CN112814690A - 一种盾构施工系统及盾构施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构施工系统及盾构施工方法，包括台车和隧道电瓶车，隧道内安装有两条台车轨道和隧道电瓶车轨道，还包括第一方木单元、第一构件单元和顶撑单元，第一方木单元包括两块第一方木，两块第一方木沿前后方向分布且能够对管片组进行支撑，顶撑单元包括升降装置组和第二构件，第二构件与升降装置组的输出端连接，升降装置组能够带动第二构件上下运动，第一构件单元包括两个第一构件，两个第一构件可拆卸连接于台车上，第一构件的两端分别位于开口的左右两侧，两个第一构件沿前后方向分布，两个第一构件能够对管片组进行支撑；使用本系统可以提升盾构施工的效率。

Description

一种盾构施工系统及盾构施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工工程技术领域，具体涉及一种盾构施工系统及盾构施工方法。

背景技术

目前，在大型隧道施工领域内，大多采用盾构机进行隧道施工，在盾构机施工的过程中，传统的施工方式是先将隧道电瓶车上的浆液抽到台车浆液存储罐，然后将隧道电瓶车上的管片吊装到拼装区域，直到将隧道电瓶车上的管片全部吊装完成，然后将隧道电瓶车开到出土口，再进行盾构机掘进，使用电瓶车进行运土，这种施工方式盾构机掘进和管片吊装不能同时进行，施工效率低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种盾构施工系统及盾构施工方法，以提升盾构施工的效率。

一种盾构施工系统，包括台车和隧道电瓶车，隧道内安装有两条台车轨道和隧道电瓶车轨道，隧道电瓶车轨道位于两条台车轨道之间，台车设置于两条台车轨道上，隧道电瓶车设置于隧道电瓶车轨道上，台车的前部开放，台车的底壁前侧具有开口，还包括第一方木单元、第一构件单元和顶撑单元，所述第一方木单元设置于隧道电瓶车的平板上，第一方木单元包括两块第一方木，两块第一方木沿前后方向分布且能够对管片组进行支撑，顶撑单元设置于两块第一方木之间，顶撑单元包括升降装置组和第二构件，第二构件与升降装置组的输出端连接，升降装置组能够带动第二构件上下运动，第一构件单元包括两个第一构件，两个第一构件可拆卸连接于台车上，第一构件的两端分别位于开口的左右两侧，两个第一构件沿前后方向分布，两个第一构件能够对管片组进行支撑；

所述管片组包括至少一块管片；

初始状态时，第一方木单元对管片组进行支撑，第二构件位于管片组下方，管片组底端位于台车下方，第二构件向上运动能够与管片组接触并顶起管片组向上运动。

本技术方案中隧道内安装有两条台车轨道和隧道电瓶车轨道，隧道电瓶车轨道位于两条台车轨道之间，台车设置于两条台车轨道上，台车能够在台车轨道上运行，隧道电瓶车设置于隧道电瓶车轨道上，隧道电瓶车能够在隧道电瓶车轨道上运行，具体使用时，首先将管片组放置于两块第一方木上，然后由隧道电瓶车运行将管片组运输至台车内，此时管片组底壁位于台车底壁下方，管片组的顶部位于台车底壁的上方，此时升降装置组启动带动第二构件上升，第二构件上升与管片组的底部接触将管片组顶起，将管片组顶升脱离第一方木，然后使用两个第一构件，将两个第一构件放置在管片组的前后两侧并与管片组的底壁接触对管片组进行支撑，然后将第一构件进行固定，使管片组放置于台车上，然后升降装置组下降，第二构件运动至台车下方，隧道电瓶车行驶离开台车前往出土口进行运土，这样将管片组放置于台车上进行管片吊装，隧道电瓶车进行运土，实现管片吊装和盾构机掘进的同时进行，减少隧道电瓶车的吊装等待时间，提高隧道电瓶车的使用率，使得盾构机每环的掘进时间缩短，极大的提高了盾构施工效率。

优选地，管片组内包括两块及以上的管片，两块及以上的管片纵向分布，相邻的两块管片，下方管片上放置有两块第二方木，两块第二方木对上方管片进行支撑。

优选地，所述台车上安装有两个第四构件单元，第四构件单元与第一构件一一对应，第四构件单元包括两个第四构件组，两个第四构件组分别位于开口的左右两侧，第四构件组中包括至少一个第四构件，第一构件上设置有两个安装环组，两个安装环组分别位于第一构件的左部和右部，第一安装环组包括至少一个安装环，安装环与第四构件之间通过花篮螺栓进行固定。

