CN114658435B - 一种盾构机空推用步进装置及该装置的使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及隧道施工技术领域，尤其是涉及一种盾构机空推用步进装置及该装置的使用方法，其包括传力机构和顶进件，所述传力机构包括传力块和连接组件，所述传力块设有多个，多个所述传力块沿盾构主机的空推方向间隔分布，当推进油缸推进盾构主机出站时，推进油缸远离盾构主机的一端与最靠近盾构主机的传力块相连接；所述连接组件设置在相邻所述传力块之间，用于将相邻所述传力块连接在一起；所述顶进件设置在所述传力机构上，能够在推进油缸推进盾构主机出站时对所述传力机构施加作用力，迫使传力机构处于稳定且无位移的相对静止状态。本申请能够将狭窄隧道空间内具备盾构接收条件的盾构主机空推出站，实现盾构分体式接收。

Description

一种盾构机空推用步进装置及该装置的使用方法

技术领域

本申请涉及隧道施工技术领域，尤其是涉及一种盾构机空推用步进装置及该装置的使用方法。

背景技术

盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高，盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

盾构空推是指盾构机下井调试完成后空推前进，不需要开挖土体，常发生在始发或接收阶段，国内外对隧道盾构的空推方法很多，有地面平移、明挖基坑（槽）内平移、暗挖大断面隧道内平移等方法，相关技术可参考公告号为CN106150511B的中国专利，其公开了一种盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，包括步骤：一、地裂缝暗挖隧道内混凝土导台施工；二、导轨及反力架施工；三、盾构机整体向前顶推：将盾构机向前推移并使盾构主机支撑于两道导轨上，再利用盾构机的推进油缸和反力架整体向前顶推，直至顶推到位；顶推过程中，利用盾构机的盾构管片拼装机由后向前在混凝土导台上安装多个盾构管片，盾构管片为底部管片且其位于推进油缸后侧，推进油缸通过底部管片支顶于反力架上，多个底部管片组成供盾构机的后配套台车向前平移的台车平移通道；该方法利用隧道内仰拱回填结构完成盾构空推过地裂缝暗挖隧道施工过程。

相关技术中的盾构空推装置及空推施工方法均为本领域常规空推方式，其可实施性是建立在掘进隧道内具备足够的辅助工具操控作业空间并且当前盾构掘进线的接收站具备盾构接收条件；如果掘进隧道内为狭小空间且当前盾构掘进线的接收站不具备盾构接收条件，此时需要采取盾构分体式接收的方式将盾构接收出站，而盾构分体式接收时，需要单独将盾构主机平移至具备接收条件的掘进线上，然后再将盾构主机空推出站，此过程中，由于仅是对盾构主机进行空推，受制于空间条件及盾构主机自身结构，相关技术中的空推装置及空推施工方法便不再适用，故无法通过相关技术中常规的空推方式将盾构主机空推出站，即无法实现盾构分体式接收。

发明内容

为了解决上述部分或全部技术问题，本申请提供一种盾构机空推用步进装置及该装置的使用方法，能够将狭窄隧道空间内具备盾构接收条件的盾构主机空推出站，实现盾构分体式接收。

根据本发明的第一方面，提供了一种盾构机空推用步进装置，应用在狭小隧道空间内的盾构分体式接收中并能够与盾构机的推进油缸相配合将盾构主机空推出站，步进装置包括：传力机构和顶进件，所述传力机构包括传力块和连接组件，所述传力块设有多个，多个所述传力块沿盾构主机的空推方向间隔分布，当推进油缸推进盾构主机出站时，推进油缸远离盾构主机的一端与最靠近盾构主机的传力块相连接；所述连接组件设置在相邻所述传力块之间，用于将相邻所述传力块连接在一起；所述顶进件设置在所述传力机构上，能够在推进油缸推进盾构主机出站时对所述传力机构施加作用力，迫使传力机构处于稳定且无位移的相对静止状态。

进一步地，所述连接组件包括顶块和连接块，所述顶块设置在相邻所述传力块之间，且相邻所述传力块之间的顶块间隔设有多个；所述连接块设置在相邻所述顶块之间，且相邻所述顶块之间的连接块间隔设有多个。

进一步地，相邻所述连接块之间还设置有加强块，加强块设有多个，多个加强块相互交叉设置。

进一步地，所述顶进件采用外挂油缸，外挂油缸安装在所述传力块靠近隧道内壁的两端，当推进油缸推进盾构主机出站时，外挂油缸远离传力块的一端顶紧隧道内壁。

进一步地，多个所述传力块下方均设置有方木衬垫，所述方木衬垫能够减小推进油缸推进盾构主机出站过程中对传力块外环面造成的磨损。

进一步地，多个所述连接组件下方均设置有滚轮组，当推进油缸推进盾构主机出站时，滚轮组处于悬空状态，且此状态下滚轮组的最低点相较传力块的最低点更靠近隧道底部。

进一步地，多个所述连接组件下方均安装有伸缩油缸，所述伸缩油缸能够实现传力块和连接组件共同升降，以便操作人员安放或取出所述方木衬垫，需说明伸缩油缸的设置不会影响所述步进装置将盾构主机空推出站。

