CN113236269B - 一种顶升管路延伸装置及换管方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶升管路延伸装置及换管方法，顶升管路延伸装置包括：顶升机构、承托组件、过渡辊组件、至少两个单边台车以及换管台车；泥浆管路绕设于顶升机构的上部，顶升机构可伸缩设置；承托组件用于限制穿过其内部的泥浆管路的高度位置；泥浆管路在过渡辊组件内可上下浮动，且过渡辊组件中与泥浆管路接触的侧壁设置有相对于泥浆管路可转动的滚动结构。本发明所提供的顶升管路延伸装置不会额外占用空间，使顶升管路延伸装置的结构紧凑合理、性能稳定，可以满足小直径盾构机正常的掘进换管需求；并且可避免小转弯半径施工情况下出现卡死现象，使顶升管路延伸装置可以适用于小转弯半径的施工。

Description

一种顶升管路延伸装置及换管方法

技术领域

本发明涉及盾构施工设备技术领域，更具体地说，涉及一种顶升管路延伸装置。此外，本发明还涉及一种应用于上述顶升管路延伸装置的换管方法。

背景技术

目前，小直径泥水平衡盾构机的管路延伸装置主要包括两种，一种是伸缩套管式结构，例如在专利CN107100633A中公开了一种新型小直径盾构机换管装置，利用设置在1号和2号台车上的伸缩套管前后伸缩完成步进换管所需间距，由于伸缩套管的工作特性，使得此装置无法适用于超小转弯半径的施工。

另一种是侧立卷盘式结构形式，例如专利CN109519180A公开了一种盾构掘进系统及管路延伸装置，将泥浆软管盘绕在换管台车一侧的圆形卷盘上，软管前端固定在台车顶部、其后端固连在从动小车上，通过卷盘及从动小车的前后移动完成步进换管所需间距，此装置仅仅适用于开挖直径超过3m的盾构施工，由于其体积较大，难以在开挖直径小于3m的盾构机上布置，因此，不适用于小直径盾构机。

综上所述，如何提供一种可适用于小直径盾构机超小转弯半径施工的顶升管路延伸装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种顶升管路延伸装置，结构紧凑合理、性能稳定，可以满足小直径盾构机正常的掘进换管需求；并且设置有过渡辊组件，在转弯的过程中，泥浆管路在过渡辊组件内具有一定的上下浮动空间，并且与泥浆管路接触的侧壁设置有相对于泥浆管路可转动的滚动结构，可避免小转弯半径施工情况下出现卡死现象，使顶升管路延伸装置可以适用于小转弯半径的施工。

本发明的另一目的是提供一种应用于上述顶升管路延伸装置的换管方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种顶升管路延伸装置，包括：顶升机构、承托组件、过渡辊组件、至少两个依次连接的单边台车以及连接于所述单边台车尾部的换管台车；所述顶升机构、所述承托组件和所述过渡辊组件均设置于所述单边台车；

泥浆管路绕设于所述顶升机构的上部，所述顶升机构可伸缩设置，且所述顶升机构处于伸出状态时可将所述泥浆管路向上顶起，以使所述泥浆管路的尾部向前移动；

所述承托组件用于限制穿过其内部的所述泥浆管路的高度位置；每个所述单边台车的前端和后端均设置有所述过渡辊组件；所述泥浆管路在所述过渡辊组件内可上下浮动，且所述过渡辊组件中与所述泥浆管路接触的侧壁设置有相对于所述泥浆管路可转动的滚动结构。

优选的，所述滚动结构为可转动设置的竖置辊，所述过渡辊组件包括连接于所述单边台车的底座、竖直设置于所述底座的所述竖置辊、横向设置于所述竖置辊上部的过渡槽板以及横向设置于所述过渡槽板且可转动的弧面辊；

所述泥浆管路由相邻所述竖置辊之间穿过；所述竖置辊的高度大于所述泥浆管路的高度。

优选的，所述顶升机构包括顶升油缸、设置于所述顶升油缸的伸缩端的托举槽板以及安装于所述托举槽板内且可转动设置的若干转动托辊；所述泥浆管路穿过所述托举槽板，且所述泥浆管路的底部与所述转动托辊接触。