优选地，所述台车的侧壁设置有倒链组，所述倒链组包括两条倒链，倒链与第一构件一一对应，倒链能够勾住第一构件上的安装环使第一构件纵向放置。

优选地，所述台车上设置第三构件组，第三构件组包括两个第三构件，第三构件、倒链与第一构件一一对应，第一构件的一端与第三构件铰接，且第一构件能够绕铰接点在竖直方向上旋转，第一构件与第三构件可拆卸连接。

优选地，所述第三构件与第一构件通过U型扣连接。

优选地，所述台车上设置有两条第一构件轨道，两条第一构件轨道分别位于开口的左右两侧，第一构件上开有两条环形凹槽，两条环形凹槽能够分别放置于两条第一构件轨道上，第一构件能够在第一构件轨道上滚动。

优选地，所述升降装置组包括多个千斤顶，多个千斤顶的输出端均与第二构件连接。

优选地，所述第二构件包括支撑板和多根支撑柱，多根所述的支撑柱设置于支撑板的顶壁上，支撑柱的顶壁呈弧面，多根支撑柱的顶壁能够同时与管片的外圆周壁接触。

一种盾构施工方法，使用所述的盾构施工系统，包括如下步骤：

A、将管片组放置于第一方木单元上；

B、使用隧道电瓶车将管片组从隧道口运输至台车内；

C、启动顶撑单元，将管片组顶起使管片组脱离第一方木；

D、使用第一构件单元对管片组进行支撑；

E、顶撑单元下降，隧道电瓶车从台车下方运动至出土口。

本发明的有益效果体现在：本技术方案中隧道内安装有两条台车轨道和隧道电瓶车轨道，隧道电瓶车轨道位于两条台车轨道之间，台车设置于两条台车轨道上，台车能够在台车轨道上运行，隧道电瓶车设置于隧道电瓶车轨道上，隧道电瓶车能够在隧道电瓶车轨道上运行，具体使用时，首先将管片组放置于两块第一方木上，然后由隧道电瓶车运行将管片组运输至台车内，此时管片组底壁位于台车底壁下方，管片组的顶部位于台车底壁的上方，此时升降装置组启动带动第二构件上升，第二构件上升与管片组的底部接触将管片组顶起，将管片组顶升脱离第一方木，然后使用两个第一构件，将两个第一构件放置在管片组的前后两侧并与管片组的底壁接触对管片组进行支撑，然后将第一构件进行固定，使管片组放置于台车上，然后升降装置组下降，第二构件运动至台车下方，隧道电瓶车行驶离开台车前往出土口进行运土，这样将管片组放置于台车上进行管片吊装，隧道电瓶车进行运土，实现管片吊装和盾构机掘进的同时进行，减少隧道电瓶车的吊装等待时间，提高隧道电瓶车的使用率，使得盾构机每环的掘进时间缩短，极大的提高了盾构施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的主视图；

图2为本发明中顶撑单元收缩时的左视图；

图3为本发明中顶撑单元顶升时的左视图；

图4为本发明中第二构件的左视图；

图5为本发明中第一构件、第四构件和花篮螺栓连接结构的俯视图。

附图中，1-管片,2-第一方木，3-第二方木，4-隧道，5-台车，6-隧道电瓶车，7-平板，8-千斤顶，9-第一构件，10-第二构件，11-第三构件，12-第四构件，13-第五构件，14-倒链，15-第一构件轨道，16-台车轨道，17-隧道电瓶车轨道，18-花篮螺栓，19-安装环，20-环形凹槽，101-支撑板，102-支撑柱。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

