CN114607396B - 一种盾构或tbm原位旋转、平移顶进系统及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道地下工程技术领域，尤其涉及一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统及施工方法，包括垂直顶升机构，所述垂直顶升机构设置于盾构机的侧壁上，所述垂直顶升机构用于调节盾构机与支撑台之间的竖向距离；还包括移动调节装置，所述移动调节装置设置于所述盾构机的下方，所述移动调节装置用于旋转和移动盾构机，本装置结构简单，操作方便，既不需要采用滑轮组装置进行牵引旋转及平移，也不需要滚动齿轮通过连接件旋转平台，解决了盾构机旋转和移动工艺复杂，实施难度大，实施环境要求高，对工期及成本影响大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道地下工程技术领域，尤其涉及一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统及施工方法。
背景技术
随着隧道地下工程的不断发展，机械化隧道施工不断增多，施工环境复杂程度增加，盾构、TBM施工时常遇到需要在车站内进行转体调头施工、转体平移吊出；在矿山法隧道内进行转体、平移顶进始发或接收吊出，在现有施工技术中通常采用滑轮组装置进行牵引旋转及平移，最后再采用千斤顶微调，实现转体及平移；或采用齿轮旋转平台进行盾构机2旋转，设置托架平台、固定齿轮和滚动齿轮，托架平台搁置于由固定齿轮或滚动齿轮组成旋转平台上；固定齿轮固定于旋转平台四周的地面上；滚动齿轮啮合于固定齿轮并可沿固定齿轮滚动，滚动齿轮通过连接件连接于旋转平台，使得滚动齿轮与旋转平台的相对位置保持不变，当滚动齿轮绕固定齿轮滚动时，旋转平台便随之绕固定齿轮的中心旋转，从而实现盾构机2旋转，以上两种方法操作工艺较为复杂，实施难度大，实施环境要求高，对工期及成本影响大，针对上述情况，现需要发明一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统及施工方法，能够解决不同环境下盾构机2旋转及前移施工，工艺易操作性强，实施效率高，降低工期及施工成本。
发明内容
本发明的目的在于：针对盾构机旋转和移动工艺复杂，实施难度大，实施环境要求高，对工期及成本影响大的问题，提供一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统及施工方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统，包括垂直顶升机构，所述垂直顶升机构设置于盾构机的侧壁上，所述垂直顶升机构用于调节盾构机与支撑台之间的竖向距离；还包括移动调节装置，所述移动调节装置设置于所述盾构机的下方，所述移动调节装置用于旋转和移动盾构机。
在盾构机侧壁上设置垂直顶升机构用于调节盾构机与支撑台之间的竖向距离，垂直顶升机构抬升盾构机，使移动调节装置能够放置于盾构机的下方，再通过垂直顶升机构下降盾构机，使盾构机放置于移动调节装置的上端，移动调节装置支撑盾构机，再根据盾构机的移动路线，移动调节装置旋转盾构机，使盾构机转向，再通过移动调节装置牵引盾构机平移，从而达到快速转向移动盾构机的目的，本装置结构简单，操作方便，既不需要采用滑轮组装置进行牵引旋转及平移，也不需要滚动齿轮通过连接件旋转平台，解决了盾构机旋转和移动工艺复杂，实施难度大，实施环境要求高，对工期及成本影响大的问题。
优选的，所述垂直顶升机构对称设置于所述盾构机的两侧，且沿所述盾构机的轴向设置有至少两组垂直顶升机构。对称设置的垂直顶升机构具有保持盾构机平衡的作用，沿盾构机的轴向设置至少两组垂直顶升机构，有利于提高盾构机升降的稳定性。
优选的，所述垂直顶升机构包括支座，所述支座设置于盾构机的侧壁上，所述支座的下端设有升降装置。通过升降装置的收缩，推动盾构机竖向上抬升或竖向下移动，达到调节盾构机与支撑台之间竖向距离的目的，方便在盾构机下方放置移动调节装置，以及盾构机移动到位后，方便移动调节装置从盾构机下方移除。
优选的，所述移动调节装置包括托架平台，位于所述托架平台的下方设有滚轮装置。盾构机放置于托架平台的上方，在托架平台的下方设有滚轮装置，通过滚轮装置方便牵引托架平台以及托架平台上端的盾构机移动。
