CN116101795A - 用于土压平衡渣土运输的装置及连续出土方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于土压平衡渣土运输的装置，顶管前端具有工具管，工具管内安装有用于向后运输渣土的螺旋输送机；包括渣土运输车、单行轨道、提升机构和集料斗；提升机构位于工具管内并位于螺旋输送机的下料端的后方；渣土运输车具有伸缩料斗机构，渣土运输车具有整车收缩状态和整车伸展状态；整车伸展状态下渣土运输车的整体竖向高度是整车收缩状态下渣土运输车的整体竖向高度的三倍以上；提升机构用于提升整车收缩状态的渣土运输车使其与整车伸展状态的渣土运输车进行竖向会车。本发明还公开了相应的连续出土方法。本发明既解决运输车连续运土的问题，又解决单车斗容量较小的问题，避免泥水平衡工艺造成的环境污染。

Description

用于土压平衡渣土运输的装置及连续出土方法

技术领域

本发明涉及顶管工程技术领域，尤其涉及一种用于土压平衡渣土运输的装置及连续出土施工方法。

背景技术

顶管工程普遍应用于管道穿越等施工建设，具有地下空间利用率高、施工安全、周期短、费用低等优点。

顶管施工中需要将渣土运出，渣土运输方式主要为泵送（泥水平衡）和渣土车转运（土压平衡）等。泵送方式产生的泥浆会造成严重的环境破坏，渣土车转运工艺因对原状土扰动小，对环境污染小，是值得推广的绿色施工工艺，但存在渣土运输效率低、不能连续运输的技术瓶颈。

在土压平衡顶管机顶进过程中，螺旋输送机负责将渣土从顶管机前部输送至渣土运输小车部位，再由运输小车将渣土运送到始发井外。由于目前大多采用单程运输小车的出土方式，在运输车装卸交替循环时，顶管机需要临时停机。

具体来说，渣土车转运工艺的运土效率低，主要原因是不能连续运输；不能连续运输的原因，是因为顶管内部空间有限，不能满足两车会车交错通行所需要的空间，因而同一时间顶管内部只能有一辆运输车，运输车先行进至顶管前部（以顶进方向为前向）螺旋输送机处。顶管顶进过程中产生的渣土由螺旋输送机的出料端送入集料斗，通过集料斗下落至运输车上。运输车接满渣土后，螺旋输送机停止送料，运输车向后沿顶管运输至工作井，再提升出地面。由于顶管内部的空间不允许会车，因而同一时间只允许一辆运输车通行，这就造成运输出离开螺旋输送机后，必须等一段时间才能有另一辆运输车或同一辆运输车返回螺旋输送机处接料，造成螺旋输送机不能持续向后送料，这样顶管机就不能连续向前顶进施工，否则顶进施工时产生的渣土就会积累起来带来危险。

公开号为CN 111365016 A的中国专利公开了一种基于ZigBee控制顶管机无间歇出土运输装置及其使用方法，该技术采用垂直升降运输车方法，在同一套单行轨道机构上初步解决了单程运输会车问题，但载斗高度需做相应降低，斗容减少，运输效率总体提升较小，特别是在小直径长距离顶管工程中，当运输渣土的速度小于顶管施工产生渣土的速度时，顶管机仍然需要间歇停机。顶管机临时停机，不仅降低顶进效率，还容易造成刀盘凝滞，增大顶管机阻力。

上述专利技术中，载斗高度需做相应降低以致斗容大幅减少的原因是：上述专利技术通过将水平交错会车，改为竖向交错会车，虽然解决了会车问题，但由于两车需要竖向交错会车，因而两车（带料斗）叠加的竖向高度需要满足同一顶管空间的限制要求，而不会车的方式中，装土车（带料斗）的竖向高度满足同一顶管空间的限制要求即可。这样就造成了单车斗容减少的问题，并且是至少降低为原来的一半以上（两车斗容量相同）。单车斗容减少后其运土能力降低，两车的斗容量之和也不及间歇运输的单车的斗容量（因为在同一竖向高度限制下，间歇运输的单车的一个车架加料斗满足空间限制即可，而双车连续运输时，是两个车架加两个料斗满足空间限制，多了一个不能承载渣土的车架的高度）。单车往返于接料位置所需要的时间为T，随着顶管施工距离的延长，T值越来越大，相应的T时间段内，顶管施工形成的渣土量越来越大，很容易超过单车斗容量（主要是由于为满足竖向交错会车的要求而大幅降低单车料斗高度），此时使用上述CN 111365016 A的专利技术，即便两车不停地运土，也无法满足顶管连续施工的需求，从而制约顶管施工必须间断进行，不能避免降低顶管施工效率、造成刀盘凝滞以及增大顶管机阻力等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于土压平衡渣土运输的装置，既解决运输车连续运土的问题，又解决单车斗容量较小的问题。

