CN110985036B - 一种泥水盾构泥浆管路延伸装置及延伸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泥水盾构泥浆管路延伸装置及延伸方法，解决了现有技术中泥浆管路延伸装置使用不灵活、使用寿命短的问题。本发明包括依次连接的盾构机泥浆硬管、泥浆软管、行走架泥浆硬管和隧道泥浆硬管，所述行走架泥浆硬管通过行走机构活动设置在拖车上，泥浆软管通过滑动件活动设置在拖车上，拖车上还设有用于吊装泥浆硬管的泥浆管吊机。本发明采用一个结构简单的行走架，沿设置在拖车侧面的轨道运动，减少了拖车空间的占用；泥浆软管不与拖车直接接触，软管外层不会发生磨损，延长泥浆软管使用寿命。此外，本发明的泥水盾构泥浆管路延伸装置不受隧道转弯半径的限制且适用于大小直径泥水盾构，结构简单，操作灵活，适用范围广，维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及泥水盾构技术领域，特别是指一种泥水盾构泥浆管路延伸装置及延伸方法。
背景技术
随着盾构机制造水平和盾构施工技术的快速发展，采用盾构机施工的隧道工程越来越多。泥水盾构是盾构机的一种，具有掘进速度快、地表沉降控制精度高以及对开挖面周边土体干扰小等优点，被广泛地用于高水压、浅覆土及不稳定地层隧道的开挖。泥浆管路是泥水盾构排渣的唯一通路，由于泥浆管路要求耐磨性好、承压能力强，所以泥浆管路多采用钢质无缝钢管制作。泥浆管路分为两部分，一部分固定安装在盾构机上，一部分固定安装在隧道管片内壁上，两部分管路需要连接起来才能构成一个完整的泥浆循环系统。但是，盾构机是不断向前推进的，而安装在隧道管片内壁上的泥浆管又不能跟随盾构机前进，这就需要在盾构机泥浆管路和隧道泥浆管路之间设计一个泥浆管路延伸装置。
现有技术主要有两种：一种是采用油缸式的伸缩管，如申请号为201910416988.2的一种盾构机管延伸装置及隧道内泥浆管道接驳方法，这种技术的密封结构复杂，机械结构制造精度要求高，造价高且易损坏，损坏后更换密封的工作也非常复杂，在小转弯半径隧道施工中易出现卡套。另一种是在盾构机泥浆硬管和隧道泥浆硬管之间加入两根长软管，采用一个半圆形托架将泥浆软管立起来，盾构机向前掘进时，泥浆软管和半圆形托架相对于拖车向后运动，当盾构机向前推进距离达到一个换管行程后，断开泥浆软管和隧道硬管的连接，泥浆软管和半圆形托架被固定在拖车前部的卷扬机拖回到拖车前部，然后在泥浆软管末端和隧道硬管间接入新的泥浆硬管，这种技术在超大直径泥水盾构中应用时会受限于泥浆软管的曲率半径，因为随着泥浆软管通径的增大，其最小弯曲半径也会增大，就会导致半圆形托架和拖车尺寸的增大，另外，泥浆软管和半圆形托架之间存在滑动摩擦，影响泥浆软管使用寿命。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种泥水盾构泥浆管路延伸装置及延伸方法，解决了现有技术中泥浆管路延伸装置使用不灵活、使用寿命短的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种泥水盾构泥浆管路延伸装置，包括依次连接的盾构机泥浆硬管、泥浆软管、行走架泥浆硬管和隧道泥浆硬管，所述行走架泥浆硬管通过行走机构活动设置在拖车上，泥浆软管通过滑动件活动设置在拖车上，拖车上还设有用于吊装泥浆硬管的泥浆管吊机。
