CN108661666A - 一种矩形半管节盾构管节的拼装方法及其专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矩形半管节盾构管节的拼装方法，提供上下相对拼装并形成一个管节组合单元的两个矩形半管节和一种管节拼装设备；该拼装方法首先将半管节运送至半管节拼装处的活动底板处；然后后撤活动底板，固定下半管节和下半管节拼装油缸，提升并调整下半管节后驱动下半管节到安装位置，将下半管节与前一管节组合单元固定；再将运送到位的上半管节与上半管节拼装油缸固定，顶升并调整上半管节到下半管节正上方，将上半管节与下半管节及前一管节组合单元相固定完成管节组合单元的拼装；最后后撤管节拼装设备，重复上一步骤，直至完成整个盾构管节的拼装。本发明半管节盾构施工方便，简化了拼装流程，加快了施工进度、提高了施工的安全系数。

Description

一种矩形半管节盾构管节的拼装方法及其专用设备

技术领域

本发明属于非开挖中的盾构施工领域，是一种全新的可用于矩形大断面盾构的施工，具体涉及一种矩形半管节盾构管节的拼装方法及其专用设备。

背景技术

2015年8月《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》指出：“地下综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。我国正处在城镇化快速发展时期，地下基础设施建设滞后。推进城市地下综合管廊建设，统筹各类市政管线规划、建设和管理，解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题，有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观、促进城市集约高效和转型发展，有利于提高城市综合承载能力和城镇化发展质量，有利于增加公共产品有效投资、拉动社会资本投入、打造经济发展新动力。”

为了落实和执行国务院办公厅的指导意见，构筑大断面地下综合管廊、地下人行和车行通道等是减少反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题的必然环节。然而，目前在综合地下管廊的建设中采用非开挖施工的多为圆形断面的管道，即使有些矩形断面的管道也多采用顶管施工。但是，大断面矩形管道若采用顶管施工，且顶距都不太长，仅在百米左右，构筑矩形大断面盾构的困难、管节拼装过程复杂、施工进度缓慢、安全度不高。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明提供一种矩形半管节盾构管节的拼装方法及其专用设备，克服了以往的半管节盾构施工存在的构筑矩形大断面盾构的困难，避免了以往的半管节盾构施工所存在的管节拼装过程复杂、施工进度缓慢、安全度不高等缺陷。

为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

一种矩形半管节盾构管节的拼装方法，提供上下相对拼装并形成一个管节组合单元的两个矩形半管节和一种管节拼装设备；所述拼装方法包括以下步骤：

S1.半管节运输：将半管节从外部运送至半管节拼装处的活动底板处；

S2.下半管节安装：盾构推进油缸驱动活动底板向后滑动，将下半管节与下半管节拼装油缸的驱动端固定，提升并调整下半管节到安装空间上方，再驱动下半管节下降至管节基准轨道上，然后松开下半管节与下半管节拼装油缸之间的连接，复位下半管节拼装油缸，利用下方及两侧的盾构推进油缸顶推下半管节，将下半管节与前一管节组合单元相固定；

S3.上半管节安装：将进入活动底板处的上半管节与上半管节拼装油缸的驱动端固定，顶升上半管节，调整上半管节到安装完成的下半管节正上方，松开下半管节与下半管节拼装油缸之间的连接，利用上方及两侧的盾构推进油缸顶推上半管节使之与下半管节对齐，将上半管节与下半管节相连接，并将上半管节与前一管节组合单元相固定，完成一个管节组合单元的拼装；

S4.完成整个盾构管节拼装：后撤管节拼装设备一个管节组合单元距离后，依次重复上述操作，如此往复，直至完成整个盾构管节的拼装。

进一步地，所述步骤S1半管节运输还包括S11安装运输轮：所述运输轮包括支撑轴、与支撑轴固定连接的固定板和设于支撑轴两端的滚轮，将运输轮安装在上半管节或下半管节的底部，利用上半管节和下半管节的自身的链接孔与运输轮的固定板固定，使运输轮承担运输车的作用。

