CN113217010B - 一种双模盾构机模式转换施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双模盾构机模式转换施工工法，包括以下阶段：在隧洞内布置吊装工装，在米字梁及吊装工装上安装起吊装置，将螺旋输送机吊起；使多个起吊装置在米字梁、吊装工装与螺旋输送机上的不同吊点之间来回切换连接位置，将螺旋输送机从盾体的中部位置拔出并后退；使螺旋输送机旋转一定角度；再次使起吊装置切换连接位置，将螺旋输送机向前移动并安装到盾体的下部位置。本发明利用盾构机自身结构并结合另外的吊装工装，可满足多个起吊装置的安装，方便将螺旋输送机吊起、移动和旋转，可在有限空间洞内实现敞开模式和土压模式之间的转换，将转换流程进行简化，该工法安全、可靠、高效，可大大节省模式转换施工时间，并大大节省模式转换费用。

Description

一种双模盾构机模式转换施工工法

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种双模盾构机模式转换施工工法。

背景技术

在城市地下空间开发过程中，盾构施工法凭借着其安全、可靠、机械化程度高等优点，目前已经成为隧道施工首选工法。但一些城市隧道施工中存在地质复杂、一次性施工距离长等难点，为更好、更安全、更经济地完成隧道施工，根据不同复杂地质情况相继研发出不同类型的双模及多模式盾构机。

例如申请公布号为CN111156012A的中国发明专利申请公开的一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，该双模盾构机在TBM模式（即敞开模式）掘进时采用主机皮带机，在土压模式掘进时采用螺旋输送机，因此模式切换时需要拆装主机皮带机或螺旋输送机，在狭小的洞内存在较大的拆装难度。

对此，申请公布号为CN109403999A的中国发明专利申请公开了一种螺旋出渣的双模盾构机及其应用方法，其中涉及到一种中心螺旋出渣式土压-敞开双模盾构机，该盾构机相比中心皮带机出渣式双模盾构机最大的特点是：仅仅利用一个螺旋输送机可实现两种模式出渣，故其成本低，结构简单，后期维修简单，土仓封闭设计，施工环境会大大改善。但如何在有限的空间内快速将螺旋输送机由一种模式转换为另一种模式是施工的难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够方便快速地将螺旋输送机由一种模式转换为另一种模式的双模盾构机模式转换施工工法。

为实现上述目的，本发明中的双模盾构机模式转换施工工法采用如下技术方案：

一种双模盾构机模式转换施工工法，包括以下阶段：

在隧洞内布置吊装工装，通过在盾构机的米字梁上以及吊装工装上分别安装起吊装置，使多个起吊装置与螺旋输送机连接，从而将螺旋输送机吊起；

通过使多个起吊装置在米字梁、吊装工装与螺旋输送机上的不同吊点之间来回切换连接位置，将螺旋输送机从盾体的中部位置拔出并后退或者是从盾体的下部位置拔出并后退；

通过控制起吊装置使螺旋输送机旋转一定角度；

再次使多个起吊装置在米字梁、吊装工装与螺旋输送机上的不同吊点之间来回切换连接位置，将螺旋输送机向前移动并安装到盾体的下部位置或者是盾体的中部位置；

拆除敞开模式相关设备、安装土压模式相关设备，或者是拆除土压模式相关设备、安装敞开模式相关设备，移出吊装工装，最后进行调试。

上述技术方案的有益效果在于：本发明的施工工法包括在隧洞内布置吊装工装，通过在盾构机的米字梁上以及吊装工装上分别安装起吊装置，使多个起吊装置与螺旋输送机连接，从而可以将螺旋输送机吊起；然后再利用多个起吊装置在米字梁、吊装工装与螺旋输送机上的不同吊点之间来回切换连接位置，就可以将螺旋输送机从盾体的中部位置拔出并后退，通过控制起吊装置可以使螺旋输送机旋转一定角度，再次使多个起吊装置在米字梁、吊装工装与螺旋输送机上的不同吊点之间来回切换连接位置，就可以将螺旋输送机向前移动并安装到盾体的下部位置，从而实现螺旋输送机由敞开模式转换为土压模式。

或者，利用多个起吊装置在米字梁、吊装工装与螺旋输送机上的不同吊点之间来回切换连接位置，可以将螺旋输送机从盾体的下部位置拔出并后退，通过控制起吊装置可以使螺旋输送机旋转一定角度，再次使多个起吊装置在米字梁、吊装工装与螺旋输送机上的不同吊点之间来回切换连接位置，就可以将螺旋输送机向前移动并安装到盾体的中部位置，从而实现螺旋输送机由土压模式转换为敞开模式。

同时，拆除敞开模式相关设备、安装土压模式相关设备，或者是拆除土压模式相关设备、安装敞开模式相关设备，移出吊装工装，最后进行调试。

综上，本发明利用盾构机自身的结构——米字梁，同时结合另外的吊装工装，可以满足多个起吊装置的安装，方便将螺旋输送机吊起、移动和旋转，可以在有限的空间洞内实现螺旋输送机在敞开模式和土压模式之间的转换，将模式转换流程进行简化，该工法安全、可靠、高效，可大大节省模式转换施工时间，并大大节省模式转换费用。

