CN113187523B - 一种长距离重载管片输送装置及运输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长距离重载管片输送装置及运输方法，解决了现有技术中大且重管片运输效率低的问题。本发明长距离重载管片输送装置，包括至少一个管片输送单元，所述管片输送单元包括自下而上依次设置的折叠式轨排、行走底架和滑动架，行走底架通过牵引机构与拖车连接，滑动架通过推进机构与行走底架相连接，行走底架上设有若干个起升机构，起升机构位于滑动架两侧。本发明具有重载管片储存量大、运输效率高、前后行走摩擦阻力小、整体移动、左右摆动等优点，是隧道施工中大管片运输的一大创新，具有较高的推广价值。

Description

一种长距离重载管片输送装置及运输方法

技术领域

本发明涉及超大直径盾构机施工中的管片运输技术领域，特别是指一种长距离重载管片输送装置及运输方法。

背景技术

目前，超大直径盾构机（开挖直径≥12m）所采用的管片重量大、数量多，现有成熟管片输送装置设计通常应用于常规直径盾构（开挖直径＜10m）中（特点：管片重量小、数量少），因自身结构及整体布局限制，其无法适应于超大直径盾构机的特殊工况施工要求（长距离、重载、小曲线转弯）。

大直径盾构机后配套前部布置形式为管片拼装机+一号拖车+连接桥，管片吊机在连接桥上行走，其无法吊运管片直接达到管片拼装机工作区域。公告号为CN 208845196 U的一种适用于盾构机小曲线转弯的管片运输系统，通过吊运系统对管片进行运输；固定节段梁和浮动节段梁采用铰接方式，同时管片拼装机通过拖拉油缸与设备桥连接，共同满足盾构机小曲线转弯施工需求。但是对重量、数量多的管片不再适用，且收拖车结构影响较大，大管片运输效率低。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种长距离重载管片输送装置及运输方法，解决了现有技术中大且重管片运输效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种长距离重载管片输送装置，包括至少一个管片输送单元，管片输送单元包括自下而上依次设置的折叠式轨排、行走底架和滑动架，行走底架通过牵引机构与拖车连接，滑动架通过推进机构与行走底架相连接，行走底架上设有若干个起升机构，起升机构位于滑动架两侧。

所述折叠式轨排铺设在管道的底部；折叠式轨排由若干个轨排单元依次连接组成。所述轨排单元包括弧面底座，弧面底座的两端铰接有弧面侧板，弧面侧板能相对弧面底座进行折叠，弧面底座上设有支撑轮Ⅰ。

所述行走底架的底部设有支撑主梁Ⅰ，支撑主梁Ⅰ与支撑轮Ⅰ相对应，行走底架的上部设有用于支撑滑动架的支撑轮Ⅱ、对支撑滑动架进行水平方向上限位的水平限位轮和对支撑滑动架进行竖直方向上限位的竖直限位轮。

所述滑动架上设有支撑主梁Ⅱ，支撑主梁Ⅱ与支撑轮Ⅱ相对应，推进机构对称设置在滑动架的两侧。所述推进机构为伸缩油缸，伸缩油缸的一端铰接在滑动架上、另一端与行走底架相连接。

所述牵引机构包括设置在拖车底部的牵引架，牵引架上设有牵引油缸和拉杆，拉杆与牵引油缸平行设置，行走底架分别通过牵引油缸和拉杆与拖车连接。

所述牵引油缸对称设置在行走底架两侧，牵引油缸的伸缩方向与拖车的运动方向相同，牵引油缸的一端与行走底架铰接、另一端与牵引架铰接；拉杆对称设置在行走底架两侧，拉杆的一端与行走底架铰接、另一端与牵引架铰接；牵引架与行走底架相对应的一侧设有限位轮。所述起升机构包括对称设置在行走底架上的顶升油缸，顶升油缸上设有斜面起升架。

一种所述的长距离重载管片输送装置的运输方法，包括如下工序：

S1：将折叠式轨排展开，并铺设在管道底部，并位于一号拖车的正下方；

S2：滑动架利用推进机构将其移动到后工作位置，管片吊机将第一块管片放置到滑动架上；然后利用推进机构将滑动架移动到前工作位置，将第一块管片运输到位于第一个起升位点的起升机构处；