进一步地，所述步骤S2下半管节安装还包括拆S21除运输轮：在下半管节拼装油缸提升下半管节后拆除下半管节底部的运输轮。

进一步地，所述步骤S3上半管节安装还包括S31拆除运输轮：在上半管节拼装油缸顶升上半管节后拆除上半管节底部的运输轮。

进一步地，所述步骤S2下半管节安装还包括S22铺设隧道内轨道：在下半管节与前一管节组合单元相固定后在该下半管节上铺设隧道内轨道，并将铺设的隧道内轨道与前一管节组合单元的隧道内轨道拼接固定。

一种管节拼装设备，所述管节拼装设备设有矩形壳体、管节基准轨道、盾构推进油缸、固定底板、活动底板和管节拼装机构，所述管节基准轨道设置在壳体底板内壁前端，所述盾构推进油缸固定设置在壳体内壁后端，所述固定底板固定设置在位于壳体底板上的盾构推进油缸的上方，固定底板与底壁平行，所述活动底板位于管节基准轨道正上方，活动底板滑动搭接固定底板上，活动底板前端下表面与壳体底板上的盾构推进油缸的活塞杆固定连接，所述管节拼装机构中部设有用于驱动半管节向上运动的上半管节拼装油缸和驱动半管节上下运动的下半管节拼装油缸，两端设有水平的连接臂，两端的所述连接臂分别与壳体左右内壁铰接，两连接臂为水平状，所述管节拼装机构在铰接处可拆卸，且一端拆卸后的管节拼装结构绕另一铰接处可水平转动。

进一步地，所述管节拼装机构中部设有竖直的方管状机架，所述上半管节拼装油缸安装在机架内，所述下半管节拼装油缸设有两个，两下半管节拼装油缸对称安装在机架的两侧，两个所述连接臂固定位于机架的另两个侧面，两个下半管节拼装油缸的活塞杆下端通过联结桥固定连接，上半管节拼装油缸的活塞杆上端及联结桥下端均设有定位和固定半管节片用的联结板。

进一步地，所述壳体的两侧壁固定设有与壳体侧壁垂直的固定梁，所述固定梁前端固定设有与侧壁平行且为水平的大臂导向支承方管，所述大臂导向支承方管内设有可滑动的大臂和固定设有与大臂一端固定连接且用于驱动大臂沿大臂导向支承方管内壁滑动的大臂伸缩油缸，所述连接臂为方管结构，连接臂内设有小臂，所述大臂与小臂铰接，所述连接臂通过小臂和大臂与壳体内壁铰接。

进一步地，所述小臂在连接臂内可滑动，所述小臂在连接臂内部设有腰形孔，连接臂在腰形孔处对应设有螺栓孔，所述所述小臂与连接臂通过穿插在腰形孔及螺栓孔内的连接螺栓连接，其中一所述的小臂上固定安装有小臂移动油缸，所述小臂移动油缸的活塞杆与该小臂滑动连接的连接臂固定连接。

进一步地，所述壳体两侧壁上的大臂导向支承方管高度不同，与位于较高的大臂导向支承方管内的大臂伸缩油缸固定连接的大臂为直角状曲臂结构，设有水平段和竖直段，水平段与大臂伸缩油缸固定连接，竖直段与小臂铰接，与另一大臂伸缩油缸固定连接的大臂为水平设置，且两大臂与两小臂的铰接处位于同一水平面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明半管节盾构施工方便，简化了拼装流程，加快了施工进度、提高了施工的安全系数。本发明管节拼装设备结构设计合理、使用方便，安全性能好，降低了劳动强度，提高了拼装效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

附图说明

图1为本发明的管节拼装设备结构示意图。

图2为本发明的管节拼装机构结构示意图。

图3为本发明的管节拼装机构另一方向视图。

图4为本发明运输轮安装方式图。

图5为本发明矩形半管节盾构管节的拼装过程示意图一。

图6为本发明矩形半管节盾构管节的拼装过程示意图二。

图7为本发明矩形半管节盾构管节的拼装过程示意图三。

图8为本发明矩形半管节盾构管节的拼装过程示意图四。

图9为本发明矩形半管节盾构管节的拼装过程示意图五。

图10为本发明矩形半管节盾构管节的拼装过程示意图六。

图11为本发明矩形半管节盾构管节的拼装过程示意图七。

图中各标号和对应的名称为：

1管节组合单元，1a下半管节，1b上半管节，2盾尾刷，3盾尾注浆通道，4隧道内轨道，5壳体，6管节基准轨道，7管节拼装机构，8活动底板，9活动轨道，10盾构推进油缸，11连接插销，12大臂，13大臂导向支承方管，14固定底板，15大臂伸缩油缸，16固定梁，17小臂，18小臂移动油缸，19下半管节拼装油缸，20机架，21上半管节拼装油缸，22连接臂，23连接螺栓，24联结桥，25联结板，26运输轮，26a支撑轴，26b固定板，26B固定板26c滚轮。

