CN108316934A - 一种带拼装预制二次衬砌功能的盾构机 - Google Patents
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Abstract
一种带拼装预制二次衬砌功能的盾构机，以有效提高二次衬砌的施工效率，增加盾构隧道的防水性能和耐久性。盾构机包括壳体和设置于其内部的机内纵梁，机内纵梁上安装初期衬砌管片拼装机，初期衬砌管片拼装机可沿机内纵梁前后移动和绕机内纵梁圆周旋转。所述壳体末端以外设置由盾构机拖拽前移的后车架，后车架的末端固定连接后纵梁，后纵梁上安装二次衬砌管片拼装机，该二次衬砌管片拼装机可沿后纵梁前后移动和绕后纵梁旋转。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程技术，特别涉及一种带拼装预制二次衬砌功能的盾构机。
背景技术
近年来，随着各城市地铁的快速发展，盾构隧道得到了快速发展。而隧道工程处于地面以下，其所处的地下水环境，对隧道防水提出了很高的要求，通常要求达到一级防水要求，即滴水不漏。
现有盾构隧道防水设计与措施多遵循“以结构自防水为主，管片接缝防水为重点，多道设防”的原则。从隧道运营实践来看，盾构隧道管片自防水都能满足要求，管片接缝防水效果则不明显，少数位于饱水高水压地层隧道建成后出现明显的渗漏水，给隧道运营、设备防腐、管片耐久性造成了较大影响。
同时，隧道属于不可逆工程，属于生命线工程，其抵抗车辆撞击、爆炸、火灾等的能力远高于地上工程。现有盾构隧道只有一层管片，其抗爆、耐火等耐久性值得商榷。
近年来，为加强盾构隧道的防水，并提高其耐冲击、抗爆等性能，国内部分盾构隧道工程进行了设置二次衬砌尝试，但都是在隧道内安装模架现浇混凝土。现浇混凝土施工效率低、作业环境差，对前方盾构机施工、材料运输等干扰较大。同时，混凝土浇筑时，隧道拱部管片和混凝土之间的空气无法排除，造成该区域混凝土充填不密实，成为管片接缝渗漏地下水的聚集通道，严重时造成二次衬砌开裂渗水。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带拼装预制二次衬砌功能的盾构机，以有效提高二次衬砌的施工效率，增加盾构隧道的防水性能和耐久性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种带拼装预制二次衬砌功能的盾构机，盾构机包括壳体和设置于其内部的机内纵梁，机内纵梁上安装初期衬砌管片拼装机，初期衬砌管片拼装机可沿机内纵梁前后移动和绕机内纵梁圆周旋转，其特征是：所述壳体末端以外设置由盾构机拖拽前移的后车架，后车架的末端固定连接后纵梁，后纵梁上安装二次衬砌管片拼装机，该二次衬砌管片拼装机可沿后纵梁前后移动和绕后纵梁旋转。
本发明的有益效果是，在现有盾构机后车架增设后纵梁，在后纵梁安装二次衬砌管片拼装机，由二次衬砌管片拼装机独立拼装预制二次衬砌管片形成隧道二次衬砌结构，可有效提高隧道二次衬砌的施工效率，增加盾构隧道的防水性能；有效解决了目前现浇二次衬砌施工效率低、拱部混凝土填充不密实、对盾构机施工干扰大等缺点。
附图说明
本说明书包括如下八幅附图：
图1是本发明一种带拼装预制二次衬砌功能的盾构机的纵断面图；
图2是沿图1中Ⅰ－Ⅰ线的剖面图；
图3是沿图1中Ⅱ－Ⅱ线的剖面图；
图4是沿图1中Ⅲ－Ⅲ线的剖面图；
图5是本发明一种带拼装预制二次衬砌功能的盾构机的施工过程示意图；
图6沿图5中Ⅳ－Ⅳ线的剖面图；
图7沿图5中Ⅴ－Ⅴ线的剖面图；
图8是二次衬砌管片拼装连接示意。
图中示出构件和对应的标记：盾构机1、壳体2、机内纵梁3、初期衬砌管片拼装机4、盾尾刷5、后车架6、连接桥7、撑靴8、后纵梁9、环向连接件10、二次衬砌管片拼装机11、外环12、支座13、伸缩臂14、真空吸盘15、初期衬砌管片16、防排水层17、预制二次衬砌管片18、纵向螺栓孔19、手孔20、环向螺栓孔21、内环22、支撑滚筒组23、齿轮24、环形齿圈25、支撑架26。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明的一种带拼装预制二次衬砌功能的盾构机，盾构机1包括壳体2设置于其内部的机内纵梁3，机内纵梁3上安装初期衬砌管片拼装机4，初期衬砌管片拼装机4可沿机内纵梁3前后移动和绕机内纵梁3旋转。参照图5和图6，由初期衬砌管片拼装机4拼装初期衬砌管片16形成隧道初期衬砌结构。
参照图1和图4，所述壳体2末端以外设置由盾构机1拖拽前移的后车架6，后车架6的末端固定连接后纵梁9，后纵梁9上安装二次衬砌管片拼装机11，该二次衬砌管片拼装机11可沿后纵梁9前后移动和绕后纵梁9旋转。参照图5和图7，由二次衬砌管片拼装机11独立拼装预制二次衬砌管片18形成隧道二次衬砌结构，有效解决了目前现浇二次衬砌施工效率低、拱部混凝土填充不密实、对盾构机施工干扰大等缺点，可有效提高二次衬砌的施工效率，同时提高了盾构隧道的防水、防火、抗爆性能。