所述拖车的一侧设有行走轨道，行走机构在驱动装置的作用下沿行走轨道运动；所述泥浆软管通过滑动件限位在拖车的顶部平台上，且滑动件与拖车的顶部平台滑动连接。
所述行走轨道包括设置在拖车上部的上滑轨和设置在拖车下部的下滑轨；上滑轨与下滑轨相对应且均与行走机构相配合。
所述行走机构包括行走架和设置在行走架上的驱动装置，行走架顶部设有上行走轮和上限位轮，上行走轮和上限位轮分别与上滑轨相配合；行走架底部设有下行走轮和下限位轮，下行走轮和下限位轮分别与下滑轨相配合；所述驱动装置带动行走架沿上滑轨与下滑轨运动。
所述驱动装置为驱动马达，驱动马达的输出端设有主动齿轮，主动齿轮与设置在上滑轨和/或下滑轨上的齿条相配合。
所述泥浆软管成U型设置在拖车的顶部平台上，拖车的顶部平台上设有防止泥浆软管从右侧滑出的右侧限位板和防止泥浆软管从左侧滑出的左侧限位板；拖车的顶部平台上还设有弧形限位板，弧形限位板位于泥浆软管的内弧侧。
所述滑动件包括抱箍和滑动块，抱箍铰接在滑动块上且紧固在泥浆软管上，滑动块滑动设置在拖车的顶部平台上。
所述行走架泥浆硬管通过微调装置连接在行走机构上，微调装置带动行走架泥浆硬管相对行走机构运动。
所述微调装置包括固定座和活动座，固定座固定设置在行走机构的行走架上，活动座通过伸缩油缸与固定座相连接，行走架泥浆硬管连接在活动座上。
一种泥水盾构泥浆管路延伸装置的延伸方法，包括如下步骤：
S1：开始下一个掘进周期前，盾构机泥浆硬管、泥浆软管、行走架泥浆硬管及隧道泥浆硬管依次连接，盾构机泥浆硬管、泥浆软管、行走架泥浆硬管及隧道泥浆硬管均位于初始状态；
S2：盾构机向前掘进时，盾构机带动拖车和盾构机泥浆硬管向前运动，行走机构、行走架泥浆硬管及隧道泥浆硬管相对隧洞保持静止，且相对于拖车向后运动；泥浆软管与盾构机泥浆硬管相连接的一端被拉动，泥浆软管在滑动件的用下沿拖车滑动；
S3：当盾构机向前掘进一定行程，盾构机停机进行管片拼装时，断开行走架泥浆硬管与隧道泥浆硬管的连接，行走架在驱动马达的作用下沿行走轨道移动到拖车前部，同时将行走架泥浆硬管和泥浆软管拖回到初始位置，使行走架泥浆硬管和隧道泥浆硬管之间形成一个安装空隙；
S4：启动泥浆管吊机，将新的泥浆硬管吊运至行走架泥浆硬管和隧道泥浆硬管之间的安装空隙，然后将新的泥浆硬管分别与行走架泥浆硬管和隧道泥浆硬管对接，实现泥浆管路的延伸。
本发明有效利用了动滑轮和相对运动原理，在盾构机向前推进时，行走架、行走架泥浆硬管、与行走架连接的泥浆软管固定端、隧道泥浆硬管绝对静止但相对于拖车向后运动，当盾构机向前推进距离达到一定行程时，断开行走架泥浆硬管与隧道泥浆硬管的连接，行走架将行走架泥浆硬管和泥浆软管固定端拖回到初始位置，在行走架泥浆硬管和隧道泥浆硬管间行成一个空隙，将新的泥浆硬管接入行走架泥浆硬管和隧道泥浆硬管之间，进而实现泥浆管路的快速、安全延伸，提高泥浆硬管的对接效率。本发明采用一个结构简单的行走架，沿设置在拖车侧面的轨道运动，减少了拖车空间的占用；泥浆软管合理地布置在拖车顶部平台上并通过滑动抱箍在拖车顶部平台上滑动，泥浆软管不与拖车直接接触，软管外层不会发生磨损，延长泥浆软管使用寿命。此外，本发明的泥水盾构泥浆管路延伸装置不受隧道转弯半径的限制且适用于大小直径泥水盾构，结构简单，操作灵活，适用范围广，维护方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体主视示意图。
图2为本发明整体俯视示意图。
图3为本发明在隧道内截面示意图。