具体实施方式

一种管节拼装设备，如图1-3所示，该管节拼装设备主要由矩形壳体5、盾尾刷2、盾尾注浆通道3、管节基准轨道6、盾构推进油缸10、固定底板14、活动底板8和管节拼装机构7组成。其中，盾尾注浆通道3设置在壳体5前方，并与壳体5前端面固定连接，盾尾刷2固定连接在盾尾注浆通道3的下方，管节基准轨道6设置在壳体5底板的内壁前端，管节基准轨道6是确保每环新拼装的管节处于设计要求的高程上，盾构推进油缸10固定设置在壳体5内壁后端(壳体5左右侧壁及壳体5上内壁的盾构推进油缸10图中未示出)，固定底板14设置在位于壳体5底板上的盾构推进油缸10的上方，固定底板14与底板平行，活动底板8位于管节基准轨道6正上方，活动底板8滑动搭接在固定底板14上，活动底板上表面固定安装有活动轨道9，活动底板8前端下表面与壳体5底板上的盾构推进油缸10的活塞杆固定连接。壳体5两侧壁设有与壳体侧壁垂直的固定梁16，固定梁16前端固定设有与侧壁平行且为水平的大臂导向支承方管，大臂导向支承方管内设有可滑动的大臂12和固定设有与大臂12一端固定连接且用于驱动大臂12沿大臂导向支承方管内壁滑动的大臂伸缩油缸15。管节拼装机构7设有机架20、上半管节拼装油缸21、下半管节拼装油缸19、机架20为竖直放置的的方管状结构，上半管节拼装油缸21采用双级缸，安装在机架20内部，用于驱动上半管节1b向上运动；下半管节拼装油缸19对称安装在机架20的前后侧，用于驱动下半管节1a上下运动；两个下半管节拼装油缸19的活塞杆下端在机架20下方通过联结桥24固定连接，上半管节拼装油缸21的活塞杆上端及联结桥24下端均设有定位和固定半管节片用的联结板25，联结板25中心设有凸起的定位轴，联结板25在定位轴两侧设有固定孔。机架20的左右侧分别焊接有水平的方管状连接臂22，左右连接臂22内对应滑动连接有左右小臂17，两小臂17在两连接臂22内部设有前后贯穿的腰形孔，两连接臂22在腰形孔对应部位设有贯穿的限位螺栓孔，两小臂17通过穿插在螺栓孔与腰形孔内的连接螺栓23与两连接臂22连接。左小臂17在左连接臂22外侧固定安装有小臂移动油缸18，油缸的活塞杆与左连接臂22固定连接。两侧的小臂17与对应侧的大臂12通过连接插销11铰接，且铰接处可拆卸，其中一端拆卸后整个管节拼装结构绕另一铰接处可水平转动。为了便于两端高度不同的半管节的安装，位于壳体5两侧壁上的大臂导向支承方管高度对应设置成不等高，与位于较高的大臂导向支承方管内的大臂伸缩油缸15固定连接的大臂12采用直角状的曲臂结构，其水平段在大臂导向支承方管内与大臂伸缩油缸15固定连接，竖直段与小臂17铰接，另一大臂12为水平设置，同时保证两大臂12与两小臂17的铰接处保持在同一水平面上。

