CN111119934B - 一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机及底拱拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机及底拱拼装方法，解决了现有技术采用前部拼装底拱所导致的管片供应不及时、吸盘式箱涵件吊机无法吊运带孔箱涵件、后配套拖车胶轮无法检修等一系列技术问题。本发明包括后配套拖车，所述后配套拖车的后方连接有过渡拖车，过渡拖车上设置有箱涵件吊机，过渡拖车的前端与后配套拖车相连，过渡拖车的下部设置有前后移动的滑动小车，滑动小车的后端与拼后的底拱活动对接。本发明可以实现掘进机在后部拼装底拱的同时，保证无轨胶轮车正常通行，此外过渡拖车上还放置有备用动力系统，可以完成与后配套拖车断开，而实现自驱行走。

Description

一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机及底拱拼装方法

技术领域

本发明属于隧道底拱后部拼装技术领域，特别是指一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机及底拱拼装方法。

背景技术

在采用隧道掘进机进行大直径隧道地下空间开发时，通常需要在隧道底部铺设底拱来作为排水通道或人员应急逃生的通道。在现有技术中，一般采用底拱在掘进机前部拼装的方式，每掘完一环或几环，管片拼装机拼装管片的同时拼装底拱，但是采用这种前部拼装底拱的方式存在许多问题，其中比较严重的有以下四个缺陷：

1）底拱采用在后配套拖车前部与管片拼装时，由于施工场地及其它额外因素影响，可能出现底拱供应不及时的现象，此时由于底拱无法拼装，导致无轨胶轮车无法将管片运输至指定区域，从而无法完成正常管片拼装以及正常掘进，导致设备停机，造成工期滞后以及较大经济损失。

2）在需要提高管片供给效率的长距离掘进的隧道中， 或者部分承包商的施工习惯，需要在无轨胶轮车卸载管片区域放置管片快速卸载装置，如果采用后配套拖车前部与管片拼装时，因为空间布置原因，需要将箱涵件吊机配置成吸盘形式。然而从底拱本身考虑，因底拱面积较大、区间内部分底拱需要预制开孔等问题，无法采用吸盘式箱涵件吊机起吊带孔的箱涵件。从而导致管片快速卸载装置无法与吸盘式箱涵吊机共存，除非对底拱采用针对性设计，但会极大提高设计成本。

3）由于现有的管片快速卸载装置固定安装在拖车的下部，但是当掘进机前部需要铺设箱涵件作为底拱时，底拱与管片快速卸载装置会发生干涉，因此拖车上无法布置管片快速卸载装置。管片运输车将管片运进隧道后，管片只能通过拖车上的管片吊机有序运送至管片小车上，管片运输车只能在原地等待管片吊机将管片卸载完后才能离开设备进行下一步工序。然而，当项目隧道距离较长时，编组运输管片时间增加，管片拼装需要等待编组运输管片，会严重影响施工效率。需要从项目施工的各个环节来节省时间，而当前制约工期的主要原因便是管片的供给问题。

4）在大直径隧道掘进时，后配套拖车经常会考虑使用胶轮行走，当隧道需要采用宽底拱时，后配套拖车部分由于空间狭小无法对胶轮组进行检修，一旦胶轮组异常损坏会造成设备长时间停机，从而会影响掘进效率，并造成较大经济损失。

因此，迫切需要设计一种底拱后部拼装的隧道掘进机来解决现有技术存在的技术问题。

该隧道掘进机具有一种后部拼装底拱系统，该系统即可跟随后配套拖车行走，又可以与掘进机断开自驱行走，从而避免出现因意外长时间停机出现的工期滞后问题和施工成本增加问题，降低因为吸盘式底拱吊机增加设备成本及施工成本，避免胶轮组需要检修造成的工期滞后问题和施工成本增加问题。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机及底拱拼装方法，解决了现有技术采用前部拼装底拱所导致的管片供应不及时、吸盘式箱涵件吊机无法吊运带孔箱涵件、后配套拖车胶轮无法检修等一系列技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，包括后配套拖车，所述后配套拖车的后方连接有过渡拖车，过渡拖车上设置有箱涵件吊机，箱涵件吊机能够将隧道内无轨胶轮车运送的箱涵件吊起，来满足在后部拼装底拱的需求。过渡拖车的前端与后配套拖车相连，在后配套拖车前移时，过渡拖车同步跟随，来实现管片的同步供应及后部底拱的同步拼装。过渡拖车的下部设置有前后移动的滑动小车，滑动小车的后端与拼后的底拱活动对接，通过控制滑动小车的前后移动，来满足无轨胶轮车行走，实现向前部运送管片的需求，同时为后部拼装底拱提供拼装空间。

