具体步骤包括：

将上部推进油缸缩回，将后用摆动油缸转动至预定位置，将管节安装油缸旋转设定角度，并用螺栓固定；

将小臂伸直，在所述上管节进入管节安装段后再将所述小臂旋转至原有状态；

将大臂和所述小臂将管节安装油缸的头部转换到指定位置，并将所述管节安装油缸的头部插入所述上管节的孔中。

8.根据权利要求7所述的顶管-半管节盾构兼容装置的联接方法，其特征在于，所述通过所述推进装置将所述下管节转换到对应的角度和位置，并将所述上管节分别与所述下管节和已有的管节相固定的具体步骤包括：

将所述上管节升高至一定高度，将所述上管节上的上管节运输轮卸下；

将所述上管节移动至上管节旋转中心，并将其升高至可自由旋转的高度；

将所述上管节旋转一定角度后用大臂油缸将其移动到指定位置，并将管节安装油缸缩回一定距离；

将所述上管节与所述下管节进行固定。