如图1-图5所示，本实施例中提供了一种盾构施工系统，包括台车5和隧道电瓶车6，隧道4内安装有两条台车轨道16和隧道电瓶车轨道17，隧道电瓶车轨道17位于两条台车轨道16之间，台车5设置于两条台车轨道16上，隧道电瓶车6设置于隧道电瓶车轨道16上，台车5的前部开放，台车5的底壁前侧具有开口，还包括第一方木单元、第一构件单元和顶撑单元，所述第一方木单元设置于隧道电瓶车6的平板7上，第一方木单元包括两块第一方木2，两块第一方木2沿前后方向分布且能够对管片组进行支撑，顶撑单元设置于平板7上且位于两块第一方木2之间，顶撑单元包括升降装置组和第二构件10，第二构件10与升降装置组的输出端连接，升降装置组能够带动第二构件10上下运动，第一构件单元包括两个第一构件9，两个第一构件9可拆卸连接于台车5上，第一构件9的两端分别位于开口的左右两侧，两个第一构件9沿前后方向分布，两个第一构件9能够对管片组进行支撑；

所述管片组包括至少一块管片1，一块及以上的管片1纵向分布；

初始状态时，第一方木单元对管片组进行支撑，第二构件10位于管片组下方，管片组底端位于台车5下方，第二构件10向上运动能够与管片组接触并顶起管片组向上运动。

本实施例中隧道4内安装有两条台车轨道16和隧道电瓶车轨道17，隧道电瓶车轨道17位于两条台车轨道16之间，台车5设置于两条台车轨道16上，台车5能够在台车轨道16上运行，隧道电瓶车6设置于隧道电瓶车轨道16上，隧道电瓶车6能够在隧道电瓶车轨道16上运行，具体使用时，首先将管片组放置于两块第一方木2上，然后由隧道电瓶车6运行将管片组运输通过开口至台车5内，此时管片组底壁位于台车5底壁下方，管片组的顶部位于台车5底壁的上方，此时升降装置组启动带动第二构件10上升，第二构件10上升与管片组的底部接触将管片组顶起，将管片组顶升脱离第一方木2，然后使用两个第一构件9，将两个第一构件9放置在管片组的前后两侧并与管片组的底壁接触对管片组进行支撑，然后将第一构件9进行固定，使管片组放置于台车上，然后升降装置组下降，第二构件10运动至台车5下方，隧道电瓶车6行驶离开台车5前往出土口进行运土，这样将管片组放置于台车5上进行管片1吊装，隧道电瓶车6进行运土，实现管片1吊装和盾构机掘进的同时进行，减少隧道电瓶车6的吊装等待时间，提高隧道电瓶车6的使用率，使得盾构机每环的掘进时间缩短，极大的提高了盾构施工效率。

这里第一构件9可拆卸连接于台车5的底壁上，是由于隧道电瓶车6上的管片组的顶部高于台车5底部的高度，直接让第一构件9横跨于台车5的底壁上，那么携带管片组的隧道电瓶车6无法进入到台车5内部。

本实施例中前后方向以隧道4外和隧道4内为基准，隧道4外为前侧。

本实施例中在所述台车5上安装有两个第四构件单元，第四构件单元与第一构件9一一对应，第四构件单元包括两个第四构件组，两个第四构件组分别位于开口的左右两侧，第四构件组中包括至少一个第四构件12，第一构件9上设置有两个安装环组，两个安装环组分别位于第一构件9的左部和右部，第一安装环组包括至少一个安装环19，安装环19与第四构件12之间通过花篮螺栓18进行固定。

具体使用的时候，每个安装环组包括两个安装环19，每个第四构件组包括两个第四构件12，这样每根第一构件9通过四个花篮螺栓18固定于四个第四构件上12，实现第一构件9的可拆卸连接，花篮螺栓18可以调整长度，使第一构件9的安装固定和拆卸更加方便。

由于第一构件9需要与台车5的底壁可拆卸连接，第一构件9需要承载管片组的重量，因此第一构件9需要具有较强的承载力，采用人工搬运拆卸固定第一构件9的方式实行起来具有较大困难，本实施例中所述台车5的侧壁设置有倒链组，所述倒链组包括两条倒链14，倒链14与第一构件9一一对应，倒链14能够勾住第一构件9上的安装环19使第一构件9纵向放置。

本实施例中台车5的侧壁设置第五构件13，倒链14设置于第五构件13上。

本实施例中所述台车5上设置第三构件组，第三构件组包括两个第三构件11，第三构件11、倒链14与第一构件9一一对应，第一构件9的一端与第三构件11铰接，且第一构件9能够绕铰接点在竖直方向上旋转，第一构件9与第三构件11可拆卸连接。