为实现上述目的，本发明的用于土压平衡渣土运输的装置用于顶管施工中向顶管的工作井外运输顶进施工中产生的渣土；以顶管的顶进方向为前向，顶管前端具有工具管，工具管向前安装有机头，工具管内安装有用于向后运输机头处产生的渣土的螺旋输送机；

包括渣土运输车、单行轨道、提升机构和集料斗；集料斗顶端的进料口用于承接螺旋输送机落料端下落的渣土，集料斗下端的出料口处设有电动闸板阀；单行轨道由工作井处延伸至工具管内；

渣土运输车用于运送顶管施工中产生的渣土，提升机构位于工具管内并位于螺旋输送机的下料端的后方；

渣土运输车具有伸缩料斗机构，

渣土运输车在A时间点至B时间点之间的状态为整车收缩状态；

A时间点：工作井处准备向前即向提升机构运行时；

B时间点：前进至集料斗下方时；

渣土运输车在B时间点至C时间点之间的状态为整车伸展状态；

B时间点：由提升机构下放到单行轨道上后向前运行至集料斗正下方时；

C时间点：由集料斗向后将渣土转运到工作井外倒土时；

整车收缩状态下伸缩料斗机构在竖向上收缩至最小高度，整车伸展状态下伸缩料斗机构在竖向上伸展至最大高度；

整车伸展状态下渣土运输车的整体竖向高度是整车收缩状态下渣土运输车的整体竖向高度的三倍以上；

提升机构用于提升处于整车收缩状态的渣土运输车，使整车收缩状态的渣土运输车与整车伸展状态的渣土运输车进行竖向会车。

所述渣土运输车包括底座，底座的前后左右四角部位向下安装有用于与单行轨道滚动配合的车轮，底座前部的两个车轮之间安装有前车轴，底座后部的两个车轮之间安装有后车轴，前车轴或后车轴作为主动轴与安装在底座内的驱动装置相连接；

底座上表面前端部左右两侧分别设有左前铰接座和右前铰接座，底座上表面后端部左右两侧分别设有左后铰接座和右后铰接座；

左前铰接座和右前铰接座之间转动连接有前齿轮轴，左后铰接座和右后铰接座之间转动连接有后齿轮轴；底座内设有用于驱动前齿轮轴和后齿轮轴同步反向旋转的传动机构，传动机构的主轴连接有减速电机，减速电机为正反转电机；

