CN108590745B - 盾构法隧道施工的运输方法及其运输结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种盾构法隧道施工的运输方法及其运输结构，该方法包括在隧道内底部的管片上铺设机车轨道，并使所述机车轨道的一端延伸至盾构车架内；在隧道内底部的管片上靠近所述机车轨道另一端处搭设π形件，并使所述π形件延伸至靠近工作井处，所述π形件的顶面形成有平面；利用行驶于所述π形件的平面之上的汽车将施工材料从工作井运输至隧道内；将所述汽车上的施工材料吊运至行驶于所述机车轨道之上的轨道机车上；利用所述轨道机车将施工材料运输至盾构车架内。本发明的有益效果为：将汽车运输与轨道机车运输的结合，发挥两种运输方式的优势，解决小净空大坡度工况下的运输难题。

Description

盾构法隧道施工的运输方法及其运输结构
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特指一种盾构法隧道施工的运输方法及其运输结构。
背景技术
目前，大直径盾构法隧道施工过程中隧道内运输方式主要分为轨道机车运输和汽车运输两种。
轨道机车通常为4-5节平板编组，其优势在于单次运输量大、占用空间小，但是由于其运输需要在隧道内铺设轨道，通常两组车辆共用同一轨道，机动性较差，且用于较大坡度(大于3％)的工况时容易发生溜车事故，安全性较低。
汽车与轨道机车相较，其单次运输量小但是机动性更好，总体运输效率更高，然而由于运输用汽车车辆的高度均超过3m，在盾构车架净空较小(小于3m)的工况下无法满足施工要求，且其运输通道必须为平面，无法在弧形的管片上运输。
随着城市地下空间不断的开发和利用，在地下公路交通建设中，浅覆土隧道逐渐饱和，深埋隧道逐渐增多，势必造成隧道坡度越来越大。而在盾构车架底部运输通道净空较小的工况下，将对隧道施工材料运输带来困难：汽车运输无法直接进入盾构车架段，而轨道机车在大坡度工况下不但运输效率低下，而且存在安全隐患。因此在小净空大坡度工况下施工如何选择隧道内水平运输方式成为影响工程安全与进度的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构法隧道施工的运输方法及其运输结构，可以解决小净空大坡度的工况下隧道施工材料难以运输的问题。
实现上述目的的技术方案是：
本发明提供了一种盾构法隧道施工的运输方法，包括：
在盾构车架内的底部的管片上铺设机车轨道，并使所述机车轨道的一端延伸出所述盾构车架；
在隧道内底部的管片上靠近所述机车轨道延伸出所述盾构车架的一端处搭设π形件，并使所述π形件延伸至靠近工作井处，所述π形件的顶面形成有平面；
利用行驶于所述π形件的平面之上的汽车将施工材料从工作井运输至隧道内；
将所述汽车上的施工材料吊运至行驶于所述机车轨道之上的轨道机车上；
利用所述轨道机车将施工材料运输至盾构车架内。
本发明的有益效果是，在工作井至隧道内的坡度较大的运输段中采用汽车运输、在隧道内净空较小的盾构车架运输段中采用轨道机车运输，从而实现了汽车运输和轨道机车运输的结合，发挥两者的优势，使小净空大坡度工况下的运输安全性好且效率高。
本发明盾构法隧道施工的运输方法的进一步改进在于，将所述汽车上的施工材料吊运至行驶于所述机车轨道之上的轨道机车上包括：
在隧道内底部的管片上铺设行车轨道，并使所述行车轨道的一端延伸至所述π形件的两侧、另一端延伸至所述机车轨道的两侧；