进一步地，所述过渡拖车上设置有驱动单元，驱动单元与滑动小车驱动相连，通过控制驱动单元来实现滑动小车的往返便捷滑动，进而保证供无轨胶轮车行走、为底拱后部拼装提供空间两者转换的便捷性。

进一步地，所述驱动单元包括主动链轮机构和从动链轮机构，主动链轮机构和从动链轮机构通过传动链条传动连接，所述滑动小车与传动链条相连。主动链轮机构往返转动，带动传动链条前后移动，进而带动滑动小车在过渡拖车上前后运动。

进一步地，所述主动链轮机构包括驱动组，驱动组通过传动轴连接有主动链轮，从动链轮机构包括从动链轮，所述传动链条传动连接主动链轮和从动链轮。

进一步地，所述滑动小车的前端设置有前牵引支座、后端设置有后牵引支座，所述传动链条的两端分别与前牵引支座和后牵引支座相连。

进一步地，所述传动链条与前牵引支座或/和后牵引支座之间连接有丝杠螺母装置或花篮螺栓。可以通过调节丝杠螺母或花篮螺栓的松紧，从而调整传动链条的张紧度。

进一步地，所述滑动小车包括车架，车架的两侧设置有设置有车轮组，所述过渡拖车上设置有车轮组的导向平台。滑动小车在传动链条的带动下，车轮组与导向平台滚动配合，进而实现滑动小车在过渡拖车上前后移动。可以根据无轨胶轮车以及所载管片的重量调节车轮组的数量。

进一步地，所述导向平台上设置有支撑传动链条的导向支座及与车轮组相配合的导向块，导向支座能够防止传动链条上下左右摆动，导向块能够保证车轮组沿着既定的方向稳定运行。

进一步地，所述过渡拖车的前端连接有过渡平台，过渡平台的前端搭接在已铺设的隧道管片上、后端与过渡拖车铰接。设置过渡平台，能够使无轨胶轮车快速便捷地通过过渡拖车，进一步保证管片运输和后部底拱拼装的同步进行。

进一步地，所述后配套拖车与过渡拖车之间通过可拆卸的拖拉机构相连。在前部管片和后部底拱同步拼装时，过渡拖车通过拖拉机构与后配套拖车同步向前运动；当在无轨胶轮车未及时运送底拱时，断开拖拉机构使过渡拖车和后配套拖车分别独立运行。

进一步地，所述过渡平台与过渡拖车的铰接端设置有液压油缸，液压油缸的两端分别与过渡拖车和过渡平台铰接。当掘进机向前掘进时，连接过渡平台与过渡拖车的液压油缸缩回，过渡平台提升，防止过渡平台的前端部与铺设后的管片发生干涉，则过渡拖车以及过渡平台在拖拉机构的带动下向前移动。

进一步地，所述过渡拖车与过渡平台相连的前端设置有底部封闭平台，封闭平台进一步保证了无轨胶轮车通过滑动小车的安全性和便捷性。

进一步地，所述过渡拖车的底部设置有滚轮，滚轮连接有备用驱动系统。在无轨胶轮车未及时运送底拱时，断开拖拉机构，启用过渡拖车上的备用驱动系统，驱动过渡拖车向前移动。

一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机的底拱拼装方法，包括底拱运输拼装、管片运输快卸、过渡拖车前移：

底拱运输卸载：当隧道后部需要同步铺设底拱时，控制主动链轮机构带动滑动小车运动至过渡拖车的前端部，为后部的底拱拼装提供拼装空间；底拱由无轨胶轮车运送至过渡拖车后部，安装在过渡拖车上的箱涵件吊机吊起待拼装底拱，在待拼装底拱区域完成底拱的拼装。

管片运输卸载：当隧道需要进行管片运输时，主动链轮机构驱动滑动小车沿过渡拖车向后滑动伸出，使得滑动小车后端搭接在已拼装是我底拱上方；搭载管片的无轨胶轮车依次通过滑动小车、过渡拖车前部的底部封闭平台、过渡平台，然后进入到管片快速卸载区域，完成管片的运输和卸载；管片卸载完后，无轨胶轮车后退出隧道进行下一个运输工序；然后主动链轮机构驱动滑动小车向前滑动收回，为拼装底拱腾出空间。