S3：然后位于第一个起升位点的起升机构将第一块管片顶起，第一块管片脱离滑动架一段安全距离；

S4：滑动架再次通过推进机构将其移动到后工作位置，管片吊机将第二块管片放置到滑动架上，同时位于第一个起升位点的起升机构将第一块管片下放置到滑动架上，然后利用推进机构将滑动架移动到前工作位置上，此时第一块管片被运输到位于第二个起升位点的起升机构处，第二块管片被运输到位于第一个起升位点的起升机构处；

S5：位于第一个起升位点的起升机构将第二块管片顶起，位于第二个起升位点的起升机构将第一块管片顶起，第一块管片和第二块管片均脱离滑动架一段安全距离；

S6：重复步骤S1~S5，实现至少一环管节的所有管片一块块往前运输；

S7：当掘进机完成一个步进掘进后，管片输送单元整体需要随一号拖车向前运动时，将牵引机构的牵引油缸锁定，管片输送单元通过拉杆和锁定状态的牵引油缸随一号拖车向前运动；

S8：小转弯状态时，调动牵引机构的双牵引油缸为单动模式，驱动双牵引油缸单动操作，实现管片输送单元整体左右摆动，矫正管片输送单元位姿，满足大直径盾构的管片输送小曲线转弯施工要求；

S9：当需要对盾尾刷进行维修或更换时，调动牵引机构的牵引油缸为联动模式，牵引油缸驱动行走底架在折叠式轨排上部整体移动，为相应位置处的盾尾刷让出操作空间。

本发明的有益效果如下：1、本发明采用底部滑轨式运输，适用于长距离、重载管片的快速运输，管片输送单元在可折叠式轨排的多组支撑轮上行走，滑动架在行走底架的多组支撑轮上行走，多排轮子支撑行走方式实现装置滚动摩擦，阻力小，可靠性高，能保证管片输送装置高效施工。2、利用牵引机构的牵引油缸联动伸缩功能实现管片输送装置相对一号拖车的整体前后移动，为更换盾尾刷等其他工作腾出空间，提高施工检修效率。3、利用牵引机构的牵引油缸单动伸缩功能实现管片输送装置整体左右摆动，最终实现大直径盾构的小曲线转弯施工要求，解决大直径盾构机重载管片从管片吊机到拼装机区间的长距离、小曲线运输工作效率低的技术问题。本发明具有重载管片储存量大、运输效率高、前后行走摩擦阻力小、整体移动、左右摆动等优点，是隧道施工中大管片运输的一大创新，具有较高的推广价值。

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是总体结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是折叠式轨排示意图。

图4为图2中B处局部放大图。

图5为图2中A处局部放大图。

图6是图1的局部俯视图。

图7是正常掘进状态管片输送装置、移动轨排、盾尾刷的位置示意图。

图8是维修盾尾刷时管片输送装置、移动轨排、盾尾刷的位置示意图。

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。

如图1所示，实施例1，一种长距离重载管片输送装置，包括至少一个管片输送单元5，管片输送单元也可根据拖车的数量或施工要求设置多个，多个管片输送单元沿隧道方向依次排列设置。所述管片输送单元5包括自下而上依次设置的折叠式轨排4、行走底架7和滑动架8，折叠式轨排能铺设在管片管道上且位于拖车下方，方便移动，可重复利用率高。行走底架7通过牵引机构6与拖车2连接，在牵引机构的作用下，行走底架能相对折叠式轨排移动。滑动架8通过推进机构802与行走底架7相连接，在推进机构的作用下，滑动架相对行走底架移动。行走底架7上设有若干个起升机构9，管片运输过程中，每个起升位点均设置有起升机构，起升机构9位于滑动架8两侧，起升机构用于对位于滑动架上的管片进行顶升，使其脱离滑动架，便于滑动架去接收新的管片，实现管片连续且步进式向前运输。