利用龙门吊行车将所述汽车上的施工材料吊运至所述轨道机车上。
本发明盾构法隧道施工的运输方法的进一步改进在于，在隧道内底部的管片上铺设行车轨道包括：
在隧道内底部的管片上间隔且可拆卸地设置牛腿，将轨道本体固定于所述牛腿之上。
本发明盾构法隧道施工的运输方法的进一步改进在于，所述龙门吊行车上对应所述行车轨道设有两对吊臂，所述运输方法还包括：
利用所述吊臂将对应的行车轨道远离所述盾构车架的部分吊运至靠近所述盾构车架的一端并安装，从而使得所述行车轨道随盾构推进而前进。
本发明盾构法隧道施工的运输方法的进一步改进在于，于所述π形件的两侧浇筑混凝土形成侧部平台，所述侧部平台的顶面与所述π形件的顶面相邻接从而扩大所述汽车行驶的平面。
本发明还提供了一种盾构法隧道施工的运输结构，包括：
铺设在盾构车架内的底部的管片上的机车轨道，所述机车轨道的一端延伸出所述盾构车架；
搭设在隧道内底部的管片上靠近所述机车轨道延伸出所述盾构车架的一端处的π形件，所述π形件延伸至工作井处，所述π形件的顶面形成有平面；
行驶于所述π形件的平面之上的汽车，通过所述汽车将施工材料从工作井运输至隧道内；
行驶于所述机车轨道之上的轨道机车，通过所述轨道机车将施工材料运输至盾构车架内；以及
设于所述隧道内、供将所述汽车上的施工材料吊运至所述轨道机车上的吊运装置。
本发明盾构法隧道施工的运输结构的进一步改进在于，所述吊运装置包括：
铺设在隧道内底部的管片上的行车轨道，所述行车轨道的一端延伸至所述π形件的两侧、另一端延伸至所述机车轨道的两侧；以及
行走于所述行车轨道之上的龙门吊行车，通过所述龙门吊行车将所述汽车上的施工材料吊运至所述轨道机车上。
本发明盾构法隧道施工的运输结构的进一步改进在于，所述行车轨道包括：
在隧道内底部的管片上间隔且可拆卸地设置的牛腿；以及
固定于所述牛腿之上的轨道本体。
本发明盾构法隧道施工的运输结构的进一步改进在于，所述龙门吊行车上对应所述行车轨道设有两对吊臂，通过所述吊臂将对应的行车轨道远离所述盾构车架的部分吊运至靠近所述盾构车架的一端并安装，从而使得所述行车轨道随盾构推进而前进。
本发明盾构法隧道施工的运输结构的进一步改进在于，还包括于所述π形件的两侧浇筑混凝土而形成的侧部平台，所述侧部平台的顶面与所述π形件的顶面相邻接从而扩大所述汽车行驶的平面。
附图说明
图1为本发明盾构法隧道施工的运输方法及其运输结构的示意图。
图2为图1中A-A面的剖视图。
图3为图1中B-B面的剖视图。
图4为图1中C-C面的剖视图。
图5为龙门吊行车及行车轨道的侧视图。
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。
参阅图1，本发明提供了一种盾构法隧道施工的运输方法，将汽车运输和轨道机车运输结合，以解决小净空大坡度工况下难以运输的问题。下面结合附图对本发明盾构法隧道施工的运输方法进行说明。
本发明盾构法隧道施工的运输方法包括以下步骤：
结合图1至图3所示，在靠近工作井的水平隧道内(即隧道内远离盾构车架90的一端)的底部管片上搭设π形件11，π形件11的顶面形成有供汽车10行驶的平面，且该π形件的底面与底部管片的上表面贴合，使其设置的稳定性更好。
在搭设好的π形件两侧区域浇筑混凝土形成侧部平台12，并使浇筑好的侧部平台12的标高与π形件11的标高一致，从而使侧部平台12顶面的平面与π形件11顶面的平面相邻接，扩大了汽车行驶平面的宽度，提升该隧道段内运输的效率。优选地，侧部平台12的一侧还设置围栏形成人行通道121。随着盾构向前推进，不断向前(即向图1中左方向，下同)搭设π形件11和浇筑混凝土，且π形件11的前端伸出未凝固混凝土13的浇筑段。