过渡拖车前移：当掘进机掘进时，连接过渡平台与过渡拖车的液压油缸缩回，过渡平台提升，过渡拖车以及过渡平台在拖拉机构的带动下向前移动。

进一步地，在无轨胶轮车未及时运送底拱时，断开拖拉机构，启用过渡拖车上的备用驱动系统，驱动过渡拖车向前移动。

本发明提供一种适用底拱后部拼装的隧道掘进机，在后配套拖车后部连接过渡平台、过渡拖车、滑动小车、以及箱涵件吊机，可以实现掘进机在后部拼装底拱的同时，保证无轨胶轮车正常通行，此外过渡拖车上还放置有备用动力系统，可以完成与后配套拖车断开，而实现自驱行走。本发明避免了因意外长时间停机出现的工期滞后问题和施工成本增加问题，降低因为吸盘式底拱吊机增加设备成本及施工成本，避免胶轮组需要检修造成的工期滞后问题和施工成本增加问题。

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为本发明的结构示意图；

图2为图1中C-C面的剖视图；

图3为图2中E处的放大图；

图4为图1中D-D面的剖视图；

图5为图4中F处的放大图；

图6为滑动小车的侧视结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为图1中G处的放大图；

其中：1、主机，2、后配套拖车，3、拖拉机构，4、过渡拖车，401、导向支座，402、导向块，403、封闭平台，404、滚轮，5、箱涵件吊机，6、无轨胶轮车，7、底拱，8、从动链轮机构，9、滑动小车，901、车架，902、车轮组，903、前牵引支座，904、后牵引支座，10、传动链条，11、主动链轮机构，1101、驱动组，1102、传动轴，1103、主动链轮，12、过渡平台，13、管片，14、丝杠螺母装置，15、液压油缸。

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。

实施例1，一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，如图1，包括主机1，主机1的后面连接后配套拖车2，所述后配套拖车2的后方连接有过渡拖车4，过渡拖车4上设置有箱涵件吊机5，箱涵件吊机5能够将隧道内无轨胶轮车6运送的箱涵件吊起，来满足在后部拼装底拱7的需求。所述过渡拖车4的前端与后配套拖车2相连，在后配套拖车2随主机1前移时，过渡拖车4同步跟随，来实现后部底拱的同步拼装。

为实现前部管片13的同步供应和拼装，过渡拖车4的下部设置有前后移动的滑动小车9，滑动小车9的后端与拼后的底拱7活动对接。当滑动小车9搭载在后部拼装后的底拱7搭载时，过渡小车4内的滑动小车9构成了无轨胶轮车6的行走通道，能够向前方及时2供应管片。当滑动小车9的后端移动至后部拼装好的底拱7的前方时，则为后部继续拼装底拱7提供了拼装空间。通过控制滑动小车9的前后移动，来满足无轨胶轮车6行走，实现向前部运送管片13的需求，同时为后部拼装底拱7提供拼装空间，实现了管片13和底拱7的同步拼装。

进一步地，所述过渡拖车4上设置有驱动单元，驱动单元与滑动小车9驱动相连，通过控制驱动单元来实现滑动小车9的往返便捷滑动，进而保证供无轨胶轮车6行走、为后部拼装底拱7提供空间转换的便捷性。

所述驱动单元包括主动链轮机构11和从动链轮机构8，主动链轮机构11和从动链轮机构8通过传动链条10传动连接。如图6和图7所示，滑动小车9的前端设置有前牵引支座903、后端设置有后牵引支座904，所述传动链条10的两端分别与前牵引支座903和后牵引支座904相连。如图5所示，所述主动链轮机构11包括驱动组1101，驱动组1101通过传动轴1102连接有主动链轮1103，从动链轮机构8包括从动链轮，所述传动链条10传动连接主动链轮1103和从动链轮。驱动组1101往返转动，带动传动链条10前后移动，进而带动滑动小车9在过渡拖车4上前后运动。

实施例2，一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，如图6和图7所示，所述传动链条10与前牵引支座903和后牵引支座904之间连接有丝杠螺母装置14或花篮螺栓。可以通过调节丝杠螺母或花篮螺栓的松紧，从而调整传动链条10的张紧度，保证滑动小车9前后运动的稳定性。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