当隧道电瓶车6携带管片组进入台车5内时，此时倒链14将第一构件9勾起使第一构件9处于纵向放置的状态，打开开口让隧道电瓶车6进入，此时两条倒链14分别处于管片组的前后两侧，由于第一构件9的一端铰接于第三构件11上，第一构件9能够绕铰接点在竖直方向上旋转，当隧道电瓶车6进入台车5后，操作倒链14向下释放第一构件9，第一构件9向下转动，直到第一构件9横向放置于台车5上，此时将倒链14与第一构件9脱离，然后将第一构件9与第三构件11拆卸，此时再滚动第一构件9，使第一构件9运动至管片组的下方与管片组接触并进行固定，两个第一构件9对管片组进行支撑后，然后升降装置组下降，第二构件10运动至台车5下方，隧道电瓶车6行驶离开台车5前往出土口进行运土，管片组内的管片1吊装完毕，相反的操作使第一构件9处于纵向放置状态，以便于下一次管片组的进入，这样通过倒链14、第三构件11、第一构件9的配合实现第一构件9安装和拆卸的便捷性，极大的提高了工作效率，降低工作强度。

第一构件9在放置水平后需要滚动至管片组下方对管片组进行支撑，由于第一构件9较重，推动较为费力，一旦第一构件9的运动在左右方向偏移，当第一构件运动至管片组下方对管片组进行支撑时，很难在左右方向调整第一构件9的位置，这样很难对第一构件9进行位置的固定。

本实施例中所述台车5上设置有两条第一构件轨道15，两条第一构件轨道15分别位于开口的左右两侧，第一构件9上开有两条环形凹槽20，两条环形凹槽20能够分别放置于两条第一构件轨道15上，第一构件9能够在第一构件轨道15上滚动。

在具体使用的时候，从倒链14上将第一构件9放下时，第一构件9上的两条环形凹槽20刚好位于第一构件轨道15上方，这样滚动第一构件9时，第一构件9沿第一构件轨道15运动，不会出现左右偏离，当第一构件9运动至管片组下方时，可以很轻易对第一构件9进行位置固定，通过倒链14、第三构件11、第一构件9、和第一构件轨道15的配合，进一步提高第一构件9在台车5上安装和拆卸的便捷性。

本实施例中所述第三构件11与第一构件9通过U型扣连接。

本实施例中所述升降装置组包括多个千斤顶8，多个千斤顶8的输出端均与第二构件10连接。本实施例中千斤顶8设置为四个，四个千斤顶8均匀分布。

本实施例中所述第二构件10包括支撑板101和多根支撑柱102，多根所述的支撑柱102设置于支撑板101的顶壁上，支撑柱102的顶壁呈弧面，多根支撑柱102的顶壁能够同时与管片1的外圆周壁接触。支撑柱102的顶壁呈弧面，多根支撑柱102的顶壁能够同时与管片1的外圆周壁接触，对管片组的支撑稳定性更强。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上进行了进一步限定，本实施例中管片组内包括两块及以上的管片1，两块及以上的管片1纵向分布，相邻的两块管片1，下方管片1上放置有两块第二方木3，两块第二方木3对上方管片1进行支撑。具体的，管片组包含的管片1的数量根据实际情况进行设定，例如对于外径6.28m的盾构机，管片1外径为6m，内径为5.4m，宽1.2m，在具体使用时，在隧道电瓶车6上设置平板7、第一方木单元、第一构件单元、顶撑单元和管片组均为两个，平板7、第一方木单元、第一构件单元、顶撑单元和管片组一一对应，每个管片组包含三块管片1，本实施例中相邻的两块管片1，下方管片1上放置有两块第二方木3，两块第二方木3对上方管片1进行支撑。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上进行了进一步限定，本实施例中提供了一种盾构施工方法，使用盾构施工系统，包括如下步骤：