左前铰接座处的前齿轮轴固定连接有左前下连杆，左前下连杆的另一端铰接有左前上连杆；

右前铰接座处的前齿轮轴固定连接有右前下连杆，右前下连杆的另一端铰接有右前上连杆；

左后铰接座处的后齿轮轴固定连接有左后下连杆，左后下连杆的另一端铰接有左后上连杆；

右后铰接座处的后齿轮轴固定连接有右后下连杆，右后下连杆的另一端铰接有右后上连杆；

左前上连杆、右前上连杆、右后下连杆和右后上连杆的末端之间连接有顶框，顶框四角部位均向下设有上铰接座；

左前部的上铰接座向下与左前上连杆的末端部相铰接；

右前部的上铰接座向下与右前上连杆的末端部相铰接；

右后部的上铰接座向下与右后上连杆的末端部相铰接；

左后部的上铰接座向下与左后上连杆的末端部相铰接；

顶框沿其周向方向均匀向上设有若干用于悬挂吨袋的固定块；

左前上连杆、左前下连杆、右前上连杆、右前下连杆、右后下连杆和右后上连杆、左后下连杆、左后上连杆以及顶框组成吨袋支架；

将左前下连杆和右前下连杆统一称为前下连杆，

将左前上连杆和右前上连杆统一称为前上连杆；

将左后下连杆和右后下连杆统一称为后下连杆，

将左后上连杆和右后上连杆统一称为后上连杆。

传动机构包括所述主轴，主轴上设有主动齿轮，主动齿轮向前啮合传动连接有中间齿轮，中间齿轮向前啮合传动连接前下齿轮；前齿轮轴上设有前上齿轮，前上齿轮向下与前下齿轮啮合传动连接；

主动齿轮向后传动连接有有后下齿轮，后齿轮轴上设有后上齿轮，后上齿轮向下与后下齿轮啮合传动连接；

吨袋支架在传动机构的驱动下具有支架收缩状态和支架伸展状态，支架收缩状态下前上连杆与前下连杆水平贴合在一起，且前下连杆与底座上表面相贴合；支架伸展状态下前上连杆与前下连杆均处于竖直状态并上下相连，后上连杆与后下连杆均处于竖直状态并上下相连。

所述提升机构包括安装在工具管顶部的卷扬机，卷扬机悬吊有用于夹持渣土运输车的夹持机构；

夹持机构包括菱形的折叠吊架，折叠吊架包括左上杆、右上杆、左下杆和右下杆，

左上杆向右与右上杆的左端相铰接，右上杆的右端向下与右下杆的右端相铰接，右下杆的左端与左下杆的右端相铰接，左下杆的左端向上与左上杆的左端相铰接；

左下杆的右端向右延伸设有与左下杆一体设置的第一拐臂，

右下杆的左端向左延伸设有与右下杆一体设置的第二拐臂，

第一拐臂和第二拐臂用于夹持渣土运输车的底座；

右上杆铰接有阻尼铰轴，阻尼铰轴与右上杆之间设有用于使阻尼铰轴恢复竖直状态的扭簧；

阻尼铰轴的下端设有上定位钩；

右下杆上于阻尼铰轴的下方右侧固定连接连接有下定位钩，折叠吊架处于折叠状态时阻尼铰轴处于竖直状态且上定位钩与下定位钩相互钩接在一起；

下定位钩向下一体设有脱钩斜块，脱钩斜块的顶面向前向下倾斜延伸；

阻尼铰轴在上定位钩离开脱钩斜块后，在扭簧的作用下自动复位的时间大于等于T秒，T≥3秒。

卷扬机连接有第一无线通讯模块，渣土运输车上设有车载无线通讯模块；车载无线通讯模块与渣土运输车的驱动装置和减速电机相连接；

电动闸板阀连接有第二无线通讯模块，还包括有远程的电控装置，电控装置连接有远程无线通讯模块；

第一无线通讯模块、第二无线通讯模块和车载无线通讯模块均与远程无线通讯模块无线通讯连接；电控装置通过第一无线通讯模块、第二无线通讯模块和车载无线通讯模块控制驱动装置、减速电机、电动闸板阀以及卷扬机。

所述吨袋的袋体顶端敞口并向上连接有吊带，吊带连接有用于悬挂在固定块上的吊环，吊环与固定块相匹配并一一对应；吨袋的袋体外表面上下间隔设有若干道水平加强环，水平加强环由弹簧钢丝制成；吨袋的袋体由聚丙烯纤维和钢丝编织而成。

底座上表面由铁磁性材料制成，吨袋的袋体底端对应于底座上表面四角部位设有由永久磁体制成的定位块。

本发明还公开了使用上述用于土压平衡渣土运输的装置进行的连续出土方法，按以下步骤进行：

第一步骤是初始就位；

①准备三辆渣土运输车，

将运行至集料斗出料口的正下方处的渣土运输车称为装土车；

将由提升机构提升起来的渣土运输车称为换装车；

将在工作井的井外待命的渣土运输车称为待用车；

②在工作井外在每辆渣土运输车上安装好吨袋，包括通过吊环将吨袋悬挂在顶框上的固定块上，以及使永久磁体制成的定位块吸附在底座上表面四角部位；初始状态下各车的吨袋支架均处于支架收缩状态；

