CN111706343A - 超大直径盾构机中前盾工地组装系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于盾构机设备技术领域。一种超大直径盾构机中前盾工地组装系统，用于盾体分块的对位组装，包括始发台、调整单元、防扭转单元和顶块组配单元，在始发台上布设有多道导轨和多道焊接通道，多道导轨上表面拟合形成的圆与盾体的外周面形成同心圆；多组调整单元布设在所述始发台上，所述调整单元用于调整盾体分块的高度；防扭转单元设置在各盾体分块的端部或/和侧部，防扭转单元用于限制盾体分块左右扭动；顶块组配单元用于对顶部最后装配的顶部盾体分块施压，完成压紧对位。本申请还公开了一种超大直径盾构机中前盾工地组装方法。本申请结构设计合理，能够提高装配效率，降低施工风险，保障装配的定位精度和密封性能。

Description

超大直径盾构机中前盾工地组装系统及方法

技术领域

本发明属于盾构机设备技术领域，具体涉及一种超大直径盾构机中前盾工地组装系统及方法。

背景技术

超大型盾构机的盾体一般由中前盾、尾盾的多个分块组成，各分块运到工地后再进行拼装、焊接形成完整的盾体。超大型盾构机主机的主要部件都安装在中前盾上，中前盾一般分为6～10块，每块重约120～180T,各分块在工地组装时吊装、定位、调整困难，经常存在偏离隧道轴线、各分块间密封不合格盾体难以承压、各分块间存在错台使其它部件难以安装等问题，关乎到整个盾构机的组装质量，中前盾工地组装技术是设备工地组装的关键技术难题之一。

发明内容

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种超大直径盾构机中前盾工地组装系统及方法，其结构设计合理，能够提高装配效率，降低施工风险，保障装配的定位精度和密封性能。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种超大直径盾构机中前盾工地组装系统，用于盾体分块的对位组装，包括：

始发台，在所述始发台上布设有多道导轨和多道焊接通道，多道所述导轨上表面拟合形成的圆与盾体的外周面形成同心圆；

调整单元，多组所述调整单元布设在所述始发台上，所述调整单元用于调整盾体分块的高度；

防扭转单元，其设置在各所述盾体分块的端部或/和侧部，所述防扭转单元用于限制所述盾体分块扭动；以及

顶块组配单元，其用于对顶部最后装配的顶部盾体分块施压，完成压紧对位。

根据本发明超大直径盾构机中前盾工地组装系统，优选地，所述始发台为钢筋混凝土浇筑台，所述导轨预埋浇筑在所述始发台中，所述始发台上预留有与所述调整单元对应的放置腔。

根据本发明超大直径盾构机中前盾工地组装系统，优选地，所述调整单元包括为调平液压油缸和控制模块，所述控制模块控制多组所述调整单元同步动作或单独动作。

根据本发明超大直径盾构机中前盾工地组装系统，优选地，所述防扭转单元包括焊接设置在盾体分块两侧底部的挡撑板和焊接在盾体分块两端的导轨上的挡块。

根据本发明超大直径盾构机中前盾工地组装系统，优选地，所述顶块组配单元包括两支撑架和设置在所述支撑架上的施压动力推杆，两所述支撑架分别设置在与顶部盾体分块相邻的两盾体分块上。

一种超大直径盾构机中前盾工地组装方法，利用上述超大直径盾构机中前盾工地组装系统进行中前盾的组装，具体包括以下步骤：

a、根据施工隧道轴线、始发位置、盾构机尺寸修筑始发台，并保障盾构机装配完成后的中心线与施工隧道轴线一致；

b、在始发台上对位配置调整单元，通过起吊设备吊装最底部的底部盾体分块，放置在导轨上，并进行姿态调整；

c、在底部盾体分块的侧部和端部设置防扭转单元，使得所述底部盾体分块相对于始发台固定；

d、吊装底部盾体分块两侧的侧部盾体分块，且侧部盾体分块左右依次循环组配，并在至少部分侧部盾体分块与始发台之间设置防扭转单元；

e、吊装顶部盾体分块，并在顶部盾体分块与侧部盾体分块贴合前，配置顶块组配单元，由起吊设备缓慢下放，通过顶块组配单元向下施压顶部盾体分块，完成压紧对位；

f、固紧各盾体分块之间的连接螺栓。

根据本发明超大直径盾构机中前盾工地组装方法，优选地，在步骤b 中，在始发台上标记十字中心垂线位置、安装位置以及底部盾体分块的前后中心垂线；组配后保障底部盾体分块的中心垂线与十字中心垂线一致；且底部盾体分块的切口环与始发井口架构之间的距离满足刀盘下井安装要求。