A、将管片组放置于第一方木单元上；

B、使用隧道电瓶车6将管片组从隧道口运输至台车5内；

C、启动顶撑单元，将将管片组顶起使管片组脱离第一方木2；

D、使用第一构件单元对管片组进行支撑；

E、顶撑单元下降，隧道电瓶车从台车5下方运动至出土口。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种盾构施工系统，包括台车(5)和隧道电瓶车(6)，隧道(4)内安装有两条台车轨道(16)和隧道电瓶车轨道(17)，隧道电瓶车轨道(17)位于两条台车轨道(16)之间，台车(5)设置于两条台车轨道(16)上，隧道电瓶车(6)设置于隧道电瓶车轨道(16)上，台车(5)的前部开放，台车(5)的底壁前侧具有开口，其特征在于,还包括第一方木单元、第一构件单元和顶撑单元，所述第一方木单元设置于隧道电瓶车(6)的平板(7)上，第一方木单元包括两块第一方木(2)，两块第一方木(2)沿前后方向分布且能够对管片组进行支撑，顶撑单元设置于两块第一方木(2)之间，顶撑单元包括升降装置组和第二构件(10)，第二构件(10)与升降装置组的输出端连接，升降装置组能够带动第二构件(10)上下运动，第一构件单元包括两个第一构件(9)，两个第一构件(9)可拆卸连接于台车(5)上，第一构件(9)的两端分别位于开口的左右两侧，两个第一构件(9)沿前后方向分布，两个第一构件(9)能够对管片组进行支撑；

所述管片组包括至少一块管片(1)；

初始状态时，第一方木单元对管片组进行支撑，第二构件(10)位于管片组下方，管片组底端位于台车(5)下方，第二构件(10)向上运动能够与管片组接触并顶起管片组向上运动。

2.根据权利要求1所述的一种盾构施工系统，其特征在于，管片组内包括两块及以上的管片(1)，两块及以上的管片(1)纵向分布，相邻的两块管片(1)，下方管片(1)上放置有两块第二方木(3)，两块第二方木(3)对上方管片(1)进行支撑。

3.根据权利要求1所述的一种盾构施工系统，其特征在于，所述台车(5)上安装有两个第四构件单元，第四构件单元与第一构件(9)一一对应，第四构件单元包括两个第四构件组，两个第四构件组分别位于开口的左右两侧，第四构件组中包括至少一个第四构件(12)，第一构件(9)上设置有两个安装环组，两个安装环组分别位于第一构件(9)的左部和右部，第一安装环组包括至少一个安装环(19)，安装环(19)与第四构件(12)之间通过花篮螺栓(18)进行固定。

4.根据权利要求3所述的一种盾构施工系统，其特征在于，所述台车(5)的侧壁设置有倒链组，所述倒链组包括两条倒链(14)，倒链(14)与第一构件(9)一一对应，倒链(14)能够勾住第一构件(9)上的安装环(19)使第一构件(9)纵向放置。

5.根据权利要求4所述的一种盾构施工系统，其特征在于，所述台车(5)上设置第三构件组，第三构件组包括两个第三构件(11)，第三构件(11)、倒链(14)与第一构件(9)一一对应，第一构件(9)的一端与第三构件(11)铰接，且第一构件(9)能够绕铰接点在竖直方向上旋转，第一构件(9)与第三构件(11)可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的一种盾构施工系统，其特征在于，所述第三构件(11)与第一构件(9)通过U型扣连接。

7.根据权利要求1所述的一种盾构施工系统，其特征在于，所述台车(5)上设置有两条第一构件轨道(15)，两条第一构件轨道(15)分别位于开口的左右两侧，第一构件(9)上开有两条环形凹槽(20)，两条环形凹槽(20)能够分别放置于两条第一构件轨道(15)上，第一构件(9)能够在第一构件轨道(15)上滚动。

8.根据权利要求1所述的一种盾构施工系统，其特征在于，所述升降装置组包括多个千斤顶(8)，多个千斤顶(8)的输出端均与第二构件(10)连接。

9.根据权利要求1所述的一种盾构施工系统，其特征在于，所述第二构件(10)包括支撑板(101)和多根支撑柱(102)，多根所述的支撑柱(102)设置于支撑板(101)的顶壁上，支撑柱(102)的顶壁呈弧面，多根支撑柱(102)的顶壁能够同时与管片(1)的外圆周壁接触。

10.一种盾构施工方法，其特征在于，使用权利要求1-9任意一项所述的盾构施工系统，包括如下步骤：

A、将管片组放置于第一方木单元上；

B、使用隧道电瓶车(6)将管片组从隧道口运输至台车(5)内；

C、启动顶撑单元，将管片组顶起使管片组脱离第一方木(2)；

D、使用第一构件单元对管片组进行支撑；

E、顶撑单元下降，隧道电瓶车从台车(5)下方运动至出土口。

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