一种矩形半管节盾构管节的拼装方法，其拼装方法为：首先在上下半管节底部安装运输轮26，安装方式和运输轮结构如图4所示，其中，运输轮26由支撑轴26a、与支撑轴26a固定连接的固定板26b、26B(上半管节和下半管节的运输轮固定板采用不同结构)和设于支撑轴26a两端的滚轮26c组成，安装时利用上半管节1b和下半管节1a的自身的链接孔与运输轮26的固定板26b或固定板26B固定；如图5-10所示，然后按上下半管节的安装顺序先后将下半管节1a与上半管节1b运送到半管节拼装处的活动底板8处，为保证半管节顺利进入到活动底板8处，可将管节拼装设备上一端的大臂12与小臂17的连接插销11拆下，将管节拼装机构7转到壳体5一侧，下半管节1a到位后，底部的盾构推进油缸10驱动活动底板8向后滑动，露出下半管节1a安装空间，调整管节拼装机构7位置状态，将下半管节1a与下半管节拼装油缸19的驱动端固定，利用下半管节拼装油缸19提升下半管节1a，再拆除运输轮26，通过转动管节拼装机构7重新连接拆卸后的连接插销11，通过大臂伸缩油缸15驱动大臂12伸缩及通过小臂移动油缸18驱动机架20移动，将下半管节1a调整到安装空间上方，再驱动下半管节1a下降至管节基准轨道6上，然后松开下半管节1a与下半管节拼装油缸19之间的连接，复位下半管节拼装油缸19，利用下方及两侧的盾构推进油缸10顶推下半管节1a贴紧迁移关节组合单元，再将下半管节1a与前一管节组合单元1相固定，在下半管节1a与前一管节组合单元1相固定后在该下半管节1a上铺设隧道内轨道4，并将铺设的隧道内轨道4与前一管节组合单元1的隧道内轨道4拼接固定；接着，同下半管节1a安装类似，将进入活动底板8处的上半管节1b与上半管节拼装油缸21的驱动端固定，顶升上半管节1b，拆除运输轮26，调整上半管节1b到安装完成的下半管节1a正上方，松开上半管节1b与上半管节拼装油缸21之间的连接，利用上方及两侧的盾构推进油缸10顶推上半管节1b使之与下半管节1a对齐，将上半管节1b与下半管节1a相固定连接，并将上半管节1b与前一管节组合单元1相固定连接，即完成一个管节组合单元1的拼装；结束一个管节组合单元1拼装后，后撤管节拼装设备一个管节组合单元1的距后，依次重复上述操作，如此往复，直至完成整个盾构管节的拼装。

本发明本发明半管节盾构施工方便，简化了拼装流程，加快了施工进度、提高了施工的安全系数。本发明管节拼装设备结构设计合理、使用方便，安全性能好，降低了劳动强度，提高了拼装效率。另外，通过在半管节底部安装运输轮，巧妙地利用管节自身做运输工具，在狭小的隧道空间里，解决了半管节运输的难题。

本发明不局限于上述具体的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矩形半管节盾构管节的拼装方法，其特征在于，提供上下相对拼装并形成一个管节组合单元的两个矩形半管节和一种管节拼装设备；所述拼装方法包括以下步骤：

S1.半管节运输：将半管节从外部运送至半管节拼装处的活动底板处；

S2.下半管节安装：盾构推进油缸驱动活动底板向后滑动，将下半管节与下半管节拼装油缸的驱动端固定，提升并调整下半管节到安装空间上方，再驱动下半管节下降至管节基准轨道上，然后松开下半管节与下半管节拼装油缸之间的连接，复位下半管节拼装油缸，利用下方及两侧的盾构推进油缸顶推下半管节，将下半管节与前一管节组合单元相固定；

S3.上半管节安装：将进入活动底板处的上半管节与上半管节拼装油缸的驱动端固定，顶升上半管节，调整上半管节到安装完成的下半管节正上方，松开下半管节与下半管节拼装油缸之间的连接，利用上方及两侧的盾构推进油缸顶推上半管节使之与下半管节对齐，将上半管节与下半管节相连接，并将上半管节与前一管节组合单元相固定，完成一个管节组合单元的拼装；

S4.完成整个盾构管节拼装：后撤管节拼装设备一个管节组合单元距离后，依次重复上述操作，直至完成整个盾构管节的拼装。

2.根据权利要求1所述的一种矩形半管节盾构管节的拼装方法，其特征在于，所述步骤S1半管节运输还包括S11安装运输轮：所述运输轮包括支撑轴、与支撑轴固定连接的固定板和设于支撑轴两端的滚轮，将运输轮安装在上半管节或下半管节的底部，利用上半管节和下半管节的自身的链接孔与运输轮的固定板固定，使运输轮承担运输车的作用。

