CN111622764B - 一种盾构机及其过站方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机及其过站方法，解决了现有盾构机采用“先隧后站”方式施工时效率低且成本高的技术问题。本发明包括盾体，盾体内设置有主梁及与后部拼装的管片顶接配合的推进油缸，所述推进油缸后端部连接有反力支撑梁，反力支撑梁位于推进油缸与后部拼装的管片之间，反力支撑梁上设置有径向油缸撑靴。本发明通过车站时无需拼装管片即可完成隧道施工，在后续进行车站主体施工时，也无需进行管片破坏处理，节省了施工成本，缩短了工期；过站时采用顶推步进方式，结构简单、控制可靠，可以实现快速切换，操作简单，省时省力；针对自稳性较差的岩壁可以采用立拱拼装系统以及喷浆系统进行加固，“先隧后站”盾构机具有普遍地质适应性。

Description

一种盾构机及其过站方法

技术领域

本发明属于隧道开挖装置的技术领域，特别是指一种盾构机及其过站方法。

背景技术

目前，为缓解交通压力，完善城市交通网，各城市的地铁建设正在高速发展。地铁建设的总投资非常巨大，其中建设的总工期对投资有着重大影响，如何缩短建设工期、降低投资成本，是各投资部门和建设单位着重考虑的问题。地铁隧道和车站施工是地铁工程最主要的组成部分，隧道施工主要采用盾构工法，一个盾构区间一般包括两至三个车站区间，所以存在盾构机过站这一工序。一般施工流程是采用盾构工法进行隧道施工，当盾构机到达盾构区间的车站段时，车站段主体已经完成了施工，盾构机在车站段内完成接收和二次始发，继续下一段隧道的施工。但是由于城市环境复杂，车站段施工受征地拆迁、交通改向以及管线改路等综合影响较大，导致车站主体无法按时交付，无法满足盾构机过站的条件，盾构机只能继续掘进，完成隧道施工后再进行车站施工，即“先隧后站”。

常规盾构机采用“先隧后站”的方式施工时，在车站段进行隧道施工时，必须进行管片拼装，以实现盾构机的顶推和掘进。在后续进行车站施工的时候，需要对车站段已建成隧道的管片进行破坏处理，以完成车站主体的施工，既浪费了管片生产费用，又延长了施工工期。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种盾构机及其过站方法，解决了现有盾构机采用“先隧后站”方式施工时效率低且成本高的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种盾构机，包括盾体，盾体内设置有主梁及与后部拼装的管片顶接配合的推进油缸，通过控制推进油缸的伸缩，实现向前步进掘进。所述主梁上设置有管片拼装机，用于在后方已开挖的隧道内拼装管片。所述推进油缸后端部连接有反力支撑梁，反力支撑梁位于推进油缸与后部拼装的管片之间。在对隧道段掘进时，反力支撑梁顶接在推进油缸和后部拼装的管片之间，实现向前步进，或者在隧道段掘进时，先不安装反力支撑梁，使推进油缸直接顶接在后部拼装的管片前端实现向前步进掘进；反力支撑梁上设置有径向油缸撑靴，在对车站段掘进时，径向油缸撑靴撑紧隧道岩壁，在推进油缸和径向油缸撑靴的作用下实现向前步进掘进。

进一步地，所述反力支撑梁位于盾体的后方且通过油缸接力杆与推进油缸相连。径向油缸撑靴需要与岩壁撑紧，则在较少结构改动及安全可靠性的前提下，径向油缸撑靴必须安装在尾盾的盾尾刷后方，在推进油缸和反力支撑梁之间通过油缸接力杆连接过渡。

进一步地，所述反力支撑梁为环状且与后部拼装的管片前后对应，既便于在车站段掘进时撑紧可靠便捷，又能够适应在隧道段掘进时与管片顶接，而不用在经过车站段时单独安装反力支撑梁。