图4为行走轨道结构示意图。
图5为行走机构结构示意图。
图6为微调装置结构示意图。
图7为滑动件结构示意图。
图8为本发明处于初始位置状态示意图。
图9为本发明处于一个行程终止位置状态示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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付出创造性劳动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。
如图1~3所示，实施例1，一种泥水盾构泥浆管路延伸装置，包括依次连接的盾构机泥浆硬管3、泥浆软管4、行走架泥浆硬管5和隧道泥浆硬管7，所述行走架泥浆硬管5通过行走机构2活动设置在拖车13上，行走机构能相对拖车移动，带动行走架泥浆硬管5进行同步运动。泥浆软管4通过滑动件8活动设置在拖车13上，即在滑动件的作用下，泥浆软管能相对拖车滑动且不与拖车直接接触，减小对泥浆软管外层的磨损。拖车13上还设有用于吊装泥浆硬管的泥浆管吊机12，当完成一个掘进周期，需要对泥浆硬管进行同步拼接时，通过泥浆管吊机将新的泥浆硬管吊运至需要安装的位置，便于新的泥浆硬管的拼接、延伸。
进一步，如图7所示，所述拖车13的一侧设有行走轨道1，行走机构2在驱动装置的作用下沿行走轨道1运动，带动行走架泥浆硬管运动；所述泥浆软管4通过滑动件8限位在拖车13的顶部平台上，且滑动件8与拖车13的顶部平台滑动连接，优选地，所述滑动件8包括抱箍8-1和滑动块8-2，抱箍8-1铰接在滑动块8-2上且紧固在泥浆软管4上，滑动块8-2滑动设置在拖车13的顶部平台上，滑动块8-2能在拖车13的顶部平台上预设的滑槽内滑动。即滑动件的上部的抱箍8-1卡固住泥浆软管，下部的滑动块8-2与拖车滑动连接，防止泥浆软管在拖车运动过程中产生外偏，使其按照预定轨迹运动。
实施例2，如图4所示，一种泥水盾构泥浆管路延伸装置，所述行走轨道1包括设置在拖车13上部的上滑轨1-1和设置在拖车13下部的下滑轨1-2；上滑轨1-1与下滑轨1-2相对应且均与行走机构2相配合，即上滑轨与下滑轨均与拖车平行设置，行走机构2能沿上滑轨和下滑轨移动。如图5所示，所述行走机构2包括行走架2-6和设置在行走架2-6上的驱动装置，驱动装置为行走架沿上滑轨和下滑轨的运动提供动力。行走架2-6顶部设有上行走轮2-1和上限位轮2-3，上行走轮2-1和上限位轮2-3分别与上滑轨1-1相配合；即行走轮与上滑轨配合，上限位轮位于上滑轨一侧且与上滑轨接触，防止行走架倾斜或跑偏。行走架2-6底部设有下行走轮2-2和下限位轮2-4，下行走轮2-2和下限位轮2-4分别与下滑轨1-2相配合；即下行走轮位于下滑轨上，下限位轮位于下滑轨的一侧且与下滑轨接触，防止行走架倾斜或跑偏。所述驱动装置带动行走架2-6沿上滑轨1-1与下滑轨1-2运动。优选地，所述驱动装置为驱动马达2-5，驱动马达2-5的输出端设有主动齿轮2-6，主动齿轮2-6与设置在上滑轨1-1和/或下滑轨1-2上的齿条1-3相配合。优选地，驱动装置设置两套，上滑轨1-1和下滑轨1-2上的一侧均固定设有齿条1-3，两套分别与上滑轨1-1和下滑轨1-2相对应，驱动马达通过主动齿轮与齿条啮合，带动行走架平稳运动。