进一步地，所述顶块和所述传力块之间的连接关系为螺栓连接或卡接，所述连接块和所述顶块之间的连接关系为螺栓连接或卡接，所述加强块和所述连接块之间的连接关系为螺栓连接或卡接。

进一步地，多个所述传力块均采用H型钢。

根据本发明的第二方面，提供了一种盾构机空推用步进装置的使用方法，包括如下步骤：

S1：施工准备，包括但不限于调整盾构主机的位置以及推进油缸的位置；

S2：传力机构安装，包括沿盾构主机的空推方向间隔放置传力块；

S3：传力块放置完毕后，通过连接组件将相邻的传力块连接在一起；

S4：将推进油缸远离盾构主机的一端与最靠近盾构主机的传力块相连接；

S5：顶进件安装，将顶进件相应安装在各个传力块上，做好盾构主机空推的准备。

由上述技术方案可知，本发明第一方面所述的步进装置及本发明第二方面所述的基于所述步进装置的使用方法，涉及的步进装置及其使用方法能够将狭窄隧道空间内具备盾构接收条件的盾构主机空推出站，实现盾构分体式接收，此外该步进装置结构简单、装配容易、能够就地取材并重复利用已有材料进而节约成本，便于实施推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明实施例的步进装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的步进装置的俯视图；

图3是本发明实施例的步进装置的侧视图；

图4是本发明实施例的步进装置使用方法的流程示意图。

附图标记说明：1、盾构主机；2、推进油缸；3、传力机构；31、传力块；32、连接组件；321、顶块；322、连接块；33、加强块；4、顶进件；5、弧形导台；6、导轨；7、方木衬垫；8、滚轮组；9、伸缩油缸。

具体实施方式

以下结合附图1-图4对本申请作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种盾构机空推用步进装置，其应用在狭小隧道空间内的盾构分体式接收中并能够与盾构机的推进油缸2相配合将盾构主机1空推出站，该步进装置包括传力机构3和顶进件4。其中，传力机构3包括多个沿盾构主机1的空推方向间隔设置的传力块31以及用于将相邻传力块31连接在一起连接组件32，当推进油缸2推进盾构主机1出站时，推进油缸2远离盾构主机1的一端与最靠近盾构主机1的传力块31相连接；顶进件4设在传力机构3上，能够在推进油缸2推进盾构主机1出站时对所述传力机构3施加作用力，迫使传力机构3处于稳定且无位移的相对静止状态。需说明，本领域常规技术手段中为便于盾构空推出站，通常还会在隧道底部设置弧形导台5并在弧形导台5上铺设供盾构主机1通过的导轨6，本实施例中对此不做赘述。

根据本发明的实施例，当掘进隧道空间为狭小隧道空间时，通过本发明实施例的步进装置与盾构机的推进油缸2相配合将盾构主机1空推出站，空推前，首先将传力块31沿盾构主机1的空推方向放置好，再通过连接组件32将各传力块31相互连接在一起，接着将推进油缸2远离盾构主机1的一端与最靠近盾构主机1的传力块31相连接，然后再将顶进件4安装在各个传力块31上；

空推时，将各顶进件4远离传力块31的端部与隧道内周壁顶紧，接着启动推进油缸2，推进油缸2推动传力块31，传力块31将作用力传递至各连接组件32和各顶进件4，由于顶进件4端部与隧道内周壁顶紧，整个步进装置处于稳定且无位移的相对静止状态，故在反作用力的作用下，推进油缸2推动盾构主机1向远离步进装置的方向移动，当盾构主机1移动至推进油缸2的极限行程位置后，再将步进装置拆除并重新布置（可借助叉车辅助作业），接着重复上述推进流程直至将盾构主机1空推至既定出站位置，最后再利用大型吊装设备吊出、装运、转场；

综上，该步进装置适用于狭小隧道空间内的盾构分体式接收作业，能够将狭窄隧道空间内具备盾构接收条件的盾构主机1空推出站，实现盾构分体式接收，并且结构简单、装配容易、能够就地取材并重复利用已有材料进而节约成本，便于实施推广应用。