优选的，若干所述转动托辊在竖直平面内沿圆弧设置。

优选的，所述承托组件包括托辊架以及设置于所述托辊架上部的中继辊；

所述托辊架包括固定设置于所述单边台车的基架以及若干可转动的设置于所述基架的横置托辊，所述横置托辊沿所述基架的长度方向设置；

所述中继辊包括设置有使所述泥浆管路穿过的通槽的滚筒以及相对于所述滚筒可转动设置的转辊；

所述泥浆管路由所述托辊架与所述中继辊之间穿过，且所述泥浆管路的上端与所述转辊接触，所述泥浆管路的下端与所述横置托辊接触。

优选的，所述横置托辊的设置高度与所述顶升机构的缩回顶升面的设置高度相同，所述缩回顶升面为所述顶升机构缩回状态时其与所述泥浆管路的下表面接触的面。

优选的，所述单边台车包括底部平台以及竖直设置于所述底部平台的一侧的单边框架，所述底部平台的下表面设置有行走滚轮。

优选的，所述顶升机构的左右方向的中间截面、所述承托组件的左右方向的中间截面和所述过渡辊组件的左右方向的中间截面共面设置。

优选的，任意所述单边台车的长度均与所述换管台车的长度相同。

一种换管方法，应用于上述任一项所述的顶升管路延伸装置，包括：

判断泥浆管路是否被拉直为直线状态，若是，则进入下一步，若否则控制盾构机继续掘进；

断开所述泥浆管路的尾部与隧道内固定管道的连接；

控制顶升机构向上伸出顶升所述泥浆管路，以使所述泥浆管路的尾部向前移动；

将新增的泥浆管节运输至换管台车中的设定位置，并将所述泥浆管节的前端与原有所述泥浆管路尾部的换管接头连接，将所述泥浆管节的后端与所述固定管道连接；

控制所述盾构机继续向前掘进，同时控制所述顶级机构回缩；

判断是否掘进至预设位置，若是，则停止掘进，若否，则返回第一步。

在使用本发明提供的顶升管路延伸装置的过程中，泥浆管路绕设于顶升机构的上部，并且泥浆管路穿过承托组件和过渡辊组件设置；承托组件用于限制泥浆管路的高度，使顶升机构向上顶升泥浆管路的过程中，位于承托组件内的泥浆管路的高度位置保持不变，以使泥浆管路的尾部向前移动；盾构机掘进过程中，需要对泥浆管路是否被拉直进行判断，若泥浆管路没有被拉直，则可以继续控制掘进机掘进，当泥浆管路已经被拉直时，则控制盾构机停止掘进，并且断开泥浆管路的尾部与隧道内固定管道的连接，接着控制顶升机构向上伸出顶升泥浆管路，由于位于承托组件内的泥浆管路的高度位置保持不变，顶升机构向上顶升泥浆管路的过程中，会使泥浆管路弯曲，并使泥浆管路的尾部向前移动；由于设置有至少两台单边台车，因此各个顶升机构的动作顺序可以根据实际情况进行确定。顶升完成之后，将新增的泥浆管节运输至换管台车中的设定位置，并将泥浆管节的前端与原有泥浆管路尾部的换管接头连接，将泥浆管节的后端与固定管道连接，连接完新的泥浆管节之后，控制盾构机继续向前掘进，同时控制顶升机构缩回；掘进过程中判断是否掘进至预设位置，若是，则停止掘进，若否，则重复上述步骤，直至掘进至预设位置。

相比于现有技术，本发明所提供的顶升管路延伸装置设置有至少两个单边台车和换管台车，并且顶升机构、承托组件和过渡辊组件均设置于单边台车，不会额外占用空间，使顶升管路延伸装置的结构紧凑合理、性能稳定，可以满足小直径盾构机正常的掘进换管需求，此处的小直径盾构机可以对直径小于3m的隧道进行施工；在单边台车的前端和后端均设置有过渡辊组件，在转弯的过程中，相邻单边台车之间、相邻的单边台车与换管台车之间会产生相对转弯，泥浆管路在过渡辊组件内具有一定的上下浮动空间，并且与泥浆管路接触的侧壁设置有相对于泥浆管路可转动的滚动结构，可避免小转弯半径施工情况下出现卡死现象，使顶升管路延伸装置可以适用于小转弯半径的施工。

此外，本发明还提供了一种应用于上述顶升管路延伸装置的换管方法。

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仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的顶升管路延伸装置的具体实施例的剖面示意图；