参照图4，所述二次衬砌管片拼装机11包括同轴的外环12、内环22，内环22与后纵梁9之间设置滑移支撑机构，外环12和内环22之间设置旋转及驱动机构，外环12外壁上通过支座13设置伸缩臂14，伸缩臂(14)外端安装真空吸盘15。沿后纵梁9前后移动调整纵向拼装位置，通过外环12的旋转调整环向拼装位置，由真空吸盘15吸取预制二次衬砌管片18，伸缩臂14前伸将预制二次衬砌管片18顶送到位。
参照图4，所述滑移支撑机构包括设置与后纵梁9四面侧壁相接触的支撑滚筒组23，支撑滚筒组23安装在支撑架26上，支撑架26固定装置在内环22内壁上。所述旋转及驱动机构由齿轮24和环形齿圈25构成，环形齿圈25固定设置在外环12的内壁上，与环形齿圈25相啮合的齿轮24周向间隔设置于内环22的外壁上，其中至少一个由电机驱动的主动齿轮。所述旋转及驱动机构也可以是周向间隔设置的摩擦轮，各摩擦轮与外环12的内壁和内环22的内壁相接触，至少一个摩擦轮为由电机驱动的主动轮。
参照图1和图3，所述后车架6的前端通过连接桥7与机内纵梁3的末端固定连接，后车架6上设置支撑于初期衬砌结构上的撑靴8。所述后车架6的末端设置环向连接件10，后纵梁9前端与环向连接件10固定连接。所述后车架6通常可由多个后车架单元纵向连接形成，各后车架单元分别安放控制室、压重、动力系统和冷却系统等。
参照图5、图6和图7，盾构机1进入地层施工，开挖前方土体后，盾构机1内的千斤顶向前伸出，安装在机内纵梁3上的初衬管片拼装机4，在壳体2的保护下，完成隧道初期衬砌管片16的拼装。
与此同时，在成型隧道后部，清除初期衬砌结构内表面的杂物并清洗干净，再沿隧道全周施工防排水层17。防排水层17可采用防排水板，也可使用喷涂的防水涂料。为适应隧道后期的不均匀沉降，当采用防排水板时，防排水板应有一定的冗余长度，即实际铺设长度应大于理论铺设长度(通常为单环管片宽度)，且搭接处做好密封处理。
防排水层17施工完成后，即可采用二衬管片拼装机11进行预制二次衬砌管片18的拼装。拼装时，二衬管片拼装机11适度对预制二次衬砌管片18进行径向挤压，保证预制二次衬砌管片18与防排水层17紧密贴合。二衬管片拼装机11可在后纵梁9上沿隧道轴线前后移动和旋转，以实现预制二次衬砌管片18与初期衬砌管片16的环缝、纵缝错开。
为实现隧道运营后对防排水层17的更换，解决当前盾构隧道管片防水措施无法更换的现状，预制二衬管片18在拼装时采用螺栓连接。参照图8，预制二次衬砌管片18设置纵向螺栓孔19、环向螺栓孔21和手孔20，以实现环向和纵向的连接。当需要更换防排水层17时，先拆除预制二次衬砌管片18的环向和纵向螺栓，进而拆除预制二次衬砌管片18。待更换防排水层17后，再拼装预制二次衬砌管片18，对更新后的防排水层进行固定保护。
以上所述只是用图解说明本发明一种带拼装预制二次衬砌功能的盾构机的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (7)
1.一种带拼装预制二衬功能的盾构机，盾构机(1)包括壳体(2)设置于其内部的机内纵梁(3)，机内纵梁(3)上安装初期衬砌管片拼装机(4)，初期衬砌管片拼装机(4)可沿机内纵梁(3)前后移动和绕机内纵梁(3)旋转，其特征是：所述壳体(2)末端以外设置由盾构机(1)拖拽前移的后车架(6)，后车架(6)的末端固定连接后纵梁(9)，后纵梁(9)上安装二次衬砌管片拼装机(11)，该二次衬砌管片拼装机(11)可沿后纵梁(9)前后移动和绕后纵梁(9)旋转。
2.如权利要求1所述的一种带拼装预制二衬功能的盾构机，其特征是：所述二次衬砌管片拼装机(11)包括同轴的外环(12)、内环(22)，内环(22)与后纵梁(9)之间设置滑移支撑机构，外环(12)和内环(22)之间设置旋转及驱动机构，外环(12)外壁上通过支座(13)设置伸缩臂(14)，伸缩臂(14)外端安装真空吸盘(15)。
3.如权利要求2所述的一种带拼装预制二衬功能的盾构机，其特征是：所述滑移支撑机构包括设置与后纵梁(9)四面侧壁相接触的支撑滚筒组(23)，支撑滚筒组(23)安装在支撑架(26)上，支撑架(26)固定装置在内环(22)内壁上。
4.如权利要求2所述的一种带拼装预制二衬功能的盾构机，其特征是：所述旋转及驱动机构由齿轮(24)和环形齿圈(25)构成，环形齿圈(25)固定设置在外环(12)的内壁上，与环形齿圈(25)相啮合的齿轮(24)周向间隔设置于内环(22)的外壁上，其中只少一个由电机驱动。
5.如权利要求1所述的一种带拼装预制二衬功能的盾构机，其特征是：所述后车架(6)的前端通过连接桥(7)与机内纵梁(3)的末端固定连接，后车架(6)上设置支撑于初期衬砌结构上的撑靴(8)。
6.如权利要求3所述的一种带拼装预制二衬功能的盾构机，其特征是：所述后车架(6)由多个后车架单元纵向连接形成。
7.如权利要求1所述的一种带拼装预制二衬功能的盾构机，其特征是：所述后车架(6)的末端设置环向连接件(10)，后纵梁(9)前端与环向连接件(10)固定连接。
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