在工作井外设置有起重机，起重机用于将渣土运输车由工作井内的单行轨道上提升至工作井外以及将渣土运输车由工作井外下放至工作井内的单行轨道上；

③通过起重机将第一辆待用车下放至工作井内的单行轨道上，通过电控装置控制该渣土运输车由工作井处沿单行轨道运行至集料斗出料口的正下方并成为装土车；

④通过起重机将第二辆待用车下放至工作井内的单行轨道上，通过电控装置控制该渣土运输车由工作井处沿单行轨道运行至提升机构处，电控装置控制卷扬机进行提升动作，通过夹持机构将该渣土运输车提升起来成为换装车；

提升过程具体是：夹持机构在初始状态下，其上定位钩与下定位钩相互钩接在一起，阻止折叠吊架竖向伸展，从而阻止第一拐臂和第二拐臂的下端相互靠近进行夹持动作；

当第一拐臂和第二拐臂的水平部分向下接触顶框时，左下杆和右下杆遇阻力不再下行，而左上杆和右上杆在惯性作用下继续下行，从而使折叠吊架上下折叠压缩；在此过程中阻尼铰轴向下冲击在脱钩斜块上，沿脱钩斜块的顶面向前向下运动，从而使上定位钩与下定位钩相分离；电控装置在T秒内控制卷扬机向上提升夹持机构，此时由于上定位钩与下定位钩相分离，因而折叠吊架在悬吊力下竖向伸展，使第一拐臂和第二拐臂抱紧渣土运输车的底座，在摩擦力的作用下将渣土运输车向上吊起；吊起后，卷扬机自锁从而将渣土运输车保持在高位；

第三辆车在工作井外保持待用状态；

⑤使装土车进行伸展动作：

通过电控装置控制装土车的减速电机旋转，减速电机通过传动机构驱动前齿轮轴和后齿轮轴同步反向旋转，最终使换装车上的吨袋支架竖向伸展至支架伸展状态，换装车上的吨袋也随吨袋支架舒展开来；

⑥启动工具管前端的机头，通过电控装置打开电动闸板阀，机头产生的土由螺旋输送机送至集料斗，并通过集料斗向下落入装土车的吨袋中；

第二步骤是连续运土作业；

①对于装土车执行出土作业：

装土车的吨袋装满土后，通过电控装置关闭电动闸板阀，并控制装土车的驱动装置，驱动装置驱动前车轴或后车轴旋转，使装土车沿单行轨道向后由换装车下方通过并运行至工作井处，然后由起重机将装满土的渣土运输车提升出工作井外，将土倒在工程预定的位置后，使该渣土运输车进行收缩动作，收缩动作是：

通过电控装置控制该渣土运输车的减速电机旋转，减速电机的旋转方向与进行所述伸展动作时的旋转方向相反；减速电机通过传动机构驱动前齿轮轴和后齿轮轴同步反向旋转，最终使换装车上的吨袋支架竖向收缩至支架收缩状态，该渣土运输车上的吨袋也随吨袋支架收缩起来；

出土作业中，电动闸板阀关闭后，由集料斗利用其斗容量临时存储螺旋输送机向后传输的渣土，机头保持连续作业；

进行收缩动作后，将该渣土运输车停在工作井外成为当前待用车；

②对于换装车执行换车接土作业：

出土作业中，当装土车向后通过换装车后，进行换车接土作业；

通过电控装置控制提升机构的卷扬机动作，将换装车下放到单行轨道上，渣土运输车放在单行轨道之后，电控装置控制卷扬机继续下放夹持机构，使菱形的折叠吊架受到竖向压缩，从而使第一拐臂的下端和第二拐臂的下端相互远离不再抱紧渣土运输车；