由于汽车10可行驶在π形件11和侧部平台12之上，利用汽车10将施工材料从工作井运输至隧道内，从而解决工作井至隧道的坡度大而难以运输的问题。其中，汽车10可以是斯泰尔管片运输车、橄榄浆车和/或其他运输车辆。
结合图1和图4所示，在隧道内的底部管片上铺设供轨道机车30行驶的机车轨道31，并使机车轨道31的前端延伸至盾构车架90内、后端靠近π形件11的前端设置，且优选为与π形件11的前端对接。随着盾构向前推进，将后端的机车轨道31拆卸并安装至其前端，从而使机车轨道31不断前进。
由于轨道机车30行驶在机车轨道31上，利用轨道机车30将已运输至隧道内的施工材料运输至盾构车架90内，从而解决盾构车架内净空小而难以运输的问题。
在一较佳的实施方式中，将位于前端的π形件11搭设至靠近盾构车架90处，使得轨道机车30的运输为短驳运输，从而提升运输效率；并根据施工情况减少轨道机车30的编组，从而节约施工成本。且进一步地，π形件11的前端到盾构车架90的距离适配于轨道机车30的长度。
结合图1、图3至图5所示，在隧道内的底部管片上铺设供龙门吊行车20行走的行车轨道21，行车轨道21的宽度大于π形件10的宽度和机车轨道31的宽度。行车轨道21的后端位于π形件11的前端的后方，使得龙门吊行车20可行走至π形件11的前端处吊运汽车10上的施工材料，且行车轨道21的前端到π形件11的前端的距离与轨道机车30的长度适配，使得龙门吊行车20可行走至轨道机车30的前端处将施工材料放置于轨道机车30上。
具体地，铺设行车轨道21包括：在底部管片上沿行车轨道21设置方向间隔地设置牛腿211，牛腿211具有一配耳，所述配耳上开设有连接孔，将所述配耳插入隧道内底部管片上的螺栓孔内并套于螺栓孔内的螺栓上，通过旋紧螺母使得所述配耳可拆卸地固定于管片上，然后将轨道本体212固定在牛腿211上。优选地，连接行车轨道21和隧道圆心的两条直线的夹角为51°，且牛腿211为预制的钢牛腿，经验算，钢牛腿与螺栓的连接安全系数可以达到2.0，保证龙门吊行车吊装及行走的安全。
利用龙门吊行车20将汽车10上的施工材料吊运至轨道机车30上。具体地，由于行车轨道21的后端位于π形件11的前端的后方，使得龙门吊行车20可行走至π形件11的前端处吊运汽车10上的施工材料，且由于行车轨道21的前端到π形件11的前端的距离与轨道机车30的长度适配，使得龙门吊行车20可行走至轨道机车30的前端处将施工材料放置于轨道机车30上。
龙门吊行车20包括：四个支撑柱201、固定于四个支撑柱顶部的主梁202、连接于侧面两个支撑柱201底部的加固杆203、设置于主梁202之上的起吊装置204、设于支撑柱201底部的脚轮205以及可水平旋转地铰接于所述支撑柱的两对吊臂。其中，脚轮205适配于行车轨道21。起吊装置204用于施工材料、π形件11和机车轨道31的吊运。吊臂206用于行车轨道21的吊运，通过所述吊臂将对应的行车轨道远离所述盾构车架的部分吊运至靠近所述盾构车架的一端并安装，从而使得所述行车轨道随盾构推进而前进。