在本实施例中，连接组件32包括顶块321和连接块322，顶块321设置在相邻传力块31之间，且相邻传力块31之间的顶块321间隔设有多个，其中，传力块31可选为型钢，并建议优选为如图2所示的H型钢，顶块321可选为型钢，并建议优选为如图2所示的H型钢；连接块322设置在相邻顶块321之间，且相邻顶块321之间的连接块322间隔设有多个，其中，连接块322可选为型钢，并建议优选为如图2所示的H型钢。多个连接块322的设置能够加强相邻顶块321之间的连接强度，使连接组件32的整体性更强、稳固性更高，进而提高整个步进装置总的连接强度、及稳固性。

在本实施例中，相邻连接块322之间还设置有加强块33，加强块33设有多个，多个加强块33相互交叉设置，其中，加强块33可以选择为型钢也可以选择为钢筋，建议优选为如图2所示的钢筋。加强块33能够加强相邻连接块322之间的连接强度，从而进一步提高连接组件32整体的连接强度及稳固性。

在本实施例中，顶进件4优选为如图2所示的外挂油缸，外挂油缸安装在传力块31靠近隧道内壁的两端，当推进油缸2推进盾构主机1出站时，外挂油缸远离传力块31的一端顶紧隧道内壁，需说明，每个传力块31两端所对应的外挂油缸可以为多个，需根据隧道内环境及成本综合设定，但应满足每个传力块31两端的外挂油缸数量是相同的。外挂油缸作业灵活、强度也很高，能对隧道内周壁起到较好的顶紧作用。

在本实施例中，传力块31下方均设置有如图1和图3所示的方木衬垫7，方木衬垫7能够减小推进油缸2推进盾构主机1出站过程中对传力块31外环面造成的磨损，并且也能够增大与隧道底部弧形导台5的接触面积，减小推进过程中整个步进装置对隧道底部弧形导台5的压强。

在本实施例中，步进装置还包括如图1和图3所示的滚轮组8，滚轮组8可以设置在顶块321下，也可以设置在连接块322下，建议优选为设置在顶块321下，其中，每一组连接组件32所对应的顶块321下方的滚轮组8可以设置为多个，但需保证滚轮组8的数量及分布方式能够使得依托于滚轮组8的连接组件32随着滚轮组8的滚动可以正常移动。还需说明，当推进油缸2推进盾构主机1出站时，滚轮组8处于悬空状态，且此状态下滚轮组8的最低点相较传力块31的最低点更靠近隧道底部的弧形导台5。

在本实施例中，步进装置还包括如图1和图3所示的伸缩油缸9，伸缩油缸9设置在连接组件32下方，具体来说，伸缩油缸9可以设置在顶块321下方，也可以设置在连接块322下方，但建议优选设置在顶块321下方，其中伸缩油缸9的基座设置在顶块321下方，伸缩油缸9的伸缩杆朝向隧道底部的弧形导台5。另需说明，伸缩油缸9的数量需保证在竖直方向上顶起或降下顶块321时的顺畅性和稳定性，且伸缩油缸9的设置不会影响步进装置将盾构主机1空推出站。

放置方木衬垫7时，启动伸缩油缸9，伸缩油缸9将连接组件32连同传力块31和滚轮组8一并顶起并脱离隧道底部的弧形导台5，然后放置方木衬垫7，放置完毕后，收起伸缩油缸9；当一次推进行程结束后，再次启动伸缩油缸9，将连接组件32连同传力块31和滚轮组8一并顶起并脱离隧道底部，取出方木衬垫7，之后再收起伸缩油缸9，并使滚轮组8下降至隧道底部的弧形导台5，通过设置滚轮组8能够方便移动步进装置。

在本实施例中，顶块321和传力块31之间的连接方式可以为螺栓连接或卡接，建议优选为螺栓连接，螺栓连接使得安装和拆卸顶块321时都很方便；连接块322和顶块321之间的连接方式为螺栓连接或卡接，建议优选为螺栓连接，螺栓连接使得安装和拆卸连接块322时都很方便；加强块33和连接块322之间的连接方式可以为螺栓连接或卡接，建议优选为螺栓连接，螺栓连接使得安装和拆卸加强块33时都很方便。

本发明实施例还提供了一种盾构机空推用步进装置的使用方法，如图4所示，包括如下步骤：

S1：施工准备，包括但不限于调整盾构主机1的位置以及推进油缸2的位置；

S2：传力机构3安装；

S21：沿盾构主机1的空推方向间隔放置传力块31（可通过叉车配合搬运）；

S22：传力块31放置完毕后，将顶块321安装在相邻传力块31之间；

S23：接着再将连接块322安装在相邻顶块321之间；

S24：然后再将加强块33交叉安装在相邻连接块322之间；

S25：接着在顶块321下方安装滚轮组8，并对滚轮组8进行调试；

S26：然后在顶块321下方安装伸缩油缸9，并对伸缩油缸9进行调试；

S27：启动伸缩油缸9，将连接组件32连同传力块31和滚轮组8一并顶起并脱离隧道底部的弧形导台5，然后在各传力块31下方放置方木衬垫7，放置完毕后，收回伸缩油缸9使传力块31压实方木衬垫7；