电控装置内预置有下放高度，下放达到预定高度后停止动作，停留D秒后，电控装置控制卷扬机向上收回其夹持机构；完成将渣土运输车放在单行轨道上的动作；

其中D＞T；该渣土运输车下放在单行轨道上后，通过控制装置控制该渣土运输车的驱动装置，使其运行至集料斗出料口的正下方并成为当前的装土车；

通过电控装置使装土车进行所述伸展动作，将吨袋竖向伸展开来；通过电控装置打开电动闸板阀，完成换车接土作业；

换车接土作业完成后，集料斗内积存的渣土以及螺旋输送机不停向后运送的渣土落入装土车的吨袋，落满后，通过电控装置对于该渣土运输车执行下一次出土作业；

③对于待用车执行换车悬吊作业；

上一轮出土作业中，当装土车由起重机提升出工作井外之后，开始进行换车悬吊作业；起重机将待用车向下放至工作井处的单行轨道上，通过电控装置控制该渣土运输车的驱动装置，使该渣土运输车沿单行轨道运行至工具管内的提升机构处；电控装置控制卷扬机进行所述提升动作，通过夹持机构将该渣土运输车提升起来成为当前的换装车；

出土作业、换车接土作业和换车悬吊作业按照上述规则持续进行，保障螺旋输送机连续向后运送渣土，并通过装土车将渣土运至工作井外。

本发明具有如下的优点：

1. 伸缩吨袋的结构非常难设计，而本发明做到了。

①如果采用X型伸缩支架，伸缩功能非常易于实现，但是X型支架将限制吨袋，使吨袋中部无法伸展，从而大幅缩小了吨袋的袋容量，不能满足一次容纳较多渣土、提高运土效率的需求。本发明通过独特的吨袋支架，在实现竖向伸缩功能的同时，保证了吨袋支架伸展后围成一个内部没有吨袋支架结构的空间，使吨袋在该空间中能够充分伸展。

②吨袋既要能够随吨袋支架伸展或收缩，还需要保证吨袋整体舒展充分，不能出现吨袋竖向伸展后在横向上未舒展的情况，否则袋容量也无法保证。本发明通过顶框上均匀设置的若干固定块在悬挂吨袋的同时在水平方向上也舒展了吨袋顶端；同时通过由永久磁体制成的定位块能够方便的将吨袋底端吸附在底座上表面四角处，进而使吨袋的袋体充分舒展开来。

2、夹持机构中菱形的折叠吊架是常规结构；夹持机构在卷扬机的驱动下，如何通过升降动作，在需要夹持的时候能够夹持渣土运输车，在不需要夹持的时候放开渣土运输车，是一个需要完成的设计任务。

如果通过电控装置控制的执行机构，加装使电控装置能够判断时机的传感器是完成上述任务的常规设计思路，但会明显增加成本，而且设计难度也并不低。本发明无须加装使电控装置判断时机的传感器，通过上定位钩、下定位钩以及脱钩斜块的纯结构设计，只需要在电控装置中预存卷扬机下放的高度，就能完成上述任务，完成任务的结构不仅简单，而且成本明显较低，并且安全可靠。

3、本发明通过垂直升降可竖向折叠吨袋的渣土运输车，竖向会车，解决了顶管工程在狭小空间内单行轨道上快速会车的技术难题，实现了小口径长距离顶管工程不停机、无间歇出土施工，施工效率大幅度提升。

4、公开号为CN 111365016 A的现有技术中，渣土运输车的整体竖向高度是不变的，这就使得渣土运输车容纳渣土的容量受到很大限制，不能在顶管（工具管和顶管管节的直径相同）有限的空间内发挥出更大的运输容量，导致了背景技术中所述的随着顶管施工距离的延长，不能连续进行顶管施工的问题。

单行轨道上只能两车会车，不能多车会车，否则成本可能上升至大于收益的程度；公开号为CN 111365016 A的现有技术也不能通过多车会车来对冲单车容量小带来的运输效率低的问题。

5、本发明中，传动机构结构简单，通过齿轮传动实现前下连杆和后下连杆同步反向旋转，在顶框的约束下，前下连杆和前上连杆之间，以及后下连杆和后上连杆之间发生同步折叠或同步竖向伸展，从而实现吨袋支架的收缩折叠动作或竖向伸展动作。