每对吊臂206对应一条行车轨道21设置，且每对吊臂206中一个吊臂朝前设置于位于前侧的支撑柱、另一个吊臂朝后设置于位于后侧的支撑柱。每个吊臂包括铰接于支撑柱上的主杆2061、设于主杆下表面的起吊件2062、倾斜地连接于主杆和支撑柱上的拉杆2063以及设于主杆和支撑柱连接处的加劲板2064。其中，主杆2061通过铰接件连接于支撑柱上以使其可水平转动。起吊件2062用于吊运行车轨道21，随着盾构向前推进，将对应的行车轨道远离所述盾构车架的部分拆卸并利用向后伸出的吊臂的起吊件2062将其吊起，通过对应的主杆2061和拉杆2063水平旋转将该段行车轨道暂放在π形件11或者管片上，然后位于前侧的吊臂旋转以使对应的起吊件2062将暂放于箱涵或者管片上的行车轨道吊起，并再次旋转运至行车轨道21靠近盾构车架的一端，从而完成行车轨道的吊运，使行车轨道21随着盾构的推进向前移动。拉杆2063的一端设于主杆2061的上表面、另一端设于支撑柱201的上部，用于给主杆2061提供向上的拉力从而提升结构强度。加劲板2064为三角形板，其一侧边固定于主杆2061的下表面、另一侧边固定于支撑柱201的侧面，用于提升主杆2061和支撑柱201的连接强度。
下面结合附图对本发明盾构法隧道施工的运输结构进行说明。
参阅图1，本发明盾构法隧道施工的运输结构包括：搭设于隧道内管片之上的π形件11、铺设于隧道内管片之上的行车轨道21和机车轨道31、行驶于所述π形件之上的汽车10、行走于所述行车轨道之上的龙门吊行车20以及行驶于所述机车轨道之上的轨道机车30。
其中，结合图1至图3所示，π形件11搭设在靠近工作井的水平隧道内(即隧道内远离盾构车架90的一端)的底部管片上，π形件11的顶面形成有供汽车10行驶的平面，且该π形件的底面与底部管片的上表面贴合，使其设置的稳定性更好。
所述运输结构还包括通过在搭设好的π形件两侧区域浇筑混凝土形成的侧部平台12，侧部平台12的标高与π形件11的标高一致，从而使侧部平台12顶面的平面与π形件11顶面的平面邻接，扩大了汽车行驶平面的宽度，提升该隧道段内运输的效率。优选地，侧部平台12的一侧还设置围栏形成人行通道121。随着盾构向前推进，不断向前(即向图1中左方向，下同)搭设π形件11和浇筑混凝土，且π形件11的前端伸出未凝固混凝土13的浇筑段。
由于汽车10可行驶在π形件11和侧部平台12之上，通过汽车10将施工材料从工作井运输至隧道内，从而解决工作井至隧道的坡度大而难以运输的问题。其中，汽车10可以是斯泰尔管片运输车、橄榄浆车和/或其他运输车辆。
结合图1和图4所示，供轨道机车30行驶的机车轨道31铺设在隧道内的底部管片上，机车轨道31的前端延伸至盾构车架90内、后端靠近π形件11的前端设置，且优选为与π形件11的前端对接。随着盾构向前推进，通过将后端的机车轨道31拆卸并安装至其前端，从而使机车轨道31不断前进。
由于轨道机车30行驶在机车轨道31上，通过轨道机车30将已运输至隧道内的施工材料运输至盾构车架90内，从而解决盾构车架内净空小而难以运输的问题。
在一较佳的实施方式中，位于前端的π形件11搭设于靠近盾构车架90处，使得轨道机车30的运输为短驳运输，从而提升运输效率；并根据施工情况减少轨道机车30的编组，从而节约施工成本。且进一步地，π形件11的前端到盾构车架90的距离适配于轨道机车30的长度。
结合图1、图3至图5所示，供龙门吊行车20行走的行车轨道21铺设在隧道内的底部管片上，行车轨道21的宽度大于π形件10的宽度和机车轨道31的宽度。行车轨道21的后端位于π形件11的前端的后方，使得龙门吊行车20可行走至π形件11的前端处吊运汽车10上的施工材料，且行车轨道21的前端到π形件11的前端的距离与轨道机车30的长度适配，使得龙门吊行车20可行走至轨道机车30的前端处将施工材料放置于轨道机车30上。