优选的，所述滚轮装置包括架体，所述架体的下端均匀布置有若干滚轮，所述滚轮与所述架体采用轴承连接。滚轮承载能力强，提高移动调节装置移动的平稳性。
优选的，所述架体的两端均设有拉杆。通过架体两端的拉杆方便牵引盾构机前后移动。
优选的，所述托架平台的两侧分别设有旋转装置，且所述旋转装置绕所述托架平台中心对称设置；所述支撑台上设有反力支座，且所述反力支座与所述旋转装置相对设置；通过旋转装置与反力支座抵接用于提供推动盾构机旋转的反作用力。
优选的，所述托架平台的端部设有移位装置；所述支撑台上设有反力支座，且所述反力支座与所述移位装置相对设置；通过移位装置与反力支座抵接用于提供推动盾构机移动的反作用力。通过托架平台两端的移位装置与所述反力支座抵接，推动盾构机移动。
优选的，所述支撑台为混凝土平台，所述混凝土平台的上表面设置有预埋板，所述反力支座与所述预埋板固定连接。预埋板具有增强混凝土平台承载能力的作用，有利于提高支撑台的稳定性。
一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统的施工方法，步骤1)在隧道底部浇筑支撑台，在支撑台上设置预埋板，在预埋板上固定连接反力支座；
步骤2)在盾构机的两侧分别设置垂直顶升机构，垂直顶升机构伸出，在盾构机的下方设置滚轮装置，在滚轮装置与盾构机之间设置托架平台；垂直顶升机构收缩，将盾构机放置于托架平台的上端；
步骤3)在托架平台两侧分别设置旋转装置，通过旋转装置的伸出端与反力支座抵接，推动托架平台旋转，调节盾构机的移动方向；
步骤4)在托架平台端部设置移位装置，通过移位装置的伸出端与反力支座抵接，推动托架平台移动。
当盾构机需要在车站内进行转体调头施工、转体平移时，垂直顶升机构调节盾构机与预埋板之间的竖向距离，使移动调节装置能够设置于盾构机的下端，在托架平台两侧分别设置旋转装置，通过旋转装置的伸出端与反力支座抵接，推动托架平台旋转，调整盾构机的移动方向，通过移动调节装置牵引盾构机移动到位后，再通过垂直顶升机构抬升盾构机，移除移动调节装置，完成盾构机的转向移位，通过垂直顶升机构升降盾构机与移动调节装置对盾构机的转向移动功能配合，达到在车站内快速对盾构机转体、调头和平移的操作。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统及施工方法，在盾构机侧壁上设置垂直顶升机构用于调节盾构机与支撑台之间的竖向距离，垂直顶升机构抬升盾构机，使移动调节装置能够放置于盾构机的下方，再通过垂直顶升机构下降盾构机，使盾构机放置于移动调节装置的上端，移动调节装置支撑盾构机，再根据盾构机的移动路线，移动调节装置旋转盾构机，使盾构机转向，再通过移动调节装置牵引盾构机平移，从而达到快速转向移动盾构机的目的，本装置结构简单，操作方便，既不需要采用滑轮组装置进行牵引旋转及平移，也不需要滚动齿轮通过连接件旋转平台，通过移动调节装置牵引盾构机移动到位后，再通过垂直顶升机构抬升盾构机，移除移动调节装置，完成盾构机的转向移位，通过垂直顶升机构升降盾构机与移动调节装置对盾构机的转向移动功能配合，解决了盾构机旋转和移动工艺复杂，实施难度大，实施环境要求高，对工期及成本影响大的问题。
本申请其他实施方式的有益效果是：
1.对称设置的垂直顶升机构具有保持盾构机平衡的作用，沿盾构机的轴向设置至少两组垂直顶升机构，有利于提高盾构机升降的稳定性。
2.通过升降装置的收缩，推动盾构机竖向上抬升或竖向下移动，达到调节盾构机与支撑台之间竖向距离的目的，方便在盾构机下方放置移动调节装置，以及盾构机移动到位后，方便移动调节装置从盾构机下方移除。
3.盾构机放置于托架平台的上方，在托架平台的下方设有滚轮装置，通过滚轮装置方便牵引托架平台以及托架平台上端的盾构机移动。
4.支撑台为混凝土平台，所述混凝土平台的上表面设置有预埋板，所述反力支座与所述预埋板固定连接，预埋板具有增强混凝土平台承载能力的作用，有利于提高支撑台的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统的结构示意图。
图2为本发明一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统侧视的结构示意图。