图2为图1中单边台车的前视图；

图3为图2中单边台车的剖面示意图；

图4为本发明所提供的顶升机构的结构示意图；

图5为图4中的顶升机构的最大顶升高度位置示意图；

图6为本发明所提供的中继辊的结构示意图；

图7为本发明所提供的托辊架的结构示意图；

图8为本发明所提供的过渡辊组件的结构示意图；

图9为图8中过渡辊组件的剖面结构示意图；

图10为转弯状态下泥浆管路在过渡辊组件内的折弯情况示意图；

图11为本发明所提供的换管台车的结构示意图；

图12为换管台车的横截面示意图；

图13为泥浆管路的结构示意图；

图14为泥浆管路的连接结构示意图；

图15为泥浆管路完全拉直状态相对位置示意图；

图16为本发明中的1#顶升机构完全顶升状态相对位置示意图；

图17为本发明中的2#顶升机构完全顶升状态相对位置示意图；

图18为新增泥浆管节相对位置示意图；

图19为本发明中的n#顶升机构完全缩回状态相对位置示意图；

图20为本发明所提供的换管方法的流程示意图。

图1-20中：

1为单边台车、101为单边框架、1011为支撑柱、1012为安装支座、1013为横梁、1014为斜撑梁、1015为拖拉组件、102为底部平台、1021为油缸安装底座、1022为轨道、1023为滚轮、2为顶升机构、201为顶升油缸、202为托举槽板、203为转动托辊、3为中继辊、301为双槽滚筒、302为转辊、303为固定板、304为螺栓孔、4为托辊架、401为基架、4011为U型固定槽、402为横置托辊、5为过渡辊组件、501为过渡槽板、502为弧面辊、503为竖置辊、504为底座、505为端板、506为后固定螺栓、507为中心固定螺栓、508为前固定螺栓、6为换管台车、601为移动平台、602为立架、603为加强纵梁、604为支撑横梁、605为导轨梁、606为跟随吊机、607为摇臂吊机、608为换管拖拉结构、609为斜支撑、7为泥浆管路、701为进浆管、702为排浆管、703为换管接头、7031为进浆换管接头、7032为排浆换管接头、704为随吊挂架、705为连接法兰、706为柔性吊绳、8为隧道内固定管道、9为阀门、L为顶升机构最大顶升高度、F为参考标尺点、H为换管纵向跨度、h为顶升机构顶升或回收最大距离时泥浆软管延伸距离、n#为第n#顶升机构(n≥4且为偶数)。

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做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。

本发明的核心是提供一种顶升管路延伸装置，结构紧凑合理、性能稳定，可以满足小直径盾构机正常的掘进换管需求；并且设置有过渡辊组件，在转弯的过程中，泥浆管路在过渡辊组件内具有一定的上下浮动空间，并且与泥浆管路接触的侧壁设置有相对于泥浆管路可转动的滚动结构，可避免小转弯半径施工情况下出现卡死现象，使顶升管路延伸装置可以适用于小转弯半径的施工。

本发明的另一核心是提供一种应用于上述顶升管路延伸装置的换管方法。

请参考图1-20。

本具体实施例公开了一种顶升管路延伸装置包括：顶升机构2、承托组件、过渡辊组件5、至少两个依次连接的单边台车1以及连接于单边台车1尾部的换管台车6；顶升机构2、承托组件和过渡辊组件5均设置于单边台车1；

泥浆管路7绕设于顶升机构2的上部，顶升机构2可伸缩设置，且顶升机构2处于伸出状态时可将泥浆管路7向上顶起，以使泥浆管路7的尾部向前移动；承托组件用于限制穿过其内部的泥浆管路7的高度位置；每个单边台车1的前端和后端均设置有过渡辊组件5；泥浆管路7在过渡辊组件5内可上下浮动，且过渡辊组件5中与泥浆管路7接触的侧壁设置有相对于泥浆管路7可转动的滚动结构。

需要进行说明的是，在设置顶升机构2、承托组件和过渡辊组件5在单边台车1内的位置时，可以如图1所示，在每台单边台车1靠近左侧的一端的长度的1/4处和靠近右侧的一端的长度的1/4处各设置一个顶升机构2，承托组件设置于单边台车1长度方向的中间位置，过渡辊组件5设置于单边台车1长度方向的两端，当然，也可以是其它的设置方式，可以改变顶升机构2、承托组件和过渡辊组件5的设置数量和设置位置，具体根据实际情况确定。