S3：将推进油缸2远离盾构主机1的一端与最靠近盾构主机1的传力块31相连接；

S4：顶进件4安装，即将外挂油缸相应安装在各个传力块31靠近隧道内壁的两端，并对外挂油缸进行调试；

S5：对步进装置进行最终调试检查，包括但不限于强度测验、硬度测验及稳固性测验，做好盾构主机1空推的最终准备工作。

综上，本发明实施例提及的步进装置及步进装置的使用方法，适用于狭小隧道空间内的盾构分体式接收作业，能够将狭窄隧道空间内具备盾构接收条件的盾构主机1空推出站，实现盾构分体式接收，并且结构简单、装配容易、能够就地取材并重复利用已有材料进而节约成本，便于实施推广应用。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“竖直”、“水平”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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种盾构机空推用步进装置，应用在狭小隧道空间内的盾构分体式接收中并能够与盾构机的推进油缸(2)相配合将盾构主机(1)空推出站，其特征在于，所述步进装置包括：传力机构(3)和顶进件(4)，所述传力机构(3)包括传力块(31)和连接组件(32)，所述传力块(31)设有多个，多个所述传力块(31)沿盾构主机(1)的空推方向间隔分布，当推进油缸(2)推进盾构主机(1)出站时，推进油缸(2)远离盾构主机(1)的一端与最靠近盾构主机(1)的传力块(31)相连接；所述连接组件(32)设置在相邻所述传力块(31)之间，用于将相邻所述传力块(31)连接在一起，连接组件(32)包括顶块(321)和连接块(322)，所述顶块(321)设置在相邻所述传力块(31)之间，且相邻所述传力块(31)之间的顶块(321)间隔设有多个；所述连接块(322)设置在相邻所述顶块(321)之间，且相邻所述顶块(321)之间的连接块(322)间隔设有多个，相邻所述连接块(322)之间还设置有加强块(33)，加强块(33)设有多个，多个加强块(33)相互交叉设置；所述顶进件(4)设置在所述传力机构(3)上，能够在推进油缸(2)推进盾构主机(1)出站时对所述传力机构(3)施加作用力，迫使传力机构(3)处于稳定且无位移的相对静止状态，所述顶进件(4)采用外挂油缸，外挂油缸安装在所述传力块(31)靠近隧道内壁的两端，当推进油缸(2)推进盾构主机(1)出站时，外挂油缸远离传力块(31)的一端顶紧隧道内壁。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机空推用步进装置，其特征在于：多个所述传力块(31)下方均设置有方木衬垫(7)，所述方木衬垫(7)能够减小推进油缸(2)推进盾构主机(1)出站过程中对传力块(31)外环面造成的磨损。

3.根据权利要求2所述的一种盾构机空推用步进装置，其特征在于：多个所述连接组件(32)下方均设置有滚轮组(8)，当推进油缸(2)推进盾构主机(1)出站时，滚轮组(8)处于悬空状态，且此状态下滚轮组(8)的最低点相较传力块(31)的最低点更靠近隧道底部。

4.根据权利要求3所述的一种盾构机空推用步进装置，其特征在于：多个所述连接组件(32)下方均安装有伸缩油缸(9)，所述伸缩油缸(9)能够实现传力块(31)和连接组件(32)共同升降，以便操作人员安放或取出所述方木衬垫(7)，需说明伸缩油缸(9)的设置不会影响所述步进装置将盾构主机(1)空推出站。

5.根据权利要求1所述的一种盾构机空推用步进装置，其特征在于：所述顶块(321)和所述传力块(31)之间的连接关系为螺栓连接或卡接，所述连接块(322)和所述顶块(321)之间的连接关系为螺栓连接或卡接，所述加强块(33)和所述连接块(322)之间的连接关系为螺栓连接或卡接。

6.根据权利要求1所述的一种盾构机空推用步进装置，其特征在于：多个所述传力块(31)均采用H型钢。

7.一种盾构机空推用步进装置的使用方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一所述的一种盾构机空推用步进装置，包括如下步骤：

S1：施工准备，包括但不限于调整盾构主机(1)的位置以及推进油缸(2)的位置；

S2：传力机构(3)安装，包括沿盾构主机(1)的空推方向间隔放置传力块(31)；

S3：传力块(31)放置完毕后，通过连接组件(32)将相邻的传力块(31)连接在一起；

S4：将推进油缸(2)远离盾构主机(1)的一端与最靠近盾构主机(1)的传力块(31)相连接；

S5：顶进件(4)安装，将顶进件(4)相应安装在各个传力块(31)上，做好盾构主机(1)空推的准备。

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