根据本发明超大直径盾构机中前盾工地组装方法，优选地，在步骤c中，所述底部盾体分块两侧的防扭转单元与始发台之间间隙为5mm~15mm。

根据本发明超大直径盾构机中前盾工地组装方法，优选地，在步骤e中，顶块组配单元施压到位后，在盾体分块之间拆入定位销。

根据本发明超大直径盾构机中前盾工地组装方法，优选地，还包括密封工序；在相邻的两盾体分块的接触面上安装整圈密封，所述整圈密封由多条密封条粘结而成，相邻的两密封条接口均为斜边切口，并上下搭设粘结。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请解决目前超大直径盾构机工地组装面临的定位精度低、分块间对接困难、盾体密封不合格、装机效率低下、安全风险高等问题，能够实现φ≥10m大直径盾构机中前盾的顺利安装，既安全又经济，应用效果良好。

本申请通过对始发台的结构设计和功能性划分，使得其能够在装配过程中起到支撑、移动、调平、防扭转的功能，为整个盾体的组装提供了良好的基础，保障了整个装配结构的稳定性，也使得整个施工工艺的效率更高，装配精度和施工安全能够得到保障。

本申请的防扭转单元的结构设计，能够保障装配过程中的稳定性，避免在装配侧部盾体分块时发生底部盾体分块扭转偏移，保障了整体的稳定性，使得装配工艺能够得到有效的保障，本申请还通过左右依次装配的工序设计，避免单侧连续安装导致的重心偏移造成的倾覆等风险。

本申请的顶块组配单元的结构设计，能够在装配工序中实现顶部盾体分块对位安装，降低装配难度，提高装配效率，并且保障各个盾体分块之间的精准对位，避免顶部盾体分块无法有效嵌入的问题的发生。

本申请还通过整圈密封实现了盾体的密封，保障了盾体的密封性能，本申请的整个组装系统和组装方法能够解决现有的盾构机组装质量不足的问题，克服现阶段存在的装配难度大，装配效率低的问题，使得盾构机的设计和盾构机的装配实现统一。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的始发台的俯视结构示意图。

图2为根据本发明实施例的始发台的纵剖结构示意图。

图3为根据本发明实施例的始发台的横剖结构示意图。

图4为根据本发明实施例的调整单元的结构示意图之一。

图5为根据本发明实施例的调整单元的结构示意图之二。

图6为根据本发明实施例的调整单元的结构示意图之三。

图7为根据本发明实施例的防扭转单元的结构示意图之一。

图8为根据本发明实施例的防扭转单元的结构示意图之二。

图9为根据本发明实施例的顶块组配单元的结构示意图之一。

图10为根据本发明实施例的顶块组配单元的结构示意图之二。

图11为根据本发明实施例的整圈密封的结构示意图。

图12为图11中Ⅰ部的放大结构示意图。

图13为图12的A-A向的结构示意图。

图14为图11中Ⅱ部的放大结构示意图。

图15为图14的B-B向的结构示意图。

图16为图11中Ⅲ部的放大结构示意图。

图17为图16的C-C向的结构示意图。

图18为图11中Ⅳ部的放大结构示意图。

图19为图18的D-D向的结构示意图。

图中序号：

101为始发台、102为焊接通道、103为导轨、104为放置腔；

201为调平液压油缸；

301为挡撑板；

401为支撑架、402为施压动力推杆；

501为底部盾体分块、502为顶部盾体分块、503为侧部盾体分块、504为中前盾、505为尾盾、506为切口环；

601为密封条；

701为底部盾体分块中心垂线。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1-图19，本申请公开了一种超大直径盾构机中前盾工地组装系统，用于盾体分块的对位组装，包括始发台101、调整单元、防扭转单元和顶块组配单元，在始发台101上布设有多道导轨103和多道焊接通道102，多道导轨103上表面拟合形成的圆与盾体的外周面形成同心圆；多组调整单元布设在始发台101上，调整单元用于调整盾体分块的高度；防扭转单元设置在各盾体分块的端部或/和侧部，防扭转单元用于限制盾体分块扭动；顶块组配单元用于对顶部最后装配的顶部盾体分块502施压，完成压紧对位。

