CN113236267B - 一种盾构始发反力装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构始发反力装置及其使用方法，涉及盾构施工技术领域，通过设置抓地机构打入地层中，增大底架和地面支架的摩擦力，保证能够抵抗盾构机在初始掘进时反力；在地层满足提供摩擦力时，通过卡板卡固支撑板和底板，增加整体与地层的接触；在地层土质较软，底架和抓地机构无法支撑反力时，抬起支撑板，支撑杆支撑，使支撑板借助始发井侧面土墙提供反力，始发井侧面土墙存在斜度时，可以调节支撑杆长度使支撑板倾斜支撑，满足使用需求；设置卡条和卡钩配合，然后通过螺钉固定固定板，减少螺钉受力，增加支撑的牢固性；设置压杆顶开抓地爪代替膨胀螺钉结构增加抓地力，可以满足拆卸时，上拧压杆即可拔出，可以重复使用，节约成本。

Description

一种盾构始发反力装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，特别是涉及一种盾构始发反力装置及其使用方法。

背景技术

盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机，盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建隧道之“盾”（指支撑性管片），它区别于敞开式施工法，国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式隧道掘进机，而在我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机，将用于岩石地层的称为，盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压，机械式盾构(开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构），盾构机在初始掘进时反力作用很大，因此反力装置的设计显得尤为重要，但是现有的盾构机反力装置结构简单，稳定性不够高，当反作用力较大时，反力架的底部会与地面发生相对滑动，导致其支撑效果降低，从而影响到盾构机的工作效率，而且在土质较软的地层摩擦力不容易满足始发反力，影响使用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种盾构始发反力装置及其使用方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种盾构始发反力装置，包括底架，所述底架左端通过转动连接有支撑板，所述支撑板和所述底架连接位置前后侧面分别开设有卡槽，所述卡槽内插设有卡板，所述卡板左端固定安装有便于扳动所述卡板的扳块，所述支撑板和所述底架对应所述扳块位置均设置有通槽，所述扳块在所述通槽内移动；所述支撑板上开设有支撑槽，所述支撑槽延伸至所述底架位置，所述底架上对应所述支撑槽位置设置有支撑杆，所述支撑杆右端与所述底架转动连接，所述支撑杆左端延伸至所述支撑槽内；所述底架内侧固定安装有滑轨，所述底架上表面固定安装有龙门架，所述龙门架左侧固定安装有支撑柱，所述支撑柱远离所述龙门架一端固定安装在所述底架上；所述龙门架右侧设置有钢圈，所述钢圈与所述龙门架支架通过顶杆固定连接；所述底架前后两侧边沿间隔固定安装有抓地机构；当始发井地层坚实时，通过扳动扳块，将底架内的卡板拉至所述支撑板的卡槽内，将支撑板和底架固定；当始发井地层较软时，将底架吊入始发井底部指定位置，扳动扳块，将卡板扳进底架的卡槽内，将支撑板抬起，支撑杆支撑，使支撑板顶在始发井侧墙上提供反力。

优选的：所述支撑柱为前后两组，一组为上下两根。

优选的：所述抓地机构包括活动孔、六角块、压杆、钉筒和抓地爪，所述钉筒固定安装在所述底架下表面，所述钉筒下端转动连接有四个所述抓地爪，所述钉筒内插设有所述压杆，所述底架对应所述压杆位置设置有所述活动孔，所述压杆上端延伸出所述底架上表面固定安装有六角块，所述压杆上部与所述活动孔侧壁通过螺纹连接；所述压杆下端为圆头，所述抓地爪对应所述压杆下端位置设置为圆弧面。

优选的：四个所述抓地爪内部均固定安装有磁铁，四个所述抓地爪相互吸引成圆锥头。

优选的：所述支撑杆包括第一螺杆、拧块、第二套杆和第二螺杆，所述第二套杆右端与所述底架转动连接，所述第二套杆左侧设置有所述拧块，所述拧块左右两端分别固定安装有所述第一螺杆和所述第二螺杆，所述第一螺杆和所述第二螺杆的螺纹方向相反，所述第二螺杆通过螺纹与所述第二套杆连接，所述第一螺杆上套设有第一套杆，所述第一套杆与所述第一螺杆通过螺纹连接，所述第一套杆、所述拧块和所述第二套杆的截面形状均为正方形。