进一步，如图3所示，所述折叠式轨排4铺设在管道11的底部与管道没有直接固定，方便移动，可重复利用率高。折叠式轨排4由若干个轨排单元依次连接组成，轨排单元沿管道轴向依次铺设，模块化设计，便于维修和更换，降低投入成本。优选地，所述轨排单元包括弧面底座401，弧面底座的外圆周面为与管道相配合的弧面，上顶面为平面，便于行走底架的运动。弧面底座401的两端铰接有弧面侧板402，弧面侧板的外圆周面为与管道配合的弧面，弧面侧板402能绕铰接点转动，进行相对弧面底座401的折叠，便于铺设和移动。弧面底座401上设有支撑轮Ⅰ403，优选地，支撑轮Ⅰ成两列设置在弧面底座上，为行走底架提供滚动支撑，减小摩擦，提高运行效率。

进一步，如图2、4所示，所述行走底架7的底部设有支撑主梁Ⅰ701，支撑主梁Ⅰ设置为两个且对称设置在行走底架的底部，支撑主梁Ⅰ701与支撑轮Ⅰ403相对应，即两者滚动接触连接。行走底架7的上部设有用于支撑滑动架8的支撑轮Ⅱ702、对支撑滑动架8进行水平方向上限位的水平限位轮703和对支撑滑动架8进行竖直方向上限位的竖直限位轮704。支撑轮Ⅱ702按两列设置，水平限位轮703能在水平面内转动，竖直限位轮704能在竖直面内转动，水平限位轮703和竖直限位轮704分别位于滑动架的两侧，两者配合对滑动架进行水平方向和竖直方向上的限位，防护滑动架在滑动过程中出现倾斜或偏离轨道，提高运输精度和运输效率。

如图5所示，实施例2，一种长距离重载管片输送装置，所述滑动架8上设有支撑主梁Ⅱ801，支撑梁Ⅱ根据需要设置为两个且对称设置在滑动架的底部，与滑动架固定连接，支撑主梁Ⅱ801与支撑轮Ⅱ702相对应，为滑动架提供滚动支撑。推进机构802对称设置在滑动架8的两侧，推进机构为滑动架相对行走底架运动提供动力。

优选地，如图6所示，所述推进机构802为伸缩油缸，伸缩油缸的数量根据需要设置，因为本申请用于重大管片运输，伸缩油缸的数量可采用2~3个且平行设置。伸缩油缸的一端铰接在滑动架8上、另一端与行走底架7相连接，伸缩油缸设置在滑动架底部、行走架上部。优选地，所述起升机构9包括对称设置在行走底架7上的顶升油缸902，本实施中，四个顶升油缸为一组且对称设置在行走底架的两侧，一组位于同一个起升位点处，四个顶升油缸共同驱动一块管片上下移动，顶升油缸902上设有斜面起升架901，斜面起升架的斜面也可采用弧面，确保与管片配合，对管片提供稳定支撑。

进一步，所述牵引机构6包括设置在拖车2底部的牵引架604，牵引架与拖车固定连接，牵引架604上设有牵引油缸601和拉杆603，拉杆603与牵引油缸601平行设置，确保运行方向一致，行走底架7分别通过牵引油缸601和拉杆603与拖车2连接，形成牵引油缸+拉杆的双重牵引，对牵引油缸进行保护。

进一步，所述牵引油缸601对称设置在行走底架7两侧，牵引油缸601共布置两根，一端与行走底架耳板连接，另一端与滑动架耳板连接，双缸设计增大负载驱动能力，降低施工故障，提高施工效率。牵引油缸601的伸缩方向与拖车2的运动方向相同，牵引油缸601的一端与行走底架7铰接、另一端与牵引架604铰接；拉杆603对称设置在行走底架7两侧，拉杆603的一端与行走底架7铰接、另一端与牵引架604铰接；牵引架604与行走底架7相对应的一侧设有限位轮602，限位轮在水平面内转动，用于对行走底架的水平方向上的限位，防止行走底架在移动中发生倾斜偏移等现象，提供运输精度和运输效率。双牵引油缸单动操作，调节伸缩长度，实现管片输送装置整体左右摆动，实现大直径盾构的管片输送装置小曲线转弯施工要求。