泥浆管路7可以包括进浆管701和排浆管702，也可以只是进浆管701或排浆管702，具体根据实际情况确定。

承托组件主要用于限制穿过其内部的泥浆管路7的高度位置，在顶升机构2向上伸出顶升的过程中，位于顶升机构2上的泥浆管路7被抬高，位于承托组件内的泥浆管路7高度位置保持不变，如图16所示，会使泥浆管路7的尾部向前移动。顶升机构2未抬升之前，即顶升机构2处于最低位置时，位于顶升机构2上的泥浆管路7的高度位置可以与位于承托组件内的泥浆管路7高度位置相同，也可以略高于或略低于位于承托组件内的泥浆管路7高度位置，具体根据实际情况确定。

在盾构机转弯的过程中，相邻单边台车1之间、相邻的单边台车1与换管台车6之间会相对转动，不再保持直线运动，在相对转动弯曲的过程中，如图10所示，过渡辊5的存在，可以使泥浆管路7具有足够的上下浮动空间，并且滚动结构的设置使泥浆管路7在移动的过程中与过渡辊5之间为滚动摩擦，摩擦力较小，可以避免出现卡死的现象。

滚动结构可以是球状的滚珠，也可以是柱状的滚柱，具体根据实际情况确定。

在使用本具体实施例提供的顶升管路延伸装置的过程中，泥浆管路7绕设于顶升机构2的上部，并且泥浆管路7穿过承托组件和过渡辊组件5设置；承托组件用于限制泥浆管路7的高度，使顶升机构2向上顶升泥浆管路7的过程中，位于承托组件内的泥浆管路7的高度位置保持不变，以使泥浆管路7的尾部向前移动；盾构机掘进过程中，需要对泥浆管路7是否被拉直进行判断，若泥浆管路7没有被拉直，则可以继续控制掘进机掘进，当泥浆管路7已经被拉直时，则控制盾构机停止掘进，并且断开泥浆管路7的尾部与隧道内固定管道8的连接，接着控制顶升机构2向上伸出顶升泥浆管路7，由于位于承托组件内的泥浆管路7的高度位置保持不变，顶升机构2向上顶升泥浆管路7的过程中，会使泥浆管路7弯曲，并使泥浆管路7的尾部向前移动；由于设置有至少两台单边台车1，因此各个顶升机构2的动作顺序可以根据实际情况进行确定。顶升完成之后，将新增的泥浆管节运输至换管台车6中的设定位置，并将泥浆管节的前端与原有泥浆管路7尾部的换管接头703连接，将泥浆管节的后端与固定管道连接，连接完新的泥浆管节之后，控制盾构机继续向前掘进，同时控制顶升机构2缩回；掘进过程中判断是否掘进至预设位置，若是，则停止掘进，若否，则重复上述步骤，直至掘进至预设位置。

相比于现有技术，本具体实施例所提供的顶升管路延伸装置设置有至少两个单边台车1和换管台车6，并且顶升机构2、承托组件和过渡辊组件5均设置于单边台车1，不会额外占用空间，使顶升管路延伸装置的结构紧凑合理、性能稳定，可以满足小直径盾构机正常的掘进换管需求；在单边台车1的前端和后端均设置有过渡辊组件5，在转弯的过程中，相邻单边台车1之间、相邻的单边台车1与换管台车6之间会产生相对转弯，泥浆管路7在过渡辊组件5内具有一定的上下浮动空间，并且与泥浆管路7接触的侧壁设置有相对于泥浆管路7可转动的滚动结构，可避免小转弯半径施工情况下出现卡死现象，使顶升管路延伸装置可以适用于小转弯半径的施工。

在上述实施例的基础上，可以使滚动结构为可转动设置的竖置辊503，过渡辊组件5包括连接于单边台车1的底座504、竖直设置于底座504的竖置辊503、横向设置于竖置辊503上部的过渡槽板501以及横向设置于过渡槽板501且可转动的弧面辊502；泥浆管路7由相邻竖置辊503之间穿过；竖置辊503的高度大于泥浆管路7的高度。