优选的：所述支撑柱上下两端和所述龙门架下端均固定安装有固定板，所述固定板上固定安装有卡条，所述龙门架和所述底架与所述固定板接触位置均设置有与所述卡条配合的卡沟，所述固定板均通过螺钉固定在所述龙门架和所述底架上。

一种盾构始发反力装置的使用方法，包括下列步骤：

始发井地层坚实时：

a.通过扳动扳块，将底架内的卡板拉至所述支撑板的卡槽内，将支撑板和底架固定，然后将支撑架和底架吊入始发井内；

b.将底架调整好位置，将钉筒扎入始发井底部土层，通过拧动六角块，将压杆下顶，压杆将抓地爪顶张开，增加抓地机构的抓地力，完成底架的安装；

c.龙门架吊入始发井内，将龙门架下端的固定块上的卡条卡在底架上的卡沟内，并通过螺钉固定固定板；

d.依次将支撑柱吊入始发井内，将支撑柱两端的固定板上的卡条与分别与龙门架和底架上的卡沟配合，并通过螺钉固定；

e.将盾构机吊入始发井内底架右端，将盾构机的液压千斤顶顶在钢圈上，为盾构机前进提供反力，盾构机即可正常推进；

f.盾构机不需要反力架再提供反力时，通过拧松螺钉依次将支撑柱和龙门架拆除，拧动六角块，压杆上移，抓地爪不受推力，即可吊出底架；

始发井地层较软时：

a.将底架吊入始发井底部指定位置，扳动扳块，将卡板扳进底架的卡槽内，将支撑板抬起，支撑杆支撑，使支撑板顶在始发井侧墙上提供反力；始发井侧面土墙存在斜度时，通过拧动拧块调节支撑杆长度使支撑板倾斜支撑；

b.将钉筒扎入始发井底部土层，通过拧动六角块，将压杆下顶，压杆将抓地爪顶张开，增加抓地机构的抓地力，完成底架的安装；

c.龙门架吊入始发井内，将龙门架下端的固定块上的卡条卡在底架上的卡沟内，并通过螺钉固定固定板；

d.依次将支撑柱吊入始发井内，将支撑柱两端的固定板上的卡条与分别与龙门架和底架上的卡沟配合，并通过螺钉固定；

e.将盾构机吊入始发井内底架右端，将盾构机的液压千斤顶顶在钢圈上，为盾构机前进提供反力，盾构机即可正常推进；

f.盾构机不需要反力架再提供反力时，通过拧松螺钉依次将支撑柱和龙门架拆除，拧动六角块，压杆上移，抓地爪不受推力，即可吊出底架。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、通过设置抓地机构，使用时打入地层中，增大底架和地面支架的摩擦力，保证能够抵抗盾构机在初始掘进时反力，通过拧动六角块压杆顶开抓地爪，增加抓地力，使支撑更牢固；

2、通过设置卡板、支撑杆和支撑板，在地层满足提供摩擦力时，通过卡板卡固支撑板和底板，增加整体与地层的接触；在地层土质较软，底架和抓地机构无法支撑反力时，抬起支撑板，支撑杆支撑，使支撑板借助始发井侧面土墙提供反力，始发井侧面土墙存在斜度时，可以调节支撑杆长度使支撑板倾斜支撑，满足各种状况使用需求；

3、通过设置卡条和卡钩配合，然后通过螺钉固定固定板，减少螺钉受力，增加支撑的牢固性。

4、通过设置压杆顶开抓地爪代替膨胀螺钉结构增加抓地力，可以满足拆卸时，上拧压杆即可拔出，可以重复使用，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述一种盾构始发反力装置的主视图。