实施例3，一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，如图6和图7所示，所述滑动小车9包括车架901，车架901的两侧设置有设置有车轮组902，所述过渡拖车4上设置有车轮组902的导向平台。滑动小车9在传动链条10的带动下，车轮组902与导向平台滚动配合，进而实现滑动小车9在过渡拖车4上前后移动。可以根据无轨胶轮车6以及所载管片13的重量调节车轮组902的数量。

进一步地，如图3所示，所述导向平台上设置有支撑传动链条10的导向支座401及与车轮组902相配合的导向块402，导向支座401能够防止传动链条10上下左右摆动，导向块402能够保证车轮组902沿着既定的方向稳定运行。

本实施例的其他结构与实施例1或2相同。

实施例4，一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，如图1和图4所示，所述过渡拖车4的前端连接有过渡平台12，过渡平台12的前端搭接在已铺设的隧道管片13上、后端与过渡拖车4铰接。设置过渡平台12，能够使无轨胶轮车6快速便捷地通过过渡拖车4，进一步保证管片13的运输和后部底拱7的拼装能够同步进行。

进一步地，如图8所示，所述过渡平台12与过渡拖车4的铰接端设置有液压油缸15，液压油缸15的两端分别与过渡拖车4和过渡平台12铰接。当掘进机向前掘进时，连接过渡平台12与过渡拖车4的液压油缸15缩回，过渡平台12提升，防止过渡平台12的前端部与铺设后的管片13发生干涉，则过渡拖车4以及过渡平台12在拖拉机构3的带动下向前移动。

本实施例的其他结构与实施例1或2或3相同。

实施例5，一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，如图1所示，所述后配套拖车2与过渡拖车4之间通过可拆卸的拖拉机构3相连。在前部管片13和后部底拱7同步拼装时，过渡拖车4通过拖拉机构3与后配套拖车2同步向前运动；当在无轨胶轮车6未及时运送底拱时，断开拖拉机构3使过渡拖车4和后配套拖车2分别独立运行。

进一步地，所述过渡拖车4与过渡平台12相连的前端设置有底部封闭平台403，封闭平台403进一步保证了无轨胶轮车6通过滑动小车9的安全性和便捷性。

本实施例的其他结构与实施例1或2或3或4相同。

实施例6，一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，如图1和图2所示，所述过渡拖车4的底部设置有滚轮404，滚轮404连接有备用驱动系统。在无轨胶轮车6未及时运送底拱7时，断开拖拉机构3，启用过渡拖车4上的备用驱动系统，驱动过渡拖车4向前移动，则后部拼装底拱7不影响掘进机正常向前掘进。

本实施例的其他结构与实施例1或2或3或4或5相同。

实施例7，一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机的底拱拼装方法，包括底拱运输拼装、管片运输快卸、过渡拖车前移：

所述底拱运输卸载：当隧道后部需要同步铺设底拱7时，控制主动链轮机构11带动滑动小车9运动至过渡拖车4的前端部，为后部的底拱拼装提供拼装空间；底拱7由无轨胶轮车6运送至过渡拖车4后部，安装在过渡拖车4上的箱涵件吊机5吊起待拼装底拱7，在待拼装底拱区域完成底拱7的拼装。

所述管片运输卸载：当隧道需要进行管片运输时，主动链轮机构11驱动滑动小车9沿过渡拖车4向后滑动伸出，使得滑动小车9后端搭接在已拼装是我底拱7上方；搭载管片的无轨胶轮车6依次通过滑动小车9、过渡拖车4前部的底部封闭平台403、过渡平台12，然后进入到管片快速卸载区域，完成管片的运输和卸载；管片卸载完后，无轨胶轮车6后退出隧道进行下一个运输工序。然后主动链轮机构11驱动滑动小车9向前滑动收回，为拼装底拱7腾出空间；

所述过渡拖车前移：当掘进机掘进时，连接过渡平台12与过渡拖车4的液压油缸15缩回，过渡平台12提升，过渡拖车4以及过渡平台12在拖拉机构3的带动下向前移动。

进一步地，在无轨胶轮车6未及时运送底拱时，断开拖拉机构3，启用过渡拖车4上的备用驱动系统，驱动过渡拖车4向前移动。

本实施例的结构与实施例6相同。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

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 (13)

