CN113107503B - 同时适应两种管片拼装点位的盾构机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种同时适应两种管片拼装点位的盾构机，包括：前中盾组件；尾盾组件，固定设置在前中盾组件的后侧；管片组件，设置在尾盾组件内侧并与前中盾组件间隔设置，管片组件由18个拼装点位的管片单元拼装形成或者由28个拼装点位的管片单元拼装形成，18个拼装点位的管片单元中相邻两个管片单元之间形成第一接缝，28个拼装点位的管片单元中相邻两个管片单元之间形成第二接缝；多根推进油缸，设置在前中盾组件与管片组件之间，多根推进油缸沿前中盾组件的周向间隔设置，每根推进油缸与第一接缝和第二接缝均错位设置。将推进油缸与第一接缝和第二接缝均错位设置，可使本发明同时适用于18和28管片拼装点位在施工中全点位对中拼装。

Description

同时适应两种管片拼装点位的盾构机
技术领域
本发明涉及盾构机领域，具体涉及一种同时适应两种管片拼装点位的盾构机。
背景技术
目前超大直径公路或铁路隧道的施工中，外径14.5米，内径13.3米的管片规格常常用于隧道衬砌成环。此管片规格有两种管片拼装点位，即18个管片拼装点位和28个管片拼装点位。在盾构法隧道施工过程中，每个管片拼装点位则需要相应点位的推进油缸对中推入才能保证管片拼装质量，也即盾构机推进系统的油缸布置形式与管片拼装点位息息相关。而超大直径盾构机的推进油缸是安装固定在盾构机前中盾结构上，故推进系统的油缸布置形式直接影响着盾体的结构形式。
现有的不同管片拼装点位所需的盾构机前中盾的结构形式设计完全不同。也即，针对内外径相同，而管片拼装点位不同管片拼装过程中，隧道施工所使用的盾构机主机并不能相互调用。对于超大直径盾构机来说，盾体结构件重量往往超过1000吨，造价十分昂贵，而且盾体加工制造周期长，运输和组装十分繁琐，造成了社会资源的极大浪费。
发明内容
本发明提供了一种同时适应两种管片拼装点位的盾构机，以达到同一盾构机能够适配不同管片拼装点位的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种同时适应两种管片拼装点位的盾构机，包括：前中盾组件；尾盾组件，固定设置在前中盾组件的后侧；管片组件，设置在尾盾组件内侧并与前中盾组件间隔设置，管片组件由18个拼装点位的管片单元拼装形成或者由28个拼装点位的管片单元拼装形成，18个拼装点位的管片单元中相邻两个管片单元之间形成第一接缝，28个拼装点位的管片单元中相邻两个管片单元之间形成第二接缝；多根推进油缸，设置在前中盾组件与管片组件之间，多根推进油缸沿前中盾组件的周向间隔设置，每根推进油缸与第一接缝和第二接缝均错位设置。
进一步地，前中盾组件由多块结构相同的前中盾单元沿圆周方向依次首尾连接围成。
进一步地，相邻两块前中盾单元之间形成第三接缝，每根推进油缸均与第三接缝错位设置。
进一步地，前中盾组件的轴向投影面设置有第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，在第一象限内，多根推进油缸与水平面的夹角依次为3.1°、14.4°、24.3°、35.9°、41.2°、54.3°、61°、65.9°、74.8°、79.9°和86.5°，第二象限内的多根推进油缸与第一象限内的多根推进油缸呈轴对称分布，第三象限内的多根推进油缸与第二象限内的多根推进油缸呈轴对称分布，第四象限内的多根推进油缸与第三象限内的多根推进油缸呈轴对称分布。
进一步地，多根推进油缸包括交替设置的单缸组件单缸和双缸组件双缸，单缸组件单缸与双缸组件双缸交替设置。
进一步地，同时适应两种管片拼装点位的盾构机还包括推进油缸安装座，固定在前中盾组件的一侧端面，多根推进油缸均与推进油缸安装座抵接。
进一步地，尾盾组件的外径小于前中盾组件的外径。
进一步地，尾盾组件由多块结构相同的尾盾单元沿圆周方向依次首尾连接围成。
进一步地，18个拼装点位的管片单元包括：第一封顶块；两个第一连接块，对称设置在第一封顶块的两侧；六个第一标准块，呈环状布置且具有第一缺口位置，第一封顶块和两个第一连接块均设置在第一缺口位置。
进一步地，28个拼装点位的管片单元包括：第二封顶块；两个第二连接块，对称设置在第二封顶块的两侧；七个第二标准块，呈环状布置且具有第二缺口位置，第二封顶块和两个第二连接块均设置在第二缺口位置。