图2是本发明所述一种盾构始发反力装置的主视结构示意图。

图3是本发明所述一种盾构始发反力装置的俯视图。

图4是本发明所述一种盾构始发反力装置的右视图。

图5是本发明所述一种盾构始发反力装置的A处放大图。

图6是本发明所述一种盾构始发反力装置的支撑杆的结构示意图。

图7是本发明所述一种盾构始发反力装置的抓地机构的工作原理图。

图8是本发明所述一种盾构始发反力装置的工作原理图。

附图标记说明如下：

1、支撑板；2、扳块；3、卡槽；4、卡板；5、底架；6、滑轨；7、抓地机构；8、固定板；9、支撑柱；10、龙门架；11、顶杆；12、钢圈；13、卡条；14、支撑槽；15、支撑杆；71、活动孔；72、六角块；73、压杆；74、钉筒；75、抓地爪；151、第一套杆；152、第一螺杆；153、拧块；154、第二套杆；155、第二螺杆。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图8所示，一种盾构始发反力装置，包括底架5，底架5左端通过转动连接有支撑板1，支撑板1用来支撑，支撑板1和底架5连接位置前后侧面分别开设有卡槽3，卡槽3内插设有卡板4，卡板4用来固定，卡板4左端固定安装有便于扳动卡板4的扳块2，支撑板1和底架5对应扳块2位置均设置有通槽，扳块2在通槽内移动；支撑板1上开设有支撑槽14，支撑槽14延伸至底架5位置，底架5上对应支撑槽14位置设置有支撑杆15，支撑杆15用来支撑，支撑杆15右端与底架5转动连接，支撑杆15左端延伸至支撑槽14内；底架5内侧固定安装有滑轨6，底架5上表面固定安装有龙门架10，龙门架10用来支撑，龙门架10左侧固定安装有支撑柱9，支撑柱9用来支撑固定，支撑柱9远离龙门架10一端固定安装在底架5上；龙门架10右侧设置有钢圈12，钢圈12用来便于顶靠，钢圈12与龙门架10支架通过顶杆11固定连接；底架5前后两侧边沿间隔固定安装有抓地机构7，增加抓地力；当始发井地层坚实时，通过扳动扳块2，将底架5内的卡板4拉至所述支撑板1的卡槽3内，将支撑板1和底架5固定；当始发井地层较软时，将底架5吊入始发井底部指定位置，扳动扳块2，将卡板4扳进底架5的卡槽3内，将支撑板1抬起，支撑杆15支撑，使支撑板1顶在始发井侧墙上提供反力；支撑柱9为前后两组，一组为上下两根，支撑更牢固；抓地机构7包括活动孔71、六角块72、压杆73、钉筒74和抓地爪75，钉筒74固定安装在底架5下表面，钉筒74下端转动连接有四个抓地爪75，钉筒74内插设有压杆73，压杆73用来顶动，底架5对应压杆73位置设置有活动孔71，压杆73上端延伸出底架5上表面固定安装有六角块72，压杆73上部与活动孔71侧壁通过螺纹连接；压杆73下端为圆头，抓地爪75对应压杆73下端位置设置为圆弧面；四个抓地爪75内部均固定安装有磁铁，四个抓地爪75相互吸引成圆锥头，便于抓地爪75自动合紧；支撑杆15包括第一螺杆152、拧块153、第二套杆154和第二螺杆155，第二套杆154右端与底架5转动连接，第二套杆154左侧设置有拧块153，拧块153用来拧动，拧块153左右两端分别固定安装有第一螺杆152和第二螺杆155，第一螺杆152和第二螺杆155的螺纹方向相反，第二螺杆155通过螺纹与第二套杆154连接，第一螺杆152上套设有第一套杆151，第一套杆151与第一螺杆152通过螺纹连接，第一套杆151、拧块153和第二套杆154的截面形状均为正方形，便于两端的支撑和拧块153的转动；支撑柱9上下两端和龙门架10下端均固定安装有固定板8，固定板8用来固定，固定板8上固定安装有卡条13，龙门架10和底架5与固定板8接触位置均设置有与卡条13配合的卡沟，增加配合，减小螺钉受力，固定板8均通过螺钉固定在龙门架10和底架5上。