本发明中，整车伸展状态下渣土运输车的整体竖向高度是整车收缩状态下渣土运输车的整体竖向高度的三倍以上，与开号为CN 111365016 A的现有技术相比，大幅提高了整车伸展状态下的渣土容量，提高单次运输的渣土体积，不需要实现多车会车也能大幅提高运土效率从而能够支撑更远距离的顶管连续施工。

5、本发明利用集料斗临时储存换车接土作业时机头处产生的土渣，顶管机不需短时停车，可以完全保证顶管机无间歇出土，减少了顶管机临时停机对掌子面的造成的危险。

6、定位块的设置，便于在将吨袋悬挂在固定块上之后，通过定位块吸附在底座上表面四角处，使吨袋的袋体充分舒展开来，防止吨袋的袋体舒展不充分导致容土量减少。

7、D＞T，从而保证D秒后阻尼铰轴复位、上定位钩与下定位钩钩接在一起；此时卷扬机向上提升夹持机构也不会导致第一拐臂和第二拐臂抱紧渣土运输车。

8、出土作业使装土车成为待用车；换车接土作业使换装车成为装土车；换车待装作业使待用车成为换装车；三辆车的身份随着第二步骤的连续运行而不断周期性地流转，形成不需要顶管机的机头停止运行的连续出土作业，由于顶管机的机头不停止运行，因而明显提升了顶管施工的效率，避免了刀盘凝滞以及增大顶管机阻力等缺陷。

9、公开号为CN 111365016 A的现有技术中，提升机构包括了跨设于单行轨道上的龙门架，在龙门架上安装提升装置，这种结构占用空间大，对于单车斗容量构成了进一步限制。

本发明利用工具管顶端部位作为提升支架，不再单独设置支撑卷扬机的支架，简化了工艺，节约了空间，不因提升机构而限制单车斗容量，提升了运输效率，降低了成本。

本发明采用可折叠的吨袋作为装土容器，不仅节约了空间，保障了较大斗容量，减少了运输车往返频次，还减少了运输车自重，减轻了起吊渣土运输车时工作管受到的负荷，增加了渣土运输车电瓶续航里程。

本发明采用加强型吨袋作为装土渣的容器，吨袋的袋体由聚丙烯纤维和钢丝编织而成，较为牢固和耐磨；水平加强环则进一步强化了袋体，使袋体既能方便的上下折叠，也具有较高的强度，保证了袋体遇尖锐硬物渣土时不被刺破，增加了吨袋周转循环使用的次数。

本发明采用减速电机驱动吨袋支架，使可吨袋及吨袋支架上下伸缩自如，提供了安全施工环境。采用本发明增大了土压平衡工艺的适用范围，在一定程度上可替代泥水平衡工艺，降低顶管工程施工成本，避免泥水平衡工艺造成的环境污染。本发明的连续出土方法易于结合具体的施工条件编制自动控制程序，方便实现无人值守、自动运送渣土。

附图说明

图1是装土车和换装车在工作状态时的结构示意图；

图2是会车时装土车和换装车的竖向截面示意图；

图3是整车伸展状态下即吨袋支架处于支架伸展状态时渣土运输车的结构示意图，视向为由后向前；

图4是吨袋支架处于支架收缩状态时渣土运输车的结构示意图；

图5是上定位钩和下定位钩钩接在一起时夹持机构的结构示意图；

图6是吨袋支架处于支架收缩状态和支架伸展状态之间的中间状态时，渣土运输车的结构示意图；

图7是装上吨袋后图6的左视图；

图8是图6状态下的渣土运输车的立体结构示意图；

图9是传动机构的传动结构原理图；

图10是用于土压平衡渣土运输的装置的电控结构示意图；

图11是图5中A处的放大图。

具体实施方式

如图1至图11所示，本发明提供了一种用于土压平衡渣土运输的装置，用于顶管施工中向顶管的工作井外运输顶进施工中产生的渣土；以顶管的顶进方向为前向，顶管前端具有工具管33，工具管33向前安装有机头，工具管33内安装有用于向后运输机头处产生的渣土的螺旋输送机；螺旋输送机、机头以及工作井均为顶管施工的常规技术，不详述且图未示螺旋输送机、工具管33和机头以及工作井。