本发明的有益效果是，将推进油缸与第一接缝和第二接缝均错位设置，可以使本发明同时适用于18和28管片拼装点位在施工中全点位的对中拼装，提升了超大直径盾构隧道施工中的管片衬砌质量，同时盾构设备的互换性可大大减小盾构设备的总数量，进而减少盾构设备停滞等待的周期。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为18管片拼装点位的管片单元分块图；
图4为18管片拼装点位施工中每一成环的管片单元可能出现的分块位置；
图5为28管片拼装点位的管片单元分块图；
图6为28管片拼装点位施工中每一成环的管片单元可能出现的分块位置；
图7为本发明实施例中推进油缸的分布示意图。
图中附图标记：1、前中盾组件；2、尾盾组件；3、管片组件；4、推进油缸安装座；5、推进油缸；101、第一前中盾单元；102、第二前中盾单元；103、第三前中盾单元；104、第四前中盾单元；105、第五前中盾单元；106、第六前中盾单元；107、第七前中盾单元；108、第八前中盾单元；109、第九前中盾单元；110、第十前中盾单元；201、单缸；202、双缸。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图7所示，本发明实施例提供了一种同时适应两种管片拼装点位的盾构机，包括前中盾组件1、尾盾组件2、管片组件3和多根推进油缸5。尾盾组件2固定设置在前中盾组件1的后侧；管片组件3设置在尾盾组件2内侧并与前中盾组件1间隔设置，管片组件3由18个拼装点位的管片单元拼装形成或者由28个拼装点位的管片单元拼装形成，18个拼装点位的管片单元中相邻两个管片单元之间形成第一接缝，28个拼装点位的管片单元中相邻两个管片单元之间形成第二接缝；多根推进油缸5设置在前中盾组件1与管片组件3之间，多根推进油缸5沿前中盾组件1的周向间隔设置，每根推进油缸5与第一接缝和第二接缝均错位设置。
将推进油缸5与第一接缝和第二接缝均错位设置，可以使本发明同时适用于18和28管片拼装点位在施工中全点位的对中拼装，提升了超大直径盾构隧道施工中的管片衬砌质量，同时盾构设备的互换性可大大减小盾构设备的总数量，进而减少盾构设备停滞等待的周期。
如图2所示，前中盾组件1由多块结构相同的前中盾单元沿圆周方向依次首尾连接围成。具体地，上述前中盾组件1包括依次连接的第一前中盾单元101、第二前中盾单元102、第三前中盾单元103、第四前中盾单元104、第五前中盾单元105、第六前中盾单元106、第七前中盾单元107、第八前中盾单元108、第九前中盾单元109和第十前中盾单元110，上述十块前中盾单元依次首尾连接并形成图2所示的环形结构。
进一步地，相邻两块前中盾单元之间形成第三接缝，例如第一前中盾单元101与第二前中盾单元102之间，本实施例中共有九条第三接缝。且每根推进油缸5均与第三接缝错位设置，即每根推进油缸5与任一条第三接缝均不采用骑缝布置方式。
如图3和图4所示，本实施例中管片组件3采用18个拼装点位的管片单元拼装形成时，由六个第一标准块A1-A6，两个第一连接块L1和L2和一个第一封顶块F组成，如图3所示。在管片拼装过程中，需要不断的调整第一封顶块F在一环管片单元中的周向位置，且周向位置的调整必须遵守纵向螺栓分度20°的整数倍原则，故针对18个管片拼装点位的隧道施工中，每一成环的管片可能出现的分块位置如图4所示。本实施例中每根推进油缸5的撑靴均不能骑缝于图4中所示的每一处分块位置(即圆周均布的实线位置)。
如图5和图6所示，28个拼装点位的管片单元由七个第二标准块B1-B7、两个第二连接块R1和R2和一个第二封顶块G组成，如图5所示。同样，在28个拼装点位的管片单元拼装过程中，第二封顶块G在每一环管片的周向位置的调整也必须遵守纵向螺栓分度12.86°的整数倍原则。故每一成环的管片可能出现的分块位置如图6所示。同样的，本实施例中每根推进油缸5的撑靴均不能骑缝于图6中所示的每一处分块位置(即圆周均布的实线位置)。
如图2所示，前中盾组件1的轴向投影面设置有第一象限、第二象限、第三象限和第四象限(沿水平轴和竖直轴划分形成，参考平面直角坐标系中对象限的设定)，在第一象限内，多根推进油缸5与水平面的夹角依次为3.1°、14.4°、24.3°、35.9°、41.2°、54.3°、61°、65.9°、74.8°、79.9°和86.5°，第二象限内的多根推进油缸5与第一象限内的多根推进油缸5呈轴对称分布，第三象限内的多根推进油缸5与第二象限内的多根推进油缸5呈轴对称分布，第四象限内的多根推进油缸5与第三象限内的多根推进油缸5呈轴对称分布。
采用上述分布方式，可以有效避开上述第一接缝、第二接缝和第三接缝，从而能够解决针对不同点位设计的盾构施工设备仅能适用于单一纵向螺栓分度管片拼装的难题，使本发明能够同时适应两种管片拼装点位。