进一步地，所述反力支撑梁包括若干节弧形反力支撑节，各节弧形反力支撑节可拆卸连接，安装拆卸便捷。

进一步地，所述反力支撑梁与推进油缸可拆卸连接，能够适应在车站段和隧道段之间便捷地更换步进支撑方式。

进一步地，所述主梁后方连接有设备桥，设备桥上滑动设置有立拱拼装系统和喷浆系统，在车站段掘进时，对自稳性较差的岩壁提供必要的加固。

进一步地，所述设备桥上设置有管片吊机，与管片吊机相配合设置有管片运输小车，便于弧形反力支撑节的运输和安装。

一种盾构机过站方法，所述盾构机经过车站段的掘进方法包括以下步骤：

步骤一，径向反力撑紧，控制径向油缸撑靴伸长，径向油缸撑靴撑紧隧道岩壁；

步骤二，轴向步进掘进，控制径向油缸撑靴提供反力，控制推进油缸伸长，盾构机向前掘进；

步骤三，解除径向反力撑紧，控制径向油缸撑靴缩回，径向油缸撑靴脱离隧道岩壁；

步骤四：收回反力支撑梁，当推进油缸到达推进油缸伸出行程之后，控制推进油缸缩回，反力支撑梁随推进油缸同步向前移动；

步骤五：重复步骤一至四，直至盾构机通过车站段。

进一步地，当盾构机经过自稳性较差的车站段时，控制立拱拼装系统安装钢拱架支撑岩壁，控制喷浆系统喷射混凝土支护岩壁。

进一步地，所述反力支撑梁的安装方法为：控制管片吊机和管片运输小车将各节弧形反力支撑节运输至管片拼装机处，控制管片拼装机将各节弧形反力支撑节拼装为环状的反力支撑梁，使用油缸接力杆连接反力支撑梁和推进油缸。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、通过车站无需拼装管片即可完成隧道施工，在后续进行车站主体施工时，也无需进行管片破坏处理，节省了施工成本，缩短了工期；

2、过站时采用全新的顶推步进方式，结构简单、控制可靠，可以在洞内常规土压平衡盾构机的基础上快速安装核心功能部件，实现快速切换，操作简单，省时省力；

3、针对自稳性较差的岩壁可以采用立拱拼装系统以及喷浆系统进行加固，“先隧后站”盾构机具有普遍地质适应性。

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为常规土压平衡盾构机主机的结构示意图；

图2为本发明主机的结构示意图；

图3为径向油缸撑靴撑紧状态示意图；

图4为径向油缸撑靴回收状态示意图；

图5为弧形反力支撑节在洞内吊装和运输示意图；

图6为弧形反力支撑节在洞内组装示意图；

图7为立拱拼装系统与设备桥装配的结构示意图；

图8为喷浆系统与设备桥装配的结构示意图；

图中：1、管片拼装机；2、设备桥；3、推进油缸；4、隧道岩壁；5、反力支撑系统；6、油缸接力杆；7、立拱拼装系统；8、喷浆系统；9、反力支撑梁；10、径向油缸撑靴；11、弧形反力支撑节；12、管片吊机；13、管片运输小车；14、立拱拼装系统结构梁；15、钢拱架；16、拼装回转机构；17、钢拱架撑紧油缸；18、喷浆系统结构梁；19、喷浆回转机构；20、喷浆头。

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1，一种盾构机，如图1所示，包括盾体，盾体内设置有主梁及与后部拼装的管片顶接配合的推进油缸3，通过控制推进油缸3的伸缩，实现向前步进掘进。所述主梁上设置有管片拼装机1，用于在后方已开挖的隧道内拼装管片。

如图2所示，所述推进油缸3后端部连接有反力支撑系统5，反力支撑系统5包括反力支撑梁9，反力支撑梁9位于推进油缸3与后部拼装的管片之间。在对隧道段掘进时，反力支撑梁9顶接在推进油缸3和后部拼装的管片之间，实现向前步进，或者在隧道段掘进时，先不安装反力支撑梁9，使推进油缸3直接顶接在后部拼装的管片前端实现向前步进掘进；反力支撑梁9上设置有径向油缸撑靴10，在对车站段掘进时，径向油缸撑靴10撑紧隧道岩壁，在推进油缸3和径向油缸撑靴10的作用下实现向前步进掘进。

所述反力支撑梁9与推进油缸3可拆卸连接，能够适应在车站段和隧道段之间便捷地更换步进支撑方式。

进一步地，所述反力支撑梁9位于盾体的后方且通过油缸接力杆6与推进油缸3相连。径向油缸撑靴10需要与岩壁撑紧，则在较少结构改动及安全可靠性的前提下，径向油缸撑靴10必须安装在尾盾的盾尾刷后方，在推进油缸3和反力支撑梁9之间通过油缸接力杆6连接过渡。或者不使用油缸接力杆6连接，加长推进油缸3的长度，将反力支撑梁9与推进油缸3直接相连。或者不使用油缸接力杆6连接，在盾体上开设供径向油缸撑靴10轴向滑动的长孔。

实施例2，一种盾构机，所述反力支撑梁9为环状且与后部拼装的管片前后对应，既便于在车站段掘进时撑紧可靠便捷，又能够适应在隧道段掘进时与管片顶接，而不用在经过车站段时单独安装反力支撑梁9。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

实施例3，一种盾构机，所述反力支撑梁9包括若干节弧形反力支撑节11，各节弧形反力支撑节11可拆卸连接，安装拆卸便捷。

本实施例的其他结构与实施例1或2相同。

实施例4，一种盾构机，所述主梁后方连接有设备桥2，设备桥2上滑动设置有立拱拼装系统7和喷浆系统8，在车站段掘进时，对自稳性较差的岩壁提供必要的加固。

如图7所示，所述立拱拼装系统7包括与设备桥2滑动配合的立拱拼装系统结构梁14，立拱拼装系统结构梁14上设置有拼装回转机构16和钢拱架撑紧油缸17，通过拼装回转机构16和钢拱架撑紧油缸17对钢拱架15进行拼装。