一种盾构始发反力装置的使用方法，包括下列步骤：

始发井地层坚实时：

a.通过扳动扳块2，将底架5内的卡板4拉至支撑板1的卡槽3内，将支撑板1和底架5固定，然后将支撑架和底架5吊入始发井内；

b.将底架5调整好位置，将钉筒74扎入始发井底部土层，通过拧动六角块72，将压杆73下顶，压杆73将抓地爪75顶张开，增加抓地机构7的抓地力，完成底架5的安装；

c.龙门架10吊入始发井内，将龙门架10下端的固定块上的卡条13卡在底架5上的卡沟内，并通过螺钉固定固定板8；

d.依次将支撑柱9吊入始发井内，将支撑柱9两端的固定板8上的卡条13与分别与龙门架10和底架5上的卡沟配合，并通过螺钉固定；

e.将盾构机吊入始发井内底架5右端，将盾构机的液压千斤顶顶在钢圈12上，为盾构机前进提供反力，盾构机即可正常推进；

f.盾构机不需要反力架再提供反力时，通过拧松螺钉依次将支撑柱9和龙门架10拆除，拧动六角块72，压杆73上移，抓地爪75不受推力，即可吊出底架5；

始发井地层较软时：

a.将底架5吊入始发井底部指定位置，扳动扳块2，将卡板4扳进底架5的卡槽3内，将支撑板1抬起，支撑杆15支撑，使支撑板1顶在始发井侧墙上提供反力；始发井侧面土墙存在斜度时，通过拧动拧块153调节支撑杆15长度使支撑板1倾斜支撑；

b.将钉筒74扎入始发井底部土层，通过拧动六角块72，将压杆73下顶，压杆73将抓地爪75顶张开，增加抓地机构7的抓地力，完成底架5的安装；

c.龙门架10吊入始发井内，将龙门架10下端的固定块上的卡条13卡在底架5上的卡沟内，并通过螺钉固定固定板8；

d.依次将支撑柱9吊入始发井内，将支撑柱9两端的固定板8上的卡条13与分别与龙门架10和底架5上的卡沟配合，并通过螺钉固定；

e.将盾构机吊入始发井内底架5右端，将盾构机的液压千斤顶顶在钢圈12上，为盾构机前进提供反力，盾构机即可正常推进；

f.盾构机不需要反力架再提供反力时，通过拧松螺钉依次将支撑柱9和龙门架10拆除，拧动六角块72，压杆73上移，抓地爪75不受推力，即可吊出底架5。

底架5、龙门架10、顶杆11、钢圈12和滑轨6均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知的，故在此不再做过多记载。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种盾构始发反力装置，包括底架（5），其特征在于：所述底架（5）左端通过转动连接有支撑板（1），所述支撑板（1）和所述底架（5）连接位置前后侧面分别开设有卡槽（3），所述卡槽（3）内插设有卡板（4），所述卡板（4）左端固定安装有便于扳动所述卡板（4）的扳块（2），所述支撑板（1）和所述底架（5）对应所述扳块（2）位置均设置有通槽，所述扳块（2）在所述通槽内移动；所述支撑板（1）上开设有支撑槽（14），所述支撑槽（14）延伸至所述底架（5）位置，所述底架（5）上对应所述支撑槽（14）位置设置有支撑杆（15），所述支撑杆（15）右端与所述底架（5）转动连接，所述支撑杆（15）左端延伸至所述支撑槽（14）内；所述底架（5）内侧固定安装有滑轨（6），所述底架（5）上表面固定安装有龙门架（10），所述龙门架（10）左侧固定安装有支撑柱（9），所述支撑柱（9）远离所述龙门架（10）一端固定安装在所述底架（5）上；所述龙门架（10）右侧设置有钢圈（12），所述钢圈（12）与所述龙门架（10）支架通过顶杆（11）固定连接；所述底架（5）前后两侧边沿间隔固定安装有抓地机构（7）；当始发井地层坚实时，通过扳动扳块（2），将底架（5）内的卡板（4）拉至所述支撑板（1）的卡槽（3）内，将支撑板（1）和底架（5）固定；当始发井地层较软时，将底架（5）吊入始发井底部指定位置，扳动扳块（2），将卡板（4）扳进底架（5）的卡槽（3）内，将支撑板（1）抬起，支撑杆（15）支撑，使支撑板（1）顶在始发井侧墙上提供反力。

2.根据权利要求1所述的一种盾构始发反力装置，其特征在于：所述支撑柱（9）为前后两组，一组为上下两根。

3.根据权利要求1所述的一种盾构始发反力装置，其特征在于：所述抓地机构（7）包括活动孔（71）、六角块（72）、压杆（73）、钉筒（74）和抓地爪（75），所述钉筒（74）固定安装在所述底架（5）下表面，所述钉筒（74）下端转动连接有四个所述抓地爪（75），所述钉筒（74）内插设有所述压杆（73），所述底架（5）对应所述压杆（73）位置设置有所述活动孔（71），所述压杆（73）上端延伸出所述底架（5）上表面固定安装有六角块（72），所述压杆（73）上部与所述活动孔（71）侧壁通过螺纹连接；所述压杆（73）下端为圆头，所述抓地爪（75）对应所述压杆（73）下端位置设置为圆弧面。