图3为本发明移动调节装置俯视的结构示意图。
图4为本发明滚轮装置的结构示意图。
图5为本发明滚轮装置侧面的结构示意图。
附图标记
1-垂直顶升机构，1a-支座，1b-升降装置，2-盾构机，3-支撑台，3a-反力支座，3b-预埋板，4-移动调节装置，4a-托架平台，4b-滚轮装置，4b1-架体，4b2-滚轮，4b3-拉杆，4c-旋转装置，4d-移位装置。
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。
实施例1
如图1、图2、图3、图4和图5所示本实施例一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统及施工方法，在盾构机2转向及平移区域进行混凝土硬化，硬化后在面层铺设20mm厚度预埋板3b形成支撑台3，满足承载受力要求，预埋板之间进行临时焊接固定，使预埋板3b形成整体，预埋板3b铺设前需要进行混凝土硬化层整平及清理，满足预埋板3b铺设后平整需求，避免高低不平现象，预埋板3b铺设及焊接完成后进行盾构机2接收平台架安装，平台架安装后进行加固，防止盾构机2进入平台架时出现位移现象，盾构机2沿线路顶进，使盾构机2进入到接收托架平台上方，进入托架平台后分离后配套台车设备，准备盾构机2旋转及平移施工，采用在盾构机2两侧安装垂直顶升机构1；通过垂直顶升机构1将盾构机2顶升，在盾构机2下方设置托架平台4a，在托架平台4a的下方安装滚轮装置4b，根据盾构机2的旋转及平移方向，设置滚轮装置4b行走方向，在盾构机2两侧设置垂直顶升机构1，在托架平台4a两侧设置旋转装置4c，在托架平台4a的端部设置移位装置4d，垂直顶升机构1包括支座1a，所述支座1a设置于盾构机2的侧壁上，所述支座1a的下端设有升降装置1b，升降装置1b、旋转装置4c和移位装置4d均为顶升油缸，通过旋转装置4c，调整盾构机2的移动方向，通过移位装置4d调整盾构机2的位移，实现盾构机2的转体和平移顶进切换，满足盾构机2原位转体、曲线及直线段顶进施工。
盾构机2两侧采用4cm厚钢板在前盾、中盾位置的两侧各焊接两个支座1a同侧的两个支座1a的间距根据盾构机2整体中心进行划分，满足4个支座1a均匀受力目的，单个支座1a由4块20mm竖向钢板焊接，加上底部20mm钢板焊接而成，各焊接部位采用双面焊接，焊接完成后敲除焊渣，并做探伤检测。
升降装置1b采用200t以上顶升油缸，油缸总工作压力大于盾构机2总重的1.5倍以上，在盾构机2较重时可以增加牛腿数量及油缸数量，顶升油缸安装在支座1a下方，采用悬挂方式与支座1a底部进行连接，顶升油缸安装后距离底部预留顶升间隙，满足盾构机2顶升高度需求，在间隙高度不足时可以采用下垫钢板进行辅助，顶升油缸安装后进行液压泵站及管路连接安装，并进行压力调试及检测。
在托架平台4a两侧底部各安装4～6组滚轮装置4b，将滚轮装置4b均匀布置在托架平台4a下方，且滚轮装置4b沿旋转方向进行布置，在托架平台4a两侧对角处各安装一组旋转装置4c，反力支座3a采用在预埋板3b焊接三角钢板，三角钢板采用三块20mm厚钢板，反力支座3a在托架平台4a两侧各设置一道，用以支撑和水平旋转托架平台4a，反力支座3a与预埋板3b采用双面焊接，通过旋转装置4c顶进及回收，切换支撑的反力支座3a，实现盾构机2原位置旋转。
盾构机2需要平移顶进时，垂直顶升机构1将盾构机2顶升后，调整滚轮装置4b滚动方向，使滚轮装置4b的滚动方向与盾构机2平移方向保持一致，在需顶进方向托架平台4a的后侧安装移位装置4d，相对应的在预埋板3b上设置反力支座3a，通过移位装置4d抵接预埋板3b，实现对盾构机2平移顶进。
滚轮装置4b采用架体4b1、滚轮4b2、及拉杆4b3组装而成，承载力可根据不同重量盾构机2进行配置，滚轮4b2的直径设计在100～150mm范围，单个滚轮4b2设计承受力4～6t范围，单组滚轮4b2承受力设计在120～160t范围，整体多组滚轮4b2载重力按照需载重物的1.5倍以上进行配置，根据载重不同需求，配置不同组数及轴数滚轮4b2；滚轮4b2中心轴直径按照25～35mm进行配置，满足单个滚轮4b2受力需求；架体4b1的面侧、端侧及中部受力板采用14～25mm厚度钢板拼装焊接组成；拉杆4b3采用直径25～45mm钢棒或钢管与两侧及中部受力板连接组装，沿滚轮4b2方向两端设置，满足滚轮装置4b在使用过程中搬运或安装；滚轮装置4b高度根据不同载重进行选择，设计范围在150～250mm。