具体地，行车轨道21包括牛腿211和轨道本体212。牛腿211在底部管片上沿行车轨道21设置方向间隔地设置，牛腿211具有一配耳，所述配耳上开设有连接孔，且所述配耳插入隧道内底部管片上的螺栓孔内并套于螺栓孔内的螺栓上，通过旋紧螺母使得所述配耳可拆卸地固定于管片上，轨道本体212固定在牛腿211上。优选地，连接行车轨道21和隧道圆心的两条直线的夹角为51°，且牛腿211为预制的钢牛腿，经验算，钢牛腿与螺栓的连接安全系数可以达到2.0，保证龙门吊行车吊装及行走的安全。
通过龙门吊行车20可将汽车10上的施工材料吊运至轨道机车30上。具体地，由于行车轨道21的后端位于π形件11的前端的后方，使得龙门吊行车20可行走至π形件11的前端处吊运汽车10上的施工材料，且由于行车轨道21的前端到π形件11的前端的距离与轨道机车30的长度适配，使得龙门吊行车20可行走至轨道机车30的前端处将施工材料放置于轨道机车30上。
龙门吊行车20包括：四个支撑柱201、固定于四个支撑柱顶部的主梁202、连接于侧面两个支撑柱201底部的加固杆203、设置于主梁202之上的起吊装置204、设于支撑柱201底部的脚轮205以及可水平旋转地铰接于所述支撑柱的两对吊臂。其中，脚轮205适配于行车轨道21。起吊装置204用于施工材料、π形件11和机车轨道31的吊运。吊臂206用于行车轨道21的吊运，通过所述吊臂将对应的行车轨道远离所述盾构车架的部分吊运至靠近所述盾构车架的一端并安装，从而使得所述行车轨道随盾构推进而前进。
每对吊臂206对应一条行车轨道21设置，且每对吊臂206中一个吊臂朝前设置于位于前侧的支撑柱、另一个吊臂朝后设置于位于后侧的支撑柱。每个吊臂包括铰接于支撑柱上的主杆2061、设于主杆下表面的起吊件2062、倾斜地连接于主杆和支撑柱上的拉杆2063以及设于主杆和支撑柱连接处的加劲板2064。其中，主杆2061通过铰接件连接于支撑柱上以使其可水平转动。起吊件2062用于吊运行车轨道21，随着盾构向前推进，将对应的行车轨道远离所述盾构车架的部分拆卸并利用向后伸出的吊臂的起吊件2062将其吊起，通过对应的主杆2061和拉杆2063水平旋转将该段行车轨道暂放在箱涵或者管片上，然后位于前侧的吊臂旋转以使对应的起吊件2062将暂放于箱涵或者管片上的行车轨道吊起，并再次旋转运至行车轨道21靠近盾构车架的一端，从而完成行车轨道的吊运，使行车轨道21岁盾构的推进向前移动。拉杆2063的一端设于主杆2061的上表面、另一端设于支撑柱201的上部，用于给主杆2061提供向上的拉力从而提升结构强度。加劲板2064为三角形板，其一侧边固定于主杆2061的下表面、另一侧边固定于支撑柱201的侧面，用于提升主杆2061和支撑柱201的连接强度。
本发明盾构法隧道施工的运输方法及其运输结构的有益效果为：
将汽车运输与轨道机车运输结合，发挥两种运输方式的优势，解决小净空大坡度工况下的运输难题，并进一步采用通过龙门吊行车将汽车上的运输材料吊运至轨道机车上，便于吊运。
通过将轨道机车运输段设为短驳运输，使得机动性好、效率较高的汽车运输段更长，不仅提升了总体运输效率还可减少轨道机车编组而节省成本。
通过龙门吊行车的吊臂吊运行车轨道和机车轨道，使得在运输施工材料的同时，轨道可随盾构推进不断向前移动。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种盾构法隧道施工的运输方法，其特征在于，包括：