4.根据权利要求3所述的一种盾构始发反力装置，其特征在于：四个所述抓地爪（75）内部均固定安装有磁铁，四个所述抓地爪（75）相互吸引成圆锥头。

5.根据权利要求3所述的一种盾构始发反力装置，其特征在于：所述支撑杆（15）包括第一螺杆（152）、拧块（153）、第二套杆（154）和第二螺杆（155），所述第二套杆（154）右端与所述底架（5）转动连接，所述第二套杆（154）左侧设置有所述拧块（153），所述拧块（153）左右两端分别固定安装有所述第一螺杆（152）和所述第二螺杆（155），所述第一螺杆（152）和所述第二螺杆（155）的螺纹方向相反，所述第二螺杆（155）通过螺纹与所述第二套杆（154）连接，所述第一螺杆（152）上套设有第一套杆（151），所述第一套杆（151）与所述第一螺杆（152）通过螺纹连接，所述第一套杆（151）、所述拧块（153）和所述第二套杆（154）的截面形状均为正方形。

6.根据权利要求5所述的一种盾构始发反力装置，其特征在于：所述支撑柱（9）上下两端和所述龙门架（10）下端均固定安装有固定板（8），所述固定板（8）上固定安装有卡条（13），所述龙门架（10）和所述底架（5）与所述固定板（8）接触位置均设置有与所述卡条（13）配合的卡沟，所述固定板（8）均通过螺钉固定在所述龙门架（10）和所述底架（5）上。

7.根据权利要求6所述的盾构始发反力装置的使用方法，包括下列步骤：

始发井地层坚实时：

a.通过扳动扳块（2），将底架（5）内的卡板（4）拉至所述支撑板（1）的卡槽（3）内，将支撑板（1）和底架（5）固定，然后将支撑架和底架（5）吊入始发井内；

b.将底架（5）调整好位置，将钉筒（74）扎入始发井底部土层，通过拧动六角块（72），将压杆（73）下顶，压杆（73）将抓地爪（75）顶张开，增加抓地机构（7）的抓地力，完成底架（5）的安装；

c.龙门架（10）吊入始发井内，将龙门架（10）下端的固定块上的卡条（13）卡在底架（5）上的卡沟内，并通过螺钉固定固定板（8）；

d.依次将支撑柱（9）吊入始发井内，将支撑柱（9）两端的固定板（8）上的卡条（13）分别与龙门架（10）和底架（5）上的卡沟配合，并通过螺钉固定；

e.将盾构机吊入始发井内底架（5）右端，将盾构机的液压千斤顶顶在钢圈（12）上，为盾构机前进提供反力，盾构机即可正常推进；

f.盾构机不需要反力架再提供反力时，通过拧松螺钉依次将支撑柱（9）和龙门架（10）拆除，拧动六角块（72），压杆（73）上移，抓地爪（75）不受推力，即可吊出底架（5）；

始发井地层较软时：

a.将底架（5）吊入始发井底部指定位置，扳动扳块（2），将卡板（4）扳进底架（5）的卡槽（3）内，将支撑板（1）抬起，支撑杆（15）支撑，使支撑板（1）顶在始发井侧墙上提供反力；始发井侧面土墙存在斜度时，通过拧动拧块（153）调节支撑杆（15）长度使支撑板（1）倾斜支撑；

b.将钉筒（74）扎入始发井底部土层，通过拧动六角块（72），将压杆（73）下顶，压杆（73）将抓地爪（75）顶张开，增加抓地机构（7）的抓地力，完成底架（5）的安装；

c.龙门架（10）吊入始发井内，将龙门架（10）下端的固定块上的卡条（13）卡在底架（5）上的卡沟内，并通过螺钉固定固定板（8）；

d.依次将支撑柱（9）吊入始发井内，将支撑柱（9）两端的固定板（8）上的卡条（13）分别与龙门架（10）和底架（5）上的卡沟配合，并通过螺钉固定；

e.将盾构机吊入始发井内底架（5）右端，将盾构机的液压千斤顶顶在钢圈（12）上，为盾构机前进提供反力，盾构机即可正常推进；

f.盾构机不需要反力架再提供反力时，通过拧松螺钉依次将支撑柱（9）和龙门架（10）拆除，拧动六角块（72），压杆（73）上移，抓地爪（75）不受推力，即可吊出底架（5）。

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