3.根据权利要求2所述的一种矩形半管节盾构管节的拼装方法，其特征在于，所述步骤S2下半管节安装还包括S21拆除运输轮：在下半管节拼装油缸提升下半管节后拆除下半管节底部的运输轮。

4.根据权利要求2所述的一种矩形半管节盾构管节的拼装方法，其特征在于，所述步骤S3上半管节安装还包括S31拆除运输轮：在上半管节拼装油缸顶升上半管节后拆除上半管节底部的运输轮。

5.根据权利要求1所述的一种矩形半管节盾构管节的拼装方法，其特征在于，所述步骤S2下半管节安装还包括S22铺设隧道内轨道：在下半管节与前一管节组合单元相固定后在该下半管节上铺设隧道内轨道，并将铺设的隧道内轨道与前一管节组合单元的隧道内轨道拼接固定。

6.一种用于权利要求1所述的矩形半管节盾构管节的拼装方法中专用的管节拼装设备，其特征在于，所述管节拼装设备设有矩形壳体、管节基准轨道、盾构推进油缸、固定底板、活动底板和管节拼装机构，所述管节基准轨道设置在壳体底板内壁前端，所述盾构推进油缸固定设置在壳体内壁后端，所述固定底板固定设置在位于壳体底板上的盾构推进油缸的上方，固定底板与底壁平行，所述活动底板位于管节基准轨道正上方，活动底板滑动搭接固定底板上，活动底板前端下表面与壳体底板上的盾构推进油缸的活塞杆固定连接，所述管节拼装机构中部设有用于驱动半管节向上运动的上半管节拼装油缸和驱动半管节上下运动的下半管节拼装油缸，两端设有水平的连接臂，两端的所述连接臂分别与壳体左右内壁铰接，两连接臂为水平状，所述管节拼装机构在铰接处可拆卸，且一端拆卸后的管节拼装结构绕另一铰接处可水平转动。

7.根据权利要求6所述的一种管节拼装设备，其特征在于，所述管节拼装机构中部设有竖直的方管状机架，所述上半管节拼装油缸安装在机架内，所述下半管节拼装油缸设有两个，两下半管节拼装油缸对称安装在机架的两侧，两个所述连接臂固定位于机架的另两个侧面，两个下半管节拼装油缸的活塞杆下端通过联结桥固定连接，上半管节拼装油缸的活塞杆上端及联结桥下端均设有定位和固定半管节片用的联结板。

8.根据权利要求7所述的一种管节拼装设备，其特征在于，所述壳体的两侧壁固定设有与壳体侧壁垂直的固定梁，所述固定梁前端固定设有与侧壁平行且为水平的大臂导向支承方管，所述大臂导向支承方管内设有可滑动的大臂和固定设有与大臂一端固定连接且用于驱动大臂沿大臂导向支承方管内壁滑动的大臂伸缩油缸，所述连接臂为方管结构，连接臂内设有小臂，所述大臂与小臂通过连接插销铰接，所述连接臂通过小臂和大臂与壳体内壁铰接。

9.根据权利要求8所述的一种管节拼装设备，其特征在于，所述小臂在连接臂内可滑动，所述小臂在连接臂内部设有腰形孔，连接臂在腰形孔处对应设有螺栓孔，所述小臂与连接臂通过穿插在腰形孔及螺栓孔内的连接螺栓连接，其中一所述的小臂上固定安装有小臂移动油缸，所述小臂移动油缸的活塞杆与该小臂滑动连接的连接臂固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种管节拼装设备，其特征在于，所述壳体两侧壁上的大臂导向支承方管高度不同，与位于较高的大臂导向支承方管内的大臂伸缩油缸固定连接的大臂为直角状曲臂结构，设有水平段和竖直段，水平段与大臂伸缩油缸固定连接，竖直段与小臂铰接，与另一大臂伸缩油缸固定连接的大臂为水平设置，且两大臂与两小臂的铰接处位于同一水平面。