进一步的，为了更加方便螺旋输送机的吊起、移动和旋转，吊装工装包括第一吊装工装和第二吊装工装，第一吊装工装固定安装在管片拼装机的大梁上，第二吊装工装布置在第一吊装工装的后侧，第二吊装工装的底部设置有行走轮。

进一步的，为了方便将需要维修的螺旋输送机运出，第二吊装工装包括用于支撑螺旋输送机的支撑架。

进一步的，为了优化施工步骤，在由敞开模式转换为土压模式的过程中，在隧洞内布置吊装工装之前，首先断开相关电、气、液压管路，拆除连接桥顶部过渡平台和连接桥段皮带机，将刀盘上焊接的刮渣板割除，并拆除组装在刀盘上的小回转接头，然后安装盾体上的被动搅拌棒；接下来安装连接桥固定支撑工装，然后拆除连接桥与管片拼装机连接的设备，利用外部辅助动力设备将连接桥及连接桥后部的设备后移一定距离，此距离保证螺旋输送机正常安装空间；最后在移出吊装工装之后，利用外部辅助动力设备将连接桥及连接桥后部的设备前移与管片拼装机的大梁对接，安装相关电、气、液压管路，然后再通电进行调试。

进一步的，为了方便安装和控制，同时节约施工成本，所述起吊装置均为手拉葫芦。

附图说明

图1为本发明双模盾构机模式转换施工工法中连接桥等后部设备后移流程示意图；

图2为本发明双模盾构机模式转换施工工法中吊装工装和起吊装置的安装示意图；

图3为本发明双模盾构机模式转换施工工法中螺旋输送机敞开模式拆除示意图；

图4为本发明双模盾构机模式转换施工工法中螺旋输送机土压模式安装示意图；

图5为本发明双模盾构机模式转换施工工法中螺旋输送机由敞开模式转换到土压模式后的示意图。

图中：1、盾体；1-1、米字梁；1-2、米字梁焊接吊耳；2、管片拼装机；2-1、管片拼装机大梁；3、螺旋输送机；3-1、吊点；3-2、拉杆；4、连接桥；5、连接桥固定支撑工装；6、第二吊装工装；6-1、支撑架；6-2、第二吊耳；6-3、行走小车；7、第一吊装工装；7-1、连接梁；7-2、第一吊耳；8、中心回转接头；9、刀盘；10、刮渣板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明中双模盾构机模式转换施工工法（以下简称施工工法）的实施例为：施工工法包括由敞开模式向土压模式转换的施工工法工法以及由土压模式向敞开模式转换的施工工法，以敞开模式向土压模式转换为例，包括四个阶段。

第一阶段可分为两个部分工作。首先第一部分工作是断开相关电、气、液压管路，结合图1所示，拆除连接桥4顶部过渡平台和连接桥段皮带机（图中未示出）；第二部分工作是将刀盘9上焊接的刮渣板10割除，并拆除组装在刀盘9上的小回转接头（图中未示出），然后安装盾体上的被动搅拌棒（图中未示出）。

第二阶段是安装连接桥固定支撑工装5，然后拆除连接桥4与管片拼装机2连接的设备，利用外部辅助动力设备将连接桥4及连接桥4后部的设备后移一定距离X，此距离X保证螺旋输送机3正常安装空间，如图1所示。

第三阶段是本施工工法的重点。首先在隧洞内布置吊装工装，如图2所示，吊装工装包括第一吊装工装7和第二吊装工装6，第一吊装工装7固定安装在管片拼装机2的管片拼装机大梁2-1上，第一吊装工装7包括与管片拼装机大梁2-1连接的连接梁7-1，连接梁7-1的顶部设置有两个第一吊耳7-2。第二吊装工装6布置在第一吊装工装7的后侧，第二吊装工装6包括用于支撑螺旋输送机3的支撑架6-1、设置在工装顶部的两个第二吊耳6-2、设置在工装底部的行走小车6-3，行走小车6-3具有行走轮，方便第二吊装工装6的移动。第二吊装工装6可以在隧洞内焊接完成，然后移动到预定位置。

如图2所示，首先通过在盾构机的米字梁1-1上以及两个吊装工装上分别安装起吊装置，使多个起吊装置与螺旋输送机3连接，从而将螺旋输送机3吊起。其中，多个起吊装置均为手拉葫芦（图中未标记），米字梁1-1上设置有米字梁焊接吊耳1-2，螺旋输送机3上设置有多个吊点3-1（如图3所示），手拉葫芦连接在相应吊耳和吊点3-1之间。

米字梁焊接吊耳1-2构成米字梁1-1上的吊点，第一吊耳7-2构成第一吊装工装7上的吊点，第二吊耳6-2构成第二吊装工装6上的吊点，通过使多个手拉葫芦在米字梁1-1、第一吊装工装7、第二吊装工装6与螺旋输送机3上的不同吊点之间来回切换连接位置，就可以将螺旋输送机3从盾体1的中部位置拔出并后退至可旋转区域。