包括渣土运输车、单行轨道1、提升机构和集料斗2；集料斗2顶端的进料口（在工作中位于螺旋输送机下料端的正下方并）用于承接螺旋输送机落料端下落的渣土，集料斗2下端的出料口处设有电动闸板阀51；单行轨道1由工作井处延伸至工具管33内；单行轨道1包括平行并排设置的两根轨道；

渣土运输车用于运送顶管施工中产生的渣土，提升机构位于工具管33内并位于螺旋输送机的下料端的后方；

渣土运输车具有伸缩料斗机构，

渣土运输车在A时间点至B时间点之间的状态为整车收缩状态；

A时间点：在工作井处准备向前即向提升机构运行时；

B时间点：由提升机构处前进至集料斗2下方时；

顶管施工中的工作井是常规技术，渣土由此运出至地面，关于工作井的背景技术具体不详述。

渣土运输车在B时间点至C时间点之间的状态为整车伸展状态；

C时间点：由集料斗2向后将渣土转运到工作井外倒土时；

整车收缩状态下伸缩料斗机构在竖向上收缩至最小高度，整车伸展状态下伸缩料斗机构在竖向上伸展至最大高度；

整车伸展状态下渣土运输车的整体竖向高度是整车收缩状态下渣土运输车的整体竖向高度的三倍以上；

提升机构用于提升处于整车收缩状态的渣土运输车，使整车收缩状态的渣土运输车与整车伸展状态的渣土运输车进行竖向会车。

本发明通过竖向会车，解决了单行轨道1无法双向会车、从而无法同一时间在单行轨道1上不能实现双车对向行驶的问题，使单行轨道1上可以实现两车对向会车（单行轨道1上只能两车会车，不能多车会车），从而得以在单行轨道1的限制下实现连续运送渣土。

公开号为CN 111365016 A的现有技术中，渣土运输车的整体竖向高度是不变的，这就使得渣土运输车容纳渣土的容量受到很大限制，不能在顶管（工具管33和顶管管节的直径相同）有限的空间内发挥出更大的运输容量，导致了背景技术中所述的随着顶管施工距离的延长，不能连续进行顶管施工的问题。本发明中，整车伸展状态下渣土运输车的整体竖向高度是整车收缩状态下渣土运输车的整体竖向高度的三倍以上，与开号为CN111365016 A的现有技术相比，大幅提高了整车伸展状态下的渣土容量，提高单次运输的渣土体积，大幅提高运土效率从而能够支撑更远距离的顶管连续施工。

所述渣土运输车包括底座3，底座3的前后左右四角部位向下安装有用于与单行轨道1滚动配合的车轮4，底座3前部的两个车轮4之间安装有前车轴5，底座3后部的两个车轮4之间安装有后车轴6，前车轴5或后车轴6作为主动轴与安装在底座3内的驱动装置7（如电动机）相连接；

底座3上表面前端部左右两侧分别设有左前铰接座8和右前铰接座9，底座3上表面后端部左右两侧分别设有左后铰接座10和右后铰接座11；

左前铰接座8和右前铰接座9之间转动连接有前齿轮轴12，左后铰接座10和右后铰接座11之间转动连接有后齿轮轴13；底座3内设有用于驱动前齿轮轴12和后齿轮轴13同步反向旋转的传动机构，传动机构的主轴14连接有减速电机15。