其他结构与实施1相同。

实施例3：如图7、8所示，一种如实施例2所述的长距离重载管片输送装置的运输方法，包括如下工序：

S1：将折叠式轨排4展开，并铺设在管道11底部，并位于一号拖车的正下方；根据需要也可铺设在不同拖车下方；

S2：滑动架8利用推进机构802将其移动到后工作位置，管片吊机1将第一块管片放置到滑动架上；然后利用推进机构802将滑动架移动到前工作位置，此时滑动架将第一块管片运输到位于第一个起升位点的起升机构9处；

S3：然后位于第一个起升位点的起升机构9将第一块管片顶起，第一块管片脱离滑动架8一段安全距离；第一块管片处于起升静止状态；

S4：滑动架再次通过推进机构802将其移动到后工作位置，管片吊机1将第二块管片放置到滑动架上，同时位于第一个起升位点的起升机构9将第一块管片下放置到滑动架上（此时第一块管片相对滑动架前进了一个位点），然后利用推进机构802将滑动架移动到前工作位置上，此时第一块管片被运输到位于第二个起升位点的起升机构9处，第二块管片被运输到位于第一个起升位点的起升机构9处；

S5：位于第一个起升位点的起升机构9将第二块管片顶起，位于第二个起升位点的起升机构9将第一块管片顶起，第一块管片和第二块管片均脱离滑动架8一段安全距离；（此时第一块管片相对滑动架前进了两个位点，第二块管片相对滑动架前进了一个位点）。

S6：重复步骤S1~S5，实现至少一环管节的所有管片一块块往前运输；一环管节包含8~10块管片。当最前部管片移动至滑动架最前部，并通过前后移动油缸将滑动架移动到前工作位置时，管片拼装机3将前部管片抓取并拼装。与掘进机步进速率配合，形成管片的连续运输，提高施工效率。

S7：当掘进机完成一个步进掘进行程后，管片输送单元5整体需要随一号拖车向前运动时，将牵引机构6的牵引油缸601锁定，管片输送单元5通过拉杆603和锁定状态的牵引油缸601随一号拖车向前运动；为牵引油缸提供保护；

S8：小转弯状态时，调动牵引机构的双牵引油缸为单动模式，驱动双牵引油缸单动操作，实现管片输送单元5整体左右摆动，矫正管片输送单元5位姿，满足大直径盾构的管片输送小曲线转弯施工要求；

S9：当需要对盾尾刷10进行维修或更换时，调动牵引机构的牵引油缸为联动模式，牵引油缸驱动行走底架7在折叠式轨排4上部整体向后移动，盾尾刷对应处的管管节上没有管片运输单元，降低承载压力，然后拆除相应的管片，为相应位置处的盾尾刷让出操作空间，便于盾尾刷的检修或更换。

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 (9)

1.一种长距离重载管片输送装置，包括多个管片输送单元（5），其特征在于：所述管片输送单元（5）包括自下而上依次设置的折叠式轨排（4）、行走底架（7）和滑动架（8），行走底架（7）通过牵引机构（6）与拖车（2）连接，滑动架（8）通过推进机构（802）与行走底架（7）相连接，行走底架（7）上设有若干个起升机构（9），起升机构（9）位于滑动架（8）两侧；

所述牵引机构（6）包括设置在拖车（2）底部的牵引架（604），牵引架（604）上设有牵引油缸（601）和拉杆（603），拉杆（603）与牵引油缸（601）平行设置，行走底架（7）分别通过牵引油缸（601）和拉杆（603）与拖车（2）连接；所述牵引油缸（601）对称设置在行走底架（7）两侧，牵引油缸（601）的伸缩方向与拖车（2）的运动方向相同；小转弯状态时，调动牵引机构的双牵引油缸为单动模式，驱动双牵引油缸单动操作，实现管片输送单元（5）整体左右摆动，矫正管片输送单元（5）位姿，满足大直径盾构的管片输送小曲线转弯施工要求。