如图8-9所示，底座504安装于单边台车1的底部平台102的上表面，竖置辊503沿泥浆管路7的穿入方向呈排状可转动的设置于底座504，且至少设置有两排，泥浆管路7由相邻两排竖置辊503之间的空间穿过，因此，相邻两排竖置辊503之间的距离需大于泥浆管路7的直径，且竖置辊503的高度需大于泥浆管路7的高度方向的尺寸，泥浆管路7的横截面一般为圆形，因此竖置辊503的高度大于泥浆管路7的直径即可，在泥浆管路7的横截面发生形变之后，竖置辊503的高度需大于泥浆管路7的高度方向的尺寸，以使泥浆管路7在竖直方向具有一定的活动空间。

如图8、9所示，弧面辊502安装于过渡槽板501内部，且与过渡槽板501同轴，竖置辊503的上部呈三排安装于过渡槽板501的水平端面上，下端安装于底座504；端板505通过螺栓分别与固定在过渡槽板501外壁和安装支座1012的端部。此处的螺栓包括前固定螺栓507、后固定螺栓506以及中心固定螺栓508。

当泥浆管路7包括进浆管701和排浆管702时，过渡槽板501为双槽并列设置，且每个槽的左右方向的宽度不小于泥浆管路7的最大外径。

本具体实施例中的弧面辊502可转动设置，在于泥浆管路7接触的过程中为滚动摩擦，可以减小摩擦力，避免过度摩擦。

在上述实施例的基础上，可以使顶升机构2包括顶升油缸201、设置于顶升油缸201的伸缩端的托举槽板202以及安装于托举槽板202内且可转动设置的若干转动托辊203；泥浆管路7穿过托举槽板202，且泥浆管路7的底部与转动托辊203接触。

优选的，若干转动托辊203在竖直平面内沿圆弧设置。

如图4、5所示，顶升油缸201为多级顶升油缸201，且最大顶升距离为L，托举槽板202设置有并列的双槽结构，当然，还可以是其它数量的槽数，具体根据实际情况确定。托举槽板202的每一个槽的宽度均不小于泥浆管路7的最大外径，泥浆管路7为软管结构。

如图4所示，转动托辊203按一定半径环向均匀满布于托槽板内，以保证顶升油缸201顶升至最高位置时，所有转动托辊203均可以与泥浆管路7接触，并且为线性接触；在顶升油缸201缩回至最低位置后，位于正中心位置的转动托辊203依然与泥浆管路7接触，当然，在实际使用的过程中，由于泥浆管路7为软管，会产生形变，有可能与更多的转动托辊203接触，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在本具体实施例中，可以确保泥浆管路7始终与转动托辊203线性接触，减小摩擦力，可以降低对泥浆管路7的磨损，延长泥浆管路7的使用寿命。

在上述实施例的基础上，可以使承托组件包括托辊架4以及设置于托辊架4上部的中继辊3；托辊架4包括固定设置于单边台车1的基架401以及若干可转动的设置于基架401的横置托辊402，横置托辊402沿基架401的长度方向设置；中继辊3包括设置有使泥浆管路7穿过的通槽的滚筒以及相对于滚筒可转动设置的转辊302；泥浆管路7由托辊架4与中继辊3之间穿过，且泥浆管路7的上端与转辊302接触，泥浆管路7的下端与横置托辊402接触。

在设置的过程中，可以将横置托辊402的设置高度与顶升机构2的缩回顶升面的设置高度相同，缩回顶升面为顶升机构2缩回状态时其与泥浆管路7的下表面接触的面。此状态下，在顶升机构2处于缩回状态时，可以使泥浆管路7尽量多的长度部分处于相同的高度位置，使泥浆管路7的延伸过程更加方便进行。

优选的，可以将双槽滚筒301的双槽并列设置，且每一个的槽宽均不小于泥浆管路7的最大外径。

托辊架4设置在中继辊3的下部，并且托辊在前后方向的中间截面与中继辊3在前后方向的中间截面共面，托辊在左右方向的中间截面与中继辊3在左右方向的中间截面共面。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的前后方向为图1所示方向下，左侧为前端，右侧为后段，左右方向为图1所示状态下垂直于纸面的方向，当视图的方向发生变化之后，本申请文件中提到的“前”、“后”、“左”、“右”的方向也会随之变化。