当盾构机2需要在车站内进行转体调头施工、转体平移时，垂直顶升机构1调节盾构机2与预埋板3b之间的竖向距离，使移动调节装置4能够设置于盾构机2的下端，在托架平台4a两侧分别设置旋转装置4c，通过旋转装置4c的伸出端与反力支座3a抵接，推动托架平台4a旋转，调整盾构机2的移动方向，通过移动调节装置4牵引盾构机2移动到位后，再通过垂直顶升机构1抬升盾构机2，移除移动调节装置4，完成盾构机2的转向移位，通过垂直顶升机构1升降盾构机2与移动调节装置4对盾构机2的转向移动功能配合，达到在车站内快速对盾构机2转体、调头和平移的操作，使用该方法有效克服了，复杂环境的盾构机2旋转及平移顶进，能安全快速完成盾构机2原位旋转或平移顶进。同比现有施工技术中采用滑轮组牵引或齿轮转盘旋转方法，操作更为简便，更适用于更多复杂环境中施工，成本投入更低，实施进度效率更快。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统，其特征在于：包括垂直顶升机构(1)，所述垂直顶升机构(1)设置于盾构机(2)的侧壁上，所述垂直顶升机构(1)用于调节盾构机(2)与支撑台(3)之间的竖向距离，所述垂直顶升机构(1)对称设置于所述盾构机(2)的两侧，且沿所述盾构机(2)的轴向设置有至少两组垂直顶升机构(1)；还包括移动调节装置(4)，所述移动调节装置(4)设置于所述盾构机(2)的下方，所述移动调节装置(4)用于旋转和移动盾构机(2)；
所述移动调节装置(4)包括托架平台(4a)，位于所述托架平台(4a)的下方设有滚轮装置(4b)，在述托架平台(4a)两侧底部各安装4～6组所述滚轮装置(4b)，所述滚轮装置(4b)包括架体(4b1)，所述架体(4b1)的下端均匀布置有若干滚轮(4b2)，所述滚轮(4b2)为圆柱体，单组所述滚轮(4b2)承受力为120～160t，所述滚轮(4b2)与所述架体(4b1)采用轴承连接，所述架体(4b1)的两端均设有拉杆(4b3)；
所述托架平台(4a)的端部设有移位装置(4d)；所述支撑台(3)上设有反力支座(3a)，且所述反力支座(3a)与所述移位装置(4d)相对设置；通过移位装置(4d)与反力支座(3a)抵接用于提供推动盾构机(2)移动的反作用力；所述托架平台(4a)的两侧分别设有一组旋转装置(4c)，且所述旋转装置(4c)绕所述托架平台(4a)中心对称设置；所述反力支座(3a)与所述旋转装置(4c)相对设置；通过旋转装置(4c)与反力支座(3a)抵接用于提供推动盾构机(2)旋转的反作用力；
所述支撑台(3)为混凝土平台，所述混凝土平台的上表面设置有预埋板(3b)，所述反力支座(3a)与所述预埋板(3b)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统，其特征在于：所述垂直顶升机构(1)包括支座(1a)，所述支座(1a)设置于盾构机(2)的侧壁上，所述支座(1a)的下端设有升降装置(1b)。
3.一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统的施工方法，其特征在于：所述施工方法采用权利要求1-2任意一项所述的一种盾构或TBM原位旋转、平移顶进系统，所述施工方法包括以下步骤：
步骤1)在隧道底部浇筑支撑台(3)，在支撑台(3)上设置预埋板(3b)，在预埋板(3b)上固定连接反力支座(3a)；
步骤2)在盾构机(2)的两侧分别设置垂直顶升机构(1)，垂直顶升机构(1)伸出，在盾构机(2)的下方设置滚轮装置(4b)，在滚轮装置(4b)与盾构机(2)之间设置托架平台(4a)；垂直顶升机构(1)收缩，将盾构机(2)放置于托架平台(4a)的上端；
步骤3)在托架平台(2)两侧分别设置旋转装置(4c)，通过旋转装置(4c)的伸出端与反力支座(3a)抵接，推动托架平台(2)旋转，调节盾构机(2)的移动方向；
步骤4)在托架平台(2)端部设置移位装置(4d)，通过移位装置(4d)的伸出端与反力支座(3a)抵接，推动托架平台(2)移动。
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