进一步，如图2所示，所述泥浆软管4成U型设置在拖车13的顶部平台上，拖车13的顶部平台上设有防止泥浆软管4从右侧滑出的右侧限位板10和防止泥浆软管4从左侧滑出的左侧限位板11；拖车13的顶部平台上还设有弧形限位板9，弧形限位板9位于泥浆软管4的内弧侧。右侧限位板10、左侧限位板11和弧形限位板9的配合使用，使泥浆软管成U型设置在拖车13的顶部平台上，同时防止泥浆软管4运动时滑出拖车平台，迫使泥浆软管4运动时按照预定轨迹运动。
进一步，如图6所示，所述行走架泥浆硬管5通过微调装置6连接在行走机构2上，微调装置6带动行走架泥浆硬管5相对行走机构2运动，在拼接新泥浆硬管时，便于行走架泥浆硬管与隧道泥浆硬管的快速精确连接。优选地，所述微调装置6包括固定座6-1和活动座6-2，固定座6-1固定设置在行走机构2的行走架2-6上，活动座6-2通过伸缩油缸6-3与固定座6-1相连接，行走架泥浆硬管5连接在活动座6-2上。在伸缩油缸的作用下，行走架泥浆硬管5实现伸缩运动，在管路对接时可微调行走架泥浆硬管5连接法兰面位置，便于行走架泥浆硬管5与隧道泥浆硬管的快速对接。
其他结构与实施例1相同。
如图8、9所示，实施例3：一种泥水盾构泥浆管路延伸装置的延伸方法，包括如下步骤：
S1：开始下一个掘进周期前，盾构机泥浆硬管3、泥浆软管4、行走架泥浆硬管5及隧道泥浆硬管7依次连接，盾构机泥浆硬管3、泥浆软管4、行走架泥浆硬管5及隧道泥浆硬管7均位于初始状态；
S2：盾构机向前掘进时，盾构机带动拖车13和盾构机泥浆硬管3向前运动，行走机构2、行走架泥浆硬管5及隧道泥浆硬管7相对隧洞保持绝对静止，但是相对于拖车13向后运动；泥浆软管4与盾构机泥浆硬管3相连接的一端被拉动，泥浆软管4在滑动件8的用下沿拖车13滑动；
S3：当盾构机向前掘进一定行程，盾构机停机进行管片拼装时，断开行走架泥浆硬管5与隧道泥浆硬管7的连接，行走架2-6在驱动马达2-5的作用下沿行走轨道1移动到拖车13前部，同时将行走架泥浆硬管5和泥浆软管4拖回到初始位置，使行走架泥浆硬管5和隧道泥浆硬管7之间形成一个安装空隙；在泥浆软管4移动过程中使通过滑动件相对拖车滑动，泥浆软管不与拖车直接接触、避免泥浆软管的摩擦，可有效防止泥浆软管外层磨损。
S4：启动泥浆管吊机12，将新的泥浆硬管吊运至行走架泥浆硬管5和隧道泥浆硬管7之间的安装空隙，然后将新的泥浆硬管分别与行走架泥浆硬管5和隧道泥浆硬管7对接，实现泥浆管路的延伸。
其他结构与实施例2相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)
1.一种泥水盾构泥浆管路延伸装置，包括依次连接的盾构机泥浆硬管（3）、泥浆软管（4）、行走架泥浆硬管（5）和隧道泥浆硬管（7），其特征在于：所述行走架泥浆硬管（5）通过行走机构（2）活动设置在拖车（13）上，泥浆软管（4）通过滑动件（8）活动设置在拖车（13）上，拖车（13）上还设有用于吊装泥浆硬管的泥浆管吊机（12）；
所述拖车（13）的一侧设有行走轨道（1），行走机构（2）在驱动装置的作用下沿行走轨道（1）运动；所述泥浆软管（4）通过滑动件（8）限位在拖车（13）的顶部平台上，且滑动件（8）与拖车（13）的顶部平台滑动连接；
所述行走轨道（1）包括设置在拖车（13）上部的上滑轨（1-1）和设置在拖车（13）下部的下滑轨（1-2）；上滑轨（1-1）与下滑轨（1-2）相对应且均与行走机构（2）相配合；