如图8所示，所述喷浆系统8包括喷浆系统结构梁18，喷浆系统结构梁18上设置有喷浆回转机构19，喷浆回转机构19上设置有喷浆头20。喷浆头20随着喷浆回转机构19同步转动，对洞壁进行喷浆加固。

本实施例的其他结构与实施例3相同。

实施例5，一种盾构机，所述设备桥2上设置有管片吊机12，与管片吊机12相配合设置有管片运输小车13，便于弧形反力支撑节11的运输和安装。

本实施例的其他结构与实施例4相同。

实施例6，一种盾构机过站方法，所述盾构机经过车站段的掘进方法包括以下步骤：

步骤一，径向反力撑紧，如图3所示，控制径向油缸撑靴10伸长，径向油缸撑靴10撑紧隧道岩壁4；

步骤二，轴向步进掘进，控制径向油缸撑靴10提供反力，控制推进油缸3伸长，盾构机向前掘进；

步骤三，解除径向反力撑紧，如图4所示，控制径向油缸撑靴10缩回，径向油缸撑靴10脱离隧道岩壁4；

步骤四：收回反力支撑梁9，当推进油缸3到达推进油缸伸出行程之后，控制推进油缸3缩回，反力支撑梁9随推进油缸3同步向前移动；

步骤五：重复步骤一至四，直至盾构机通过车站段。

进一步地，当盾构机经过自稳性较差的车站段时，如图7和图8所示，控制立拱拼装系统7安装钢拱架支撑岩壁，控制喷浆系统8喷射混凝土支护岩壁。

进一步地，所述反力支撑梁9的安装方法为：如图5和图6所示，控制管片吊机12和管片运输小车13将各节弧形反力支撑节11运输至管片拼装机1处，控制管片拼装机1将各节弧形反力支撑节11拼装为环状的反力支撑梁9，使用油缸接力杆6连接反力支撑梁9和推进油缸3。

本实施例的结构与实施例5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 (3)

1.一种盾构机，包括盾体，盾体内设置有主梁及与后部拼装的管片顶接配合的推进油缸（3），所述推进油缸（3）后端部连接有反力支撑梁（9），反力支撑梁（9）位于推进油缸（3）与后部拼装的管片之间，其特征在于：

所述反力支撑梁（9）上设置有径向油缸撑靴（10），在对车站段掘进时，径向油缸撑靴（10）撑紧隧道岩壁；

所述反力支撑梁（9）为环状且与后部拼装的管片前后对应，所述反力支撑梁（9）包括若干节弧形反力支撑节（11），各节弧形反力支撑节（11）可拆卸连接，所述径向油缸撑靴（10）设置有多个，多个径向油缸撑靴（10）分别设置在各节弧形反力支撑节（11）上；

所述反力支撑梁（9）位于盾体的后方且通过油缸接力杆（6）与推进油缸（3）相连；所述反力支撑梁（9）与推进油缸（3）可拆卸连接；

所述主梁后方连接有设备桥（2），设备桥（2）上滑动设置有立拱拼装系统（7）和喷浆系统（8）；所述设备桥（2）上设置有管片吊机（12），与管片吊机（12）相配合设置有管片运输小车（13）；

所述盾构机经过车站段的掘进方法包括以下步骤：

步骤一，径向反力撑紧，控制径向油缸撑靴（10）伸长，径向油缸撑靴（10）撑紧隧道岩壁；

步骤二，轴向步进掘进，控制径向油缸撑靴（10）提供反力，控制推进油缸（3）伸长，盾构机向前掘进；

步骤三，解除径向反力撑紧，控制径向油缸撑靴（10）缩回，径向油缸撑靴（10）脱离隧道岩壁；

步骤四：收回反力支撑梁（9），当推进油缸（3）到达推进油缸伸出行程之后，控制推进油缸（3）缩回，反力支撑梁（9）随推进油缸（3）同步向前移动；步骤五：重复步骤一至四，直至盾构机通过车站段。

2.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于：当盾构机经过自稳性较差的车站段时，控制立拱拼装系统（7）安装钢拱架支撑岩壁，控制喷浆系统（8）喷射混凝土支护岩壁。

3.根据权利要求2所述的盾构机，其特征在于：所述反力支撑梁（9）的安装方法为：所述盾构机的主梁上设置有管片拼装机（1），控制管片吊机（12）和管片运输小车（13）将各节弧形反力支撑节（11）运输至管片拼装机（1）处，控制管片拼装机（1）将各节弧形反力支撑节（11）拼装为环状的反力支撑梁（9），使用油缸接力杆（6）连接反力支撑梁（9）和推进油缸（3）。

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