1.一种适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，包括后配套拖车（2），其特征在于：所述后配套拖车（2）的后方连接有过渡拖车（4），过渡拖车（4）上设置有箱涵件吊机（5），过渡拖车（4）的前端与后配套拖车（2）相连，过渡拖车（4）的下部设置有前后移动的滑动小车（9），滑动小车（9）的后端与拼后的底拱（7）活动对接；所述过渡拖车（4）上设置有驱动单元，驱动单元与滑动小车（9）驱动相连，驱动单元包括主动链轮机构（11）和从动链轮机构（8），主动链轮机构（11）和从动链轮机构（8）通过传动链条（10）传动连接，所述滑动小车（9）与传动链条（10）相连；

工作过程中包括底拱运输拼装和管片运输快卸：

底拱运输拼装：当隧道后部需要同步铺设底拱（7）时，控制主动链轮机构（11）带动滑动小车（9）运动至过渡拖车（4）的前端部，为后部的底拱拼装提供拼装空间；底拱（7）由无轨胶轮车（6）运送至过渡拖车（4）后部，安装在过渡拖车（4）上的箱涵件吊机（5）吊起待拼装底拱（7），在待拼装底拱区域完成底拱（7）的拼装；

管片运输快卸：当隧道需要进行管片运输时，主动链轮机构（11）驱动滑动小车（9）沿过渡拖车（4）向后滑动伸出，使得滑动小车（9）后端搭接在已拼装底拱（7）上方；搭载管片的无轨胶轮车（6）依次通过滑动小车（9）、过渡拖车（4）前部的底部封闭平台（403）、过渡平台（12），然后进入到管片快速卸载区域，完成管片的运输和卸载；管片卸载完后，无轨胶轮车（6）后退出隧道进行下一个运输工序；然后主动链轮机构（11）驱动滑动小车（9）向前滑动收回，为拼装底拱（7）腾出空间。

2.根据权利要求1所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述主动链轮机构（11）包括驱动组（1101），驱动组（1101）通过传动轴（1102）连接有主动链轮（1103），从动链轮机构（8）包括从动链轮，所述传动链条（10）传动连接主动链轮（1103）和从动链轮。

3.根据权利要求1或2所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述滑动小车（9）的前端设置有前牵引支座（903）、后端设置有后牵引支座（904），所述传动链条（10）的两端分别与前牵引支座（903）和后牵引支座（904）相连。

4.根据权利要求3所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述传动链条（10）与前牵引支座（903）或/和后牵引支座（904）之间连接有丝杠螺母装置（14）或花篮螺栓。

5.根据权利要求4所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述滑动小车（9）包括车架（901），车架（901）的两侧设置有车轮组（902），所述过渡拖车（4）上设置有车轮组（902）的导向平台。

6.根据权利要求5所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述导向平台上设置有支撑传动链条（10）的导向支座（401）及与车轮组（902）相配合的导向块（402）。

7.根据权利要求1-2或4-6任一项所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述过渡拖车（4）的前端连接有过渡平台（12），过渡平台（12）的前端搭接在已铺设的隧道管片（13）上、后端与过渡拖车（4）铰接。

8.根据权利要求7所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述后配套拖车（2）与过渡拖车（4）之间通过可拆卸的拖拉机构（3）相连。

9.根据权利要求8所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述过渡平台（12）与过渡拖车（4）的铰接端设置有液压油缸（15），液压油缸（15）的两端分别与过渡拖车（4）和过渡平台（12）铰接。

10.根据权利要求9所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述过渡拖车（4）与过渡平台（12）相连的前端设置有底部封闭平台（403）。

11.根据权利要求1-2或4-6或8-10任一项所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机，其特征在于：所述过渡拖车（4）的底部设置有滚轮（404），滚轮（404）连接有备用驱动系统。

12.根据权利要求11所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机的底拱拼装方法，其特征在于：包括底拱运输拼装、管片运输快卸、过渡拖车前移：

过渡拖车前移：当掘进机掘进时，连接过渡平台（12）与过渡拖车（4）的液压油缸（15）缩回，过渡平台（12）提升，过渡拖车（4）以及过渡平台（12）在拖拉机构（3）的带动下向前移动。

13.根据权利要求12所述的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机的底拱拼装方法，其特征在于：在无轨胶轮车（6）未及时运送底拱时，断开拖拉机构（3），启用过渡拖车（4）上的备用驱动系统，驱动过渡拖车（4）向前移动。

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