所述行走机构（2）包括行走架（2-6）和设置在行走架（2-6）上的驱动装置，行走架（2-6）顶部设有上行走轮（2-1）和上限位轮（2-3），上行走轮（2-1）和上限位轮（2-3）分别与上滑轨（1-1）相配合；行走架（2-6）底部设有下行走轮（2-2）和下限位轮（2-4），下行走轮（2-2）和下限位轮（2-4）分别与下滑轨（1-2）相配合；所述驱动装置带动行走架（2-6）沿上滑轨（1-1）与下滑轨（1-2）运动。
2.根据权利要求1所述的泥水盾构泥浆管路延伸装置，其特征在于：所述驱动装置为驱动马达（2-5），驱动马达（2-5）的输出端设有主动齿轮（2-7），主动齿轮（2-7）与设置在上滑轨（1-1）和/或下滑轨（1-2）上的齿条（1-3）相配合。
3.根据权利要求1或2所述的泥水盾构泥浆管路延伸装置，其特征在于：所述泥浆软管（4）成U型设置在拖车（13）的顶部平台上，拖车（13）的顶部平台上设有防止泥浆软管（4）从右侧滑出的右侧限位板（10）和防止泥浆软管（4）从左侧滑出的左侧限位板（11）；拖车（13）的顶部平台上还设有弧形限位板（9），弧形限位板（9）位于泥浆软管（4）的内弧侧。
4.根据权利要求3所述的泥水盾构泥浆管路延伸装置，其特征在于：所述滑动件（8）包括抱箍（8-1）和滑动块（8-2），抱箍（8-1）铰接在滑动块（8-2）上且紧固在泥浆软管（4）上，滑动块（8-2）滑动设置在拖车（13）的顶部平台上。
5.根据权利要求1或4所述的泥水盾构泥浆管路延伸装置，其特征在于：所述行走架泥浆硬管（5）通过微调装置（6）连接在行走机构（2）上，微调装置（6）带动行走架泥浆硬管（5）相对行走机构（2）运动。
6.根据权利要求5所述的泥水盾构泥浆管路延伸装置，其特征在于：所述微调装置（6）包括固定座（6-1）和活动座（6-2），固定座（6-1）固定设置在行走机构（2）的行走架（2-6）上，活动座（6-2）通过伸缩油缸（6-3）与固定座（6-1）相连接，行走架泥浆硬管（5）连接在活动座（6-2）上。
7.一种如权利要求1或2或6所述的泥水盾构泥浆管路延伸装置的延伸方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：开始下一个掘进周期前，盾构机泥浆硬管（3）、泥浆软管（4）、行走架泥浆硬管（5）及隧道泥浆硬管（7）依次连接，盾构机泥浆硬管（3）、泥浆软管（4）、行走架泥浆硬管（5）及隧道泥浆硬管（7）均位于初始状态；
S2：盾构机向前掘进时，盾构机带动拖车（13）和盾构机泥浆硬管（3）向前运动，行走机构（2）、行走架泥浆硬管（5）及隧道泥浆硬管（7）相对隧洞保持静止，且相对于拖车（13）向后运动；泥浆软管（4）与盾构机泥浆硬管（3）相连接的一端被拉动，泥浆软管（4）在滑动件（8）的用下沿拖车（13）滑动；
S3：当盾构机向前掘进一定行程，盾构机停机进行管片拼装时，断开行走架泥浆硬管（5）与隧道泥浆硬管（7）的连接，行走架（2-6）在驱动马达（2-5）的作用下沿行走轨道（1）移动到拖车（13）前部，同时将行走架泥浆硬管（5）和泥浆软管（4）拖回到初始位置，使行走架泥浆硬管（5）和隧道泥浆硬管（7）之间形成一个安装空隙；
S4：启动泥浆管吊机（12），将新的泥浆硬管吊运至行走架泥浆硬管（5）和隧道泥浆硬管（7）之间的安装空隙，然后将新的泥浆硬管分别与行走架泥浆硬管（5）和隧道泥浆硬管（7）对接，实现泥浆管路的延伸。
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