始发台101为钢筋混凝土浇筑台，一般由C30、C35钢筋混泥土浇筑完成，具备盾构主机重量的承载力，在浇筑时预埋钢轨作为盾体分块接触受力点及盾构向前顶进始发时的滑动导轨，导轨满足承载及盾体滑动要求，导轨103预埋浇筑在始发台101中，为确保盾构机中前盾的底部盾体分块和相邻的几块侧部盾体分块之间的纵缝焊接，始发台需设计≥1000mm宽的纵、环缝焊接通道；并且为了进行盾体分块之间调整对接、定位等，还需要预留4根调平液压油缸的安装位置，即在始发台101上预留有与调整单元对应的放置腔104。如图1-图6所示。

本实施例中的调整单元包括为调平液压油缸201和控制模块，控制模块控制多组调整单元同步动作或单独动作，还可以对多个调平液压油缸进行分组控制。

本实施例中的防扭转单元包括焊接设置在盾体分块两侧底部的挡撑板301和焊接在盾体分块两端的导轨上的挡块，主要针对底部盾体分块以及与始发台在竖直方向上能够直接设置挡撑板的侧部盾体分块之间进行稳定支撑，如图7和图8所示。

本实施例中的顶块组配单元包括两支撑架401和设置在支撑架401上的施压动力推杆402，两支撑架401分别设置在与顶部盾体分块相邻的两盾体分块上，顶部盾体分块安装时吊装到与其左右相邻的盾体分块接触缝高差100mm左右时，由吊机稳住不动，在其左右侧块对称焊接4个7字板作为反力点，利用千斤顶作用于7字板将顶块往下顶进迫使左、右两侧分块张开，确保顶块安装到位并插入定位销。顶块安装完成后，紧固整个前中盾连接螺栓。

本申请还公开了一种超大直径盾构机中前盾工地组装方法，利用上述超大直径盾构机中前盾工地组装系统进行中前盾的组装，具体包括以下步骤：

a、根据施工隧道轴线、始发位置、盾构机尺寸修筑始发台，并保障盾构机装配完成后的中心线与施工隧道轴线一致；

b、在始发台101上对位配置调整单元，通过起吊设备吊装最底部的底部盾体分块501，放置在导轨103上，并进行姿态调整；

c、在底部盾体分块501的侧部和端部设置防扭转单元，使得底部盾体分块501相对于始发台固定；

d、吊装底部盾体分块两侧的侧部盾体分块503，且侧部盾体分块左右依次循环组配，并在至少部分侧部盾体分块503与始发台之间设置防扭转单元；

e、吊装顶部盾体分块502，并在顶部盾体分块502与侧部盾体分块503贴合前，配置顶块组配单元，由起吊设备缓慢下放，通过顶块组配单元向下施压和稳定顶部盾体，完成压紧对位；

f、固紧各盾体分块之间的连接螺栓。

在上述工艺步骤中，进一步地对施工工艺进行详细描述：

前中盾组装是盾体组装的第一步，为剩余各块及尾盾组装的基准，是保证主机与隧道轴线一致的关键工序。因此在步骤b 中，组装前先在始发台上标记十字中心垂线位置、安装位置以及底部盾体分块的中心垂线701；底部盾体分块组装时保证其中心垂线与隧道始发台十字中心垂线保持一致，且底部盾体分块的切口环与始发井口架构之间的距离X满足刀盘下井安装要求。通过在底部盾体分块的结构刚性强的位置前后两排布置的4个调平液压油缸，进行盾体底块组装过程中位置、高差的调整，调平油缸可实现单独、分组、同步控制。

由于底部盾体分块吊装下井后，根据测量结果需要对其姿态进行调整，底部盾体分块体积重量大，放置于始发台后缺少足够约束，因此在步骤c中，底部盾体分块两侧的防扭转单元与始发台之间间隙为5mm~15mm，一方面能够保障姿态调整时所需空间，另一方面又能防止盾体左右偏转或倾倒带来的安全风险，对于防扭转单元，一方面是在侧部设置挡撑板，另一方面是在端部导轨上焊接挡块。

在步骤d中，底部盾体分块501安装调整到位后，依次进行左右侧的盾体分块的安装，按照左侧安装一块、右侧安装一块的对称顺序依次进行左右分块的安装，避免单侧连续安装时整个盾体的重心偏移造成盾体移动、偏转、倾覆等风险；当盾体底块的左右侧分块安装对接后在其底部焊接防扭挡撑板，防止单侧偏重造成的已组装盾体偏重扭转倾覆；并随着其他盾体分块的安装及时进行支撑焊接直至下部各分块安装完成。