多根推进油缸5包括单缸201和双缸202，单缸201与双缸202交替设置。其中上述单缸201为一个管片单元上对应设置一根推进油缸5，上述双缸202为一个管片单元上设置有两根推进油缸5。
如图1所示，本发明实施例中同时适应两种管片拼装点位的盾构机还包括推进油缸安装座4，固定在前中盾组件1的一侧端面，多根推进油缸5均与推进油缸安装座4抵接。设置推进油缸安装座4可以有效对多根推进油缸5进行固定，使其支撑稳定。
优选地，尾盾组件2与前中盾组件1焊接固定，尾盾组件2的外径小于前中盾组件1的外径。并且尾盾组件2由多块结构相同的尾盾单元沿圆周方向依次首尾连接围成。将尾盾组件2设置成上述结构，可以提高整体装置的灵活性。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：将推进油缸5与第一接缝和第二接缝均错位设置，可以使本发明同时适用于18和28管片拼装点位在施工中全点位的对中拼装，提升了超大直径盾构隧道施工中的管片衬砌质量，同时盾构设备的互换性可大大减小盾构设备的总数量，进而减少盾构设备停滞等待的周期。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (7)

1.一种同时适应两种管片拼装点位的盾构机，其特征在于，包括：
前中盾组件(1)；
尾盾组件(2)，固定设置在前中盾组件(1)的后侧；
管片组件(3)，设置在尾盾组件(2)内侧并与前中盾组件(1)间隔设置，管片组件(3)由18个拼装点位的管片单元拼装形成或者由28个拼装点位的管片单元拼装形成，18个拼装点位的所述管片单元中相邻两个所述管片单元之间形成第一接缝，28个拼装点位的所述管片单元中相邻两个所述管片单元之间形成第二接缝；
多根推进油缸(5)，设置在前中盾组件(1)与管片组件(3)之间，多根推进油缸(5)沿前中盾组件(1)的周向间隔设置，每根推进油缸(5)与所述第一接缝和所述第二接缝均错位设置；
其中，18个拼装点位的所述管片单元包括：
第一封顶块；
两个第一连接块，对称设置在所述第一封顶块的两侧；
六个第一标准块，呈环状布置且具有第一缺口位置，所述第一封顶块和两个所述第一连接块均设置在所述第一缺口位置；所述第一封顶块、两个所述第一连接块以及六个所述第一标准块的扇角均为40°；
28个拼装点位的所述管片单元包括：
第二封顶块，其扇角为13°；
两个第二连接块，对称设置在所述第二封顶块的两侧，两个所述第二连接块的扇角均为38.5°；
七个第二标准块，呈环状布置且具有第二缺口位置，所述第二封顶块和两个所述第二连接块均设置在所述第二缺口位置，七个所述第二标准块的扇角均为38.6°；
前中盾组件(1)的轴向投影面设置有第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，在所述第一象限内，多根推进油缸(5)与水平面的夹角依次为3.1°、14.4°、24.3°、35.9°、41.2°、54.3°、61°、65.9°、74.8°、79.9°和86.5°，所述第二象限内的多根推进油缸(5)与所述第一象限内的多根推进油缸(5)呈轴对称分布，所述第三象限内的多根推进油缸(5)与所述第二象限内的多根推进油缸(5)呈轴对称分布，所述第四象限内的多根推进油缸(5)与所述第三象限内的多根推进油缸(5)呈轴对称分布。
2.根据权利要求1所述的同时适应两种管片拼装点位的盾构机，其特征在于，前中盾组件(1)由多块结构相同的前中盾单元沿圆周方向依次首尾连接围成。
3.根据权利要求2所述的同时适应两种管片拼装点位的盾构机，其特征在于，相邻两块所述前中盾单元之间形成第三接缝，每根推进油缸(5)均与所述第三接缝错位设置。
4.根据权利要求1所述的同时适应两种管片拼装点位的盾构机，其特征在于，多根推进油缸(5)包括单缸(201)和双缸(202)，单缸(201)与双缸(202)交替设置。
5.根据权利要求1所述的同时适应两种管片拼装点位的盾构机，其特征在于，所述同时适应两种管片拼装点位的盾构机还包括推进油缸安装座(4)，固定在前中盾组件(1)的一侧端面，多根推进油缸(5)均与推进油缸安装座(4)抵接。
6.根据权利要求1所述的同时适应两种管片拼装点位的盾构机，其特征在于，尾盾组件(2)的外径小于前中盾组件(1)的外径。
7.根据权利要求1所述的同时适应两种管片拼装点位的盾构机，其特征在于，尾盾组件(2)由多块结构相同的尾盾单元沿圆周方向依次首尾连接围成。
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