2.根据权利要求1所述的长距离重载管片输送装置，其特征在于：所述折叠式轨排（4）铺设在管道（11）的底部；折叠式轨排（4）由若干个轨排单元依次连接组成。

3.根据权利要求2所述的长距离重载管片输送装置，其特征在于：所述轨排单元包括弧面底座（401），弧面底座（401）的两端铰接有弧面侧板（402），弧面侧板（402）能相对弧面底座（401）进行折叠，弧面底座（401）上设有支撑轮Ⅰ（403）。

4.根据权利要求3所述的长距离重载管片输送装置，其特征在于：所述行走底架（7）的底部设有支撑主梁Ⅰ（701），支撑主梁Ⅰ（701）与支撑轮Ⅰ（403）相对应，行走底架（7）的上部设有用于支撑滑动架（8）的支撑轮Ⅱ（702）、对支撑滑动架（8）进行水平方向上限位的水平限位轮（703）和对支撑滑动架（8）进行竖直方向上限位的竖直限位轮（704）。

5.根据权利要求4所述的长距离重载管片输送装置，其特征在于：所述滑动架（8）上设有支撑主梁Ⅱ（801），支撑主梁Ⅱ（801）与支撑轮Ⅱ（702）相对应，推进机构（802）对称设置在滑动架（8）的两侧。

6.根据权利要求1~5任一项所述的长距离重载管片输送装置，其特征在于：所述推进机构（802）为伸缩油缸，伸缩油缸的一端铰接在滑动架（8）上、另一端与行走底架（7）相连接。

7.根据权利要求6所述的长距离重载管片输送装置，其特征在于：所述牵引油缸（601）的一端与行走底架（7）铰接、另一端与牵引架（604）铰接；拉杆（603）对称设置在行走底架（7）两侧，拉杆（603）的一端与行走底架（7）铰接、另一端与牵引架（604）铰接；牵引架（604）与行走底架（7）相对应的一侧设有限位轮（602）。

8.根据权利要求1~5、7任一项所述的长距离重载管片输送装置，其特征在于：所述起升机构（9）包括对称设置在行走底架（7）上的顶升油缸（902），顶升油缸（902）上设有斜面起升架（901）。

9.一种如权利要求8所述的长距离重载管片输送装置的运输方法，其特征在于：包括如下工序：

S1：将折叠式轨排（4）展开，并铺设在管道（11）底部，并位于一号拖车的正下方；

S2：滑动架（8）利用推进机构（802）将其移动到后工作位置，管片吊机（1）将第一块管片放置到滑动架上；然后利用推进机构（802）将滑动架移动到前工作位置，将第一块管片运输到位于第一个起升位点的起升机构（9）处；

S3：然后位于第一个起升位点的起升机构（9）将第一块管片顶起，第一块管片脱离滑动架（8）一段安全距离；

S4：滑动架再次通过推进机构（802）将其移动到后工作位置，管片吊机（1）将第二块管片放置到滑动架上，同时位于第一个起升位点的起升机构（9）将第一块管片下放置到滑动架上，然后利用推进机构（802）将滑动架移动到前工作位置上，此时第一块管片被运输到位于第二个起升位点的起升机构（9）处，第二块管片被运输到位于第一个起升位点的起升机构（9）处；

S5：位于第一个起升位点的起升机构（9）将第二块管片顶起，位于第二个起升位点的起升机构（9）将第一块管片顶起，第一块管片和第二块管片均脱离滑动架（8）一段安全距离；

S6：重复步骤S1~S5，实现至少一环管节的所有管片一块块往前运输；

S7：当掘进机完成一个步进掘进后，管片输送单元（5）整体需要随一号拖车向前运动时，将牵引机构（6）的牵引油缸（601）锁定，管片输送单元（5）通过拉杆（603）和锁定状态的牵引油缸（601）随一号拖车向前运动；

S8：小转弯状态时，调动牵引机构的双牵引油缸为单动模式，驱动双牵引油缸单动操作，实现管片输送单元（5）整体左右摆动，矫正管片输送单元（5）位姿，满足大直径盾构的管片输送小曲线转弯施工要求；

S9：当需要对盾尾刷进行维修或更换时，调动牵引机构的牵引油缸为联动模式，牵引油缸驱动行走底架（7）在折叠式轨排（4）上部整体移动，为相应位置处的盾尾刷让出操作空间。

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