基架401与单边式台车的底部平台102的上端面固连，基架401的上表面设置有U型固定槽4011，横置托辊402按一定间距并列安装在U型固定槽4011内；横置托辊402外径最高点位置与转辊302外径最低点位置之间间距均不小于泥浆软管最大外径，以使泥浆管路7可以顺利穿入。

优选的，可以使横置托辊402外径最高点位置与顶升机构2完全回缩后正中心转动托辊203外径最高点位置平齐；以使顶升机构2缩回后，泥浆管路7理论上可以被平放。

在上述实施例的基础上，如图2所示，单边台车1包括底部平台102以及竖直设置于底部平台102的一侧的单边框架101，底部平台102的下表面设置有行走滚轮1023。

单边台车1的单边框架101包括若干支撑柱1011、安装支座1012、横梁1013、斜撑梁1014以及拖拉组件1015，其中支撑柱1011底部焊接在底部平台102上，每根支撑柱1011的中部靠近隧道中心的一侧固设有支座，横梁1013焊接在支撑柱1011顶部，相邻两根支撑柱1011之间固连有若干斜撑梁1014；

优选的，底部平台102的下端面设置有油缸安装底座1021，顶升机构2的顶升油缸201安装于油缸安装座，上端面设置有供运输小车行走的轨道1022，底部两侧设置有若干组与成型管片内壁接触的滚轮1023。

如图3所示，单边台车1的单边框架101安装于底部平台102的图3所示方向啊的右侧，顶升机构2靠近单边框架101设置。

为了使泥浆管路7在延伸的过程中更加顺利，可以使顶升机构2的左右方向的中间截面、承托组件的左右方向的中间截面和过渡辊组件5的左右方向的中间截面共面设置；即使顶升机构2、承托组件和过渡辊组件5的左右方向的中间截面距离单边框架101的距离相同，避免泥浆管路7在延伸的过程中发生不必要的弯折。

为了使本发明提供的顶升管路延伸装置可以适应更小的转弯半径，可以使任意单边台车1的长度均与换管台车6的长度相同，在小转弯半径施工的过程中，相邻台车(可以是单边台车1，也可以是换管台车6)之间的角度均匀，相同情况下，有利于实现超小转弯半径的施工。

如图11、12所示，换管台车6为单边布置结构，包括设置于底部的移动平台601、竖直设置且底部安装于移动品台的立架602、连接于立架602上部的加强纵梁603、与立架602上部靠近衬砌管壁面一侧固连的支撑横梁604以及固连在支撑横梁604上的导轨梁605，导轨梁605上设置有跟随吊机606，两组摇臂吊机607分别设置在立架602相对侧面。两个立架602分别设置在移动平台601靠换管侧前后两端处，两立架602之间间距不小于换管纵向跨度H，加强纵梁603对两立架602左右方向进行结构加强，确保换管台车6整体刚性，支撑横梁604固连在立架602上，两者之间采用斜支撑609进行结构强化；可以使导轨梁605采用工字钢结构，沿隧道轴线方向前后固连在两支撑横梁604之间，且导轨梁605前后两端均设置有机械限位装置；可以将跟随吊机606通过滚轮1023接触设置在导轨梁605上，并使跟随吊机606可沿导轨梁605前后移动，且通过导轨梁605前后两端设置的机械限位装置对跟随吊机606进行前后限位；摇臂吊机607分两组，分别设置在两立架602对立侧面上，每组摇臂吊机607均可绕其基座实现180°摇臂旋转。换管台车6设置有换管拖拉结构608，如图12所示，设置有斜支撑609。

如图13、14所示，泥浆管路7包括进浆管701、排浆管702、换管接头703、随吊挂架704、连接法兰705以及柔性吊绳706，换管区域的进浆管701和排浆管702均采用两端自带接头的柔性耐磨软管制成，且并列布置在本申请的顶升管路延伸装置上，进浆管701和排浆管702前端固连在管道固定区、后端分别与刚性换管接头703通过法兰固连，随吊挂架704设置在换管接头703的中部位置，并将换管接头703牢牢卡住，随吊挂架704上的柔性吊绳706挂在跟随吊机606吊钩上。