如若螺旋输送机3需要维修，可将螺旋输送机3放置到第二吊装工装6的支撑架6-1上，通过行走小车6-3将其运输到方便维修的区域。

如图3所示，通过控制第一吊装工装7和第二吊装工装6上连接的手拉葫芦，可以使螺旋输送机3旋转一定角度。

如图4所示，再次使多个手拉葫芦在米字梁1-1、第一吊装工装7、第二吊装工装6与螺旋输送机3上的不同吊点之间来回切换连接位置，将螺旋输送机3向前移动并安装到盾体1的下部位置，如图5所示，螺旋输送机3通过拉杆3-2与盾体连接，实现螺旋输送机由敞开模式转换为土压模式。

第四阶段是拆除敞开模式相关设备、安装土压模式相关设备，并移出两台吊装工装，土压模式相关设备如中心回转接头8。然后利用外部辅助动力设备将连接桥4及连接桥4后部的设备前移与管片拼装机大梁2-1对接，安装相关电、气、液压管路，最后通电进行调试。

由土压模式向敞开模式转换的施工工法是上述过程的逆循环，主要不同是：第一次使多个手拉葫芦在米字梁1-1、第一吊装工装7、第二吊装工装6与螺旋输送机3上的不同吊点之间来回切换连接位置时，是将螺旋输送机3从盾体的下部位置拔出并后退；然后通过控制手拉葫芦使螺旋输送机反向旋转一定角度；再次使多个手拉葫芦在米字梁1-1、第一吊装工装7、第二吊装工装6与螺旋输送机3上的不同吊点之间来回切换连接位置时，是将螺旋输送机向前移动并安装到盾体的中部位置，从而实现螺旋输送机由土压模式转换为敞开模式。

综上，本发明利用盾构机自身的结构——米字梁，同时结合另外的吊装工装，可以满足多个手拉葫芦的安装，方便将螺旋输送机吊起、移动和旋转，可以在有限的空间洞内实现螺旋输送机在敞开模式和土压模式之间的转换，将模式转换流程进行简化，该工法安全、可靠、高效，可大大节省模式转换施工时间，并大大节省模式转换费用。

在双模盾构机模式转换施工工法的其他实施例中，起吊装置也可以是电动葫芦。

在双模盾构机模式转换施工工法的其他实施例中，敞开模式相关设备、土压模式相关设备的拆装顺序均可做调整，根据现场实际情况而定。

在双模盾构机模式转换施工工法的其他实施例中，第二吊装工装可以不包括支撑架，也即第二吊装工装不能实现螺旋输送机的运输，而只是提供吊点。

在双模盾构机模式转换施工工法的其他实施例中，吊装工装也可以只有一个，该吊装工装可以是固定式的，也可以是移动式的。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种双模盾构机模式转换施工工法，其特征在于，包括以下阶段：

在隧洞内布置吊装工装，通过在盾构机的米字梁上以及吊装工装上分别安装起吊装置，使多个起吊装置与螺旋输送机连接，从而将螺旋输送机吊起；

通过使多个起吊装置在米字梁、吊装工装与螺旋输送机上的不同吊点之间来回切换连接位置，将螺旋输送机从盾体的中部位置拔出并后退或者是从盾体的下部位置拔出并后退；

通过控制起吊装置使螺旋输送机旋转一定角度；

再次使多个起吊装置在米字梁、吊装工装与螺旋输送机上的不同吊点之间来回切换连接位置，将螺旋输送机向前移动并安装到盾体的下部位置或者是盾体的中部位置；

拆除敞开模式相关设备、安装土压模式相关设备，或者是拆除土压模式相关设备、安装敞开模式相关设备，移出吊装工装，最后进行调试；

吊装工装包括第一吊装工装和第二吊装工装，第一吊装工装固定安装在管片拼装机的大梁上，第二吊装工装布置在第一吊装工装的后侧，第二吊装工装的底部设置有行走轮；

通过控制第一吊装工装和第二吊装工装上连接的起吊装置使螺旋输送机旋转一定角度。

2.根据权利要求1所述的双模盾构机模式转换施工工法，其特征在于，第二吊装工装包括用于支撑螺旋输送机的支撑架。

3.根据权利要求1或2所述的双模盾构机模式转换施工工法，其特征在于，在由敞开模式转换为土压模式的过程中，在隧洞内布置吊装工装之前，首先断开相关电、气、液压管路，拆除连接桥顶部过渡平台和连接桥段皮带机，将刀盘上焊接的刮渣板割除，并拆除组装在刀盘上的小回转接头，然后安装盾体上的被动搅拌棒；接下来安装连接桥固定支撑工装，然后拆除连接桥与管片拼装机连接的设备，利用外部辅助动力设备将连接桥及连接桥后部的设备后移一定距离，此距离保证螺旋输送机正常安装空间；最后在移出吊装工装之后，利用外部辅助动力设备将连接桥及连接桥后部的设备前移与管片拼装机的大梁对接，安装相关电、气、液压管路，然后再通电进行调试。

4.根据权利要求1或2所述的双模盾构机模式转换施工工法，其特征在于，所述起吊装置均为手拉葫芦。

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