在步骤e中，顶块组配单元施压到位后，在盾体分块之间拆入定位销，再进行螺栓连接。

本申请还包括密封工序；在相邻的两盾体分块的接触面上安装整圈密封，整圈密封由多条密封条601粘结而成，相邻的两密封条601接口均为斜边切口，并上下搭设粘结。具体地，由于盾体各分块安装完成后盾体作为一个整体工作时需要承受3～10bar的泥水压力，各个盾体接触面间需要安装整圈密封，如图11所示；整圈密封由各个密封条粘接而成，直线段对接密封粘接接口应沿45°方向切割，直角段对接处120°接口，用砂纸打磨切口，涂抹乐泰密封粘接胶，密封安装完成后需在表面涂抹适量锂基润滑脂EP2。各部分的对接结构如图12-图19所示。

本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超大直径盾构机中前盾工地组装系统，用于盾体分块的对位组装，其特征在于，包括：

始发台，在所述始发台上布设有多道导轨和多道焊接通道，多道所述导轨上表面拟合形成的圆与盾体的外周面形成同心圆；

调整单元，多组所述调整单元布设在所述始发台上，所述调整单元用于调整盾体分块的高度；

防扭转单元，其设置在各所述盾体分块的端部或/和侧部，所述防扭转单元用于限制所述盾体分块扭动；以及

顶块组配单元，其用于对顶部最后装配的顶部盾体分块施压，完成压紧对位。

2.根据权利要求1所述的超大直径盾构机中前盾工地组装系统，其特征在于，所述始发台为钢筋混凝土浇筑台，所述导轨预埋浇筑在所述始发台中，所述始发台上预留有与所述调整单元对应的放置腔。

3.根据权利要求1所述的超大直径盾构机中前盾工地组装系统，其特征在于，所述调整单元包括为调平液压油缸和控制模块，所述控制模块控制多组所述调整单元同步动作或单独动作。

4.根据权利要求1所述的超大直径盾构机中前盾工地组装系统，其特征在于，所述防扭转单元包括焊接设置在盾体分块两侧底部的挡撑板和焊接在盾体分块两端的导轨上的挡块。

5.根据权利要求1所述的超大直径盾构机中前盾工地组装系统，其特征在于，所述顶块组配单元包括两支撑架和设置在所述支撑架上的施压动力推杆，两所述支撑架分别设置在与顶部盾体分块相邻的两盾体分块上。

6.一种超大直径盾构机中前盾工地组装方法，其特征在于，利用上述权利1-5任一所述的超大直径盾构机中前盾工地组装系统进行中前盾的组装，具体包括以下步骤：

a、根据施工隧道轴线、始发位置、盾构机尺寸修筑始发台，并保障盾构机装配完成后的中心线与施工隧道轴线一致；

b、在始发台上对位配置调整单元，通过起吊设备吊装最底部的底部盾体分块，放置在导轨上，并进行姿态调整；

c、在底部盾体分块的侧部和端部设置防扭转单元，使得所述底部盾体分块相对于始发台固定；

d、吊装底部盾体分块两侧的侧部盾体分块，且侧部盾体分块左右依次循环组配，并在至少部分侧部盾体分块与始发台之间设置防扭转单元；

e、吊装顶部盾体分块，并在顶部盾体分块与侧部盾体分块贴合前，配置顶块组配单元，由起吊设备缓慢下放，通过顶块组配单元向下施压顶部盾体分块，完成压紧对位；

f、固紧各盾体分块之间的连接螺栓。

7.根据权利要求6所述的超大直径盾构机中前盾工地组装方法，其特征在于，在步骤b中，在始发台上标记十字中心垂线位置、安装位置以及底部盾体分块的前后中心垂线；组配后保障底部盾体分块的中心垂线与十字中心垂线一致；且底部盾体分块的切口环与始发井口架构之间的距离满足刀盘下井安装要求。

8.根据权利要求6所述的超大直径盾构机中前盾工地组装方法，其特征在于，在步骤c中，所述底部盾体分块两侧的防扭转单元与始发台之间间隙为5mm~15mm。

9.根据权利要求6所述的超大直径盾构机中前盾工地组装方法，其特征在于，在步骤e中，顶块组配单元施压到位后，在盾体分块之间拆入定位销。

10.根据权利要求6所述的超大直径盾构机中前盾工地组装方法，其特征在于，还包括密封工序；在相邻的两盾体分块的接触面上安装整圈密封，所述整圈密封由多条密封条粘结而成，相邻的两密封条接口均为斜边切口，并上下搭设粘结。

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