进浆管701和排浆管702均为柔性软管材质，且每根管道前后两端均设置有连接法兰705；换管接头703为刚性材质，分为进浆换管接头7031和排浆换管接头7032，每段前后均设置有连接法兰705；随吊挂架704设置在两端换管接头703之间，并牢牢将换管接头703卡住，随吊挂架704靠上部左右对称设置有与柔性吊绳706连接的吊装孔。

除了上述顶升管路延伸装置，本发明还提供一种应用于上述实施例公开的顶升管路延伸装置的换管方法，该换管方法包括：

步骤S1，判断泥浆管路7是否被拉直为直线状态，若是，则进入步骤S2，若否则控制盾构机继续掘进。

上述步骤中，如图15所示，为泥浆管路7被拉直为直线状态的示图，当为图15所示状态时，则判断为泥浆管路7被拉直为直线状态。此时，盾构机停止掘进，并关闭泥浆管路7上前后两端相应的阀门9，进入换管准备阶段。

步骤S2，断开泥浆管路7的尾部与隧道内固定管道8的连接。

如图16所示，隧道内固定管道8在隧道内固定设置，断开两者之间的连接，方便泥浆管路7向前移动。断开换管接头703与隧道内已固定管道的连接法兰705。

步骤S3，控制顶升机构2向上伸出顶升泥浆管路7，以使泥浆管路7的尾部向前移动。

上述步骤S3中，启动1#顶升机构2将进浆管701和排浆管702同时顶升，后端的换管接头703在软管拉力的作用下带动跟随吊机606一起向前移动，当1#顶升机构22顶升至设定位置时停止工作，此时换管接头703703向前移动距离h。继续启动2#顶升机构2继续顶升进浆管701和排浆管702，当2#顶升机构2顶升至设定位置时停止工作，此时换管接头703第二次向前移动距离h，参考图17。随后如上述步骤依次启/停3#、4#…n#顶升机构2(n≥4且为偶数，即每节台车布置2组)，直至换管接头703703向前移动n×h距离且刚好满足n×h≥H，并保证跟随吊机606606刚好运动至前端设定位置。

步骤S4，将新增的泥浆管节运输至换管台车6中的设定位置，并将泥浆管节的前端与原有泥浆管路7尾部的换管接头703连接，将泥浆管节的后端与固定管道连接。

上述步骤S4中，待所有顶升机构2顶升完成后，采用运输小车将新增泥浆管节运至换管台车6旁设定的位置，随后启动两组摇臂吊机607将新增泥浆管节分别吊运至H间距内，并将其前端与换管接头703法兰固连，后端与隧道内已固定管道的连接法兰705固连，完成进浆管701节与排浆管702节的新增换管作业，关闭两组摇臂吊机607恢复至初始位置，运输小车行驶离开，具体参考图18。

步骤S5，控制盾构机继续向前掘进，同时控制顶级机构回缩。

上述步骤S5中，待新增换管作业完成后，开启相应阀门9，盾构机启动继续盾构掘进，顶升管路延伸装置将跟随盾构机向前移动，跟随吊机606和换管接头703相对于隧道静止。此时，反向启动n#顶升机构2，将顶升油缸201缩回至起始位置后停止，使进浆管701和排浆管702同时相对与盾构机向后延伸h距离，同时跟随吊机606相对于换管台车6向后运动h距离，参考图19；盾构机不断向前盾构掘进，如上述步骤依次启/停(n-1)#、(n-2)#…2#、1#起升机构，直到换管区域的柔性泥浆管路7被拉直至设定状态，盾构机停止掘进。

步骤S6，判断是否掘进至预设位置，若是，则停止掘进，若否，则返回步骤S1。

相比于现有技术，本申请提供的顶升管路延伸装置及换管方法在实施的过程中，不仅可延长泥浆软管使用寿命，而且还能确保顶升管路延伸装置满足超小转弯半径盾构施工，从而大大提升小直径盾构机隧道施工的适应范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的顶升管路延伸装置及换管方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种顶升管路延伸装置，其特征在于，包括：顶升机构(2)、承托组件、过渡辊组件(5)、至少两个依次连接的单边台车(1)以及连接于所述单边台车(1)尾部的换管台车(6)；所述顶升机构(2)、所述承托组件和所述过渡辊组件(5)均设置于所述单边台车(1)；