左前铰接座8处的前齿轮轴12固定连接有左前下连杆16，左前下连杆16的另一端铰接有左前上连杆17；

右前铰接座9处的前齿轮轴12固定连接有右前下连杆18，右前下连杆18的另一端铰接有右前上连杆19；

左后铰接座10处的后齿轮轴13固定连接有左后下连杆20，左后下连杆20的另一端铰接有左后上连杆21；

右后铰接座11处的后齿轮轴13固定连接有右后下连杆22，右后下连杆22的另一端铰接有右后上连杆23；

左前上连杆17、右前上连杆19、右后下连杆22和右后上连杆23的末端之间（以上四个连杆各自的末端之间）连接有顶框24，顶框24四角部位均向下设有上铰接座25；

左前部的上铰接座25向下与左前上连杆17的末端部相铰接；

右前部的上铰接座25向下与右前上连杆19的末端部相铰接；

右后部的上铰接座25向下与右后上连杆23的末端部相铰接；

左后部的上铰接座25向下与左后上连杆21的末端部相铰接；

顶框24沿其周向方向均匀向上设有若干用于悬挂吨袋的固定块26；

左前上连杆17、左前下连杆16、右前上连杆19、右前下连杆18、右后下连杆22和右后上连杆23、左后下连杆20、左后上连杆21以及顶框24组成吨袋支架；

将左前下连杆16和右前下连杆18统一称为前下连杆，

将左前上连杆17和右前上连杆19统一称为前上连杆；

将左后下连杆20和右后下连杆22统一称为后下连杆，

将左后上连杆21和右后上连杆23统一称为后上连杆。

在驱动装置7为电动机的情况下，底座3内还设有与电动机相连接的蓄电池。蓄电池、驱动装置7、车轴等均为常规技术，机械结构图中未示出。

传动机构包括所述主轴14，主轴14上设有主动齿轮27，主动齿轮27向前啮合传动连接有中间齿轮28，中间齿轮28向前啮合传动连接前下齿轮29；前齿轮轴12上设有前上齿轮30，前上齿轮30向下与前下齿轮29啮合传动连接；

主动齿轮27向后传动连接有有后下齿轮31，后齿轮轴13上设有后上齿轮32，后上齿轮32向下与后下齿轮31啮合传动连接；前下齿轮29、中间齿轮28和后下齿轮31都通过相应的轮轴安装在底座3内。传动机构的上述结构，保证了前上齿轮30和后上齿轮32的旋转方向始终是相反的且转速是相同的。

吨袋支架在传动机构的驱动下具有支架收缩状态和支架伸展状态，支架收缩状态下前上连杆与前下连杆水平贴合在一起，且前下连杆与底座3上表面相贴合；支架伸展状态下前上连杆与前下连杆均处于竖直状态并上下相连，后上连杆与后下连杆均处于竖直状态并上下相连。支架收缩状态对应的整车状态即整车收缩状态，支架伸展状态对应的整车状态即整车伸展状态。

渣土运输车在A时间点至B时间点之间时，吨袋支架处于初始的支架收缩状态（吨袋支架在渣土运输车存放时也是支架收缩状态）；

传动机构结构简单，通过齿轮传动实现前下连杆和后下连杆同步反向旋转，在顶框24的约束下，前下连杆和前上连杆之间，以及后下连杆和后上连杆之间发生同步折叠或同步竖向伸展，从而实现吨袋支架的收缩折叠动作或竖向伸展动作。

所述提升机构包括安装在工具管33顶部的卷扬机34，卷扬机34悬吊有用于夹持渣土运输车的夹持机构35；

夹持机构35包括菱形的折叠吊架，折叠吊架包括左上杆36、右上杆37、左下杆38和右下杆39，卷扬机34悬吊左上杆36与右上杆37的铰接轴40（习惯上可以称为扁担梁）；

左上杆36向右与右上杆37的左端相铰接，右上杆37的右端向下与右下杆39的右端相铰接，右下杆39的左端与左下杆38的右端相铰接，左下杆38的左端向上与左上杆36的左端相铰接；

左下杆38的右端向右延伸设有与左下杆38一体设置的第一拐臂41，第一拐臂41下端优选设有与底座3右侧壁上的悬吊孔62相对应匹配的钩部42。

右下杆39的左端向左延伸设有与右下杆39一体设置的第二拐臂43，第二拐臂43下端优选设有与底座3左的侧壁上的悬吊孔62相对应匹配的钩部44。设有钩部的情况下，起吊渣土运输车时钩部42和钩部44伸入对应的悬吊孔62中；不设钩部的情况下，依靠第一拐臂41和的第二拐臂43与底座3侧壁之间的摩擦力承受渣土运输车（空车）的重量。

第一拐臂41和第二拐臂43用于夹持渣土运输车的底座3；

右上杆37铰接有阻尼铰轴45，阻尼铰轴45与右上杆37之间设有用于使阻尼铰轴45恢复竖直状态的扭簧；扭簧使轴复位为常规技术，图未示。

阻