在盾构车架内的底部的管片上铺设机车轨道，并使所述机车轨道的一端延伸出所述盾构车架；
在隧道内底部的管片上靠近所述机车轨道延伸出所述盾构车架的一端处搭设π形件，并使所述π形件延伸至靠近工作井处，所述π形件的顶面形成有平面；
利用行驶于所述π形件的平面之上的汽车将施工材料从工作井运输至隧道内；
将所述汽车上的施工材料吊运至行驶于所述机车轨道之上的轨道机车上；
利用所述轨道机车将施工材料运输至盾构车架内。
2.如权利要求1所述的盾构法隧道施工的运输方法，其特征在于，将所述汽车上的施工材料吊运至行驶于所述机车轨道之上的轨道机车上包括：
在隧道内底部的管片上铺设行车轨道，并使所述行车轨道的一端延伸至所述π形件的两侧、另一端延伸至所述机车轨道的两侧；
利用龙门吊行车将所述汽车上的施工材料吊运至所述轨道机车上。
3.如权利要求2所述的盾构法隧道施工的运输方法，其特征在于，在隧道内底部的管片上铺设行车轨道包括：
在隧道内底部的管片上间隔且可拆卸地设置牛腿，将轨道本体固定于所述牛腿之上。
4.如权利要求2所述的盾构法隧道施工的运输方法，其特征在于，所述龙门吊行车上对应所述行车轨道设有两对吊臂，所述运输方法还包括：
利用所述吊臂将对应的行车轨道远离所述盾构车架的部分吊运至靠近所述盾构车架的一端并安装，从而使得所述行车轨道随盾构推进而前进。
5.如权利要求1所述的盾构法隧道施工的运输方法，其特征在于，于所述π形件的两侧浇筑混凝土形成侧部平台，所述侧部平台的顶面与所述π形件的顶面相邻接从而扩大所述汽车行驶的平面。
6.一种用于实施如权利要求1所述的方法的盾构法隧道施工的运输结构，其特征在于，包括：
铺设在盾构车架内的底部的管片上的机车轨道，所述机车轨道的一端延伸出所述盾构车架；
搭设在隧道内底部的管片上靠近所述机车轨道延伸出所述盾构车架的一端处的π形件，所述π形件延伸至工作井处，所述π形件的顶面形成有平面；
行驶于所述π形件的平面之上的汽车，通过所述汽车将施工材料从工作井运输至隧道内；
行驶于所述机车轨道之上的轨道机车，通过所述轨道机车将施工材料运输至盾构车架内；以及
设于所述隧道内、供将所述汽车上的施工材料吊运至所述轨道机车上的吊运装置。
7.如权利要求6所述的盾构法隧道施工的运输结构，其特征在于，所述吊运装置包括：
铺设在隧道内底部的管片上的行车轨道，所述行车轨道的一端延伸至所述π形件的两侧、另一端延伸至所述机车轨道的两侧；以及
行走于所述行车轨道之上的龙门吊行车，通过所述龙门吊行车将所述汽车上的施工材料吊运至所述轨道机车上。
8.如权利要求7所述的盾构法隧道施工的运输结构，其特征在于，所述行车轨道包括：
在隧道内底部的管片上间隔且可拆卸地设置的牛腿；以及
固定于所述牛腿之上的轨道本体。
9.如权利要求7所述的盾构法隧道施工的运输结构，其特征在于，所述龙门吊行车上对应所述行车轨道设有两对吊臂，通过所述吊臂将对应的行车轨道远离所述盾构车架的部分吊运至靠近所述盾构车架的一端并安装，从而使得所述行车轨道随盾构推进而前进。
10.如权利要求6所述的盾构法隧道施工的运输结构，其特征在于，还包括于所述π形件的两侧浇筑混凝土而形成的侧部平台，所述侧部平台的顶面与所述π形件的顶面相邻接从而扩大所述汽车行驶的平面。
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