泥浆管路(7)绕设于所述顶升机构(2)的上部，所述顶升机构(2)可伸缩设置，且所述顶升机构(2)处于伸出状态时可将所述泥浆管路(7)向上顶起，以使所述泥浆管路(7)的尾部向前移动；

所述承托组件用于限制穿过其内部的所述泥浆管路(7)的高度位置；每个所述单边台车(1)的前端和后端均设置有所述过渡辊组件(5)；所述泥浆管路(7)在所述过渡辊组件(5)内可上下浮动，且所述过渡辊组件(5)中与所述泥浆管路(7)接触的侧壁设置有相对于所述泥浆管路(7)可转动的滚动结构；

所述滚动结构为可转动设置的竖置辊(503)，所述过渡辊组件(5)包括连接于所述单边台车(1)的底座(504)、竖直设置于所述底座(504)的所述竖置辊(503)、横向设置于所述竖置辊(503)上部的过渡槽板(501)以及横向设置于所述过渡槽板(501)且可转动的弧面辊(502)；

所述泥浆管路(7)由相邻所述竖置辊(503)之间穿过；所述竖置辊(503)的高度大于所述泥浆管路(7)的高度。

2.根据权利要求1所述的顶升管路延伸装置，其特征在于，所述顶升机构(2)包括顶升油缸(201)、设置于所述顶升油缸(201)的伸缩端的托举槽板(202)以及安装于所述托举槽板(202)内且可转动设置的若干转动托辊(203)；所述泥浆管路(7)穿过所述托举槽板(202)，且所述泥浆管路(7)的底部与所述转动托辊(203)接触。

3.根据权利要求2所述的顶升管路延伸装置，其特征在于，若干所述转动托辊(203)在竖直平面内沿圆弧设置。

4.根据权利要求1所述的顶升管路延伸装置，其特征在于，所述承托组件包括托辊架(4)以及设置于所述托辊架(4)上部的中继辊(3)；

所述托辊架(4)包括固定设置于所述单边台车(1)的基架(401)以及若干可转动的设置于所述基架(401)的横置托辊(402)，所述横置托辊(402)沿所述基架(401)的长度方向设置；

所述中继辊(3)包括设置有使所述泥浆管路(7)穿过的通槽的滚筒以及相对于所述滚筒可转动设置的转辊(302)；

所述泥浆管路(7)由所述托辊架(4)与所述中继辊(3)之间穿过，且所述泥浆管路(7)的上端与所述转辊(302)接触，所述泥浆管路(7)的下端与所述横置托辊(402)接触。

5.根据权利要求4所述的顶升管路延伸装置，其特征在于，所述横置托辊(402)的设置高度与所述顶升机构(2)的缩回顶升面的设置高度相同，所述缩回顶升面为所述顶升机构(2)缩回状态时其与所述泥浆管路(7)的下表面接触的面。

6.根据权利要求1-5任一项所述的顶升管路延伸装置，其特征在于，所述单边台车(1)包括底部平台(102)以及竖直设置于所述底部平台(102)的一侧的单边框架(101)，所述底部平台(102)的下表面设置有行走滚轮(1023)。

7.根据权利要求1-5任一项所述的顶升管路延伸装置，其特征在于，所述顶升机构(2)的左右方向的中间截面、所述承托组件的左右方向的中间截面和所述过渡辊组件(5)的左右方向的中间截面共面设置。

8.根据权利要求1-5任一项所述的顶升管路延伸装置，其特征在于，任意所述单边台车(1)的长度均与所述换管台车(6)的长度相同。

9.一种换管方法，应用于权利要求1-8任一项所述的顶升管路延伸装置，其特征在于，包括：

判断泥浆管路(7)是否被拉直为直线状态，若是，则进入下一步，若否则控制盾构机继续掘进；

断开所述泥浆管路(7)的尾部与隧道内固定管道(8)的连接；

控制顶升机构(2)向上伸出顶升所述泥浆管路(7)，以使所述泥浆管路(7)的尾部向前移动；

将新增的泥浆管节运输至换管台车(6)中的设定位置，并将所述泥浆管节的前端与原有所述泥浆管路(7)尾部的换管接头(703)连接，将所述泥浆管节的后端与所述固定管道连接；

控制所述盾构机继续向前掘进，同时控制所述顶升机构(2)回缩；判断是否掘进至预设位置，若是，则停止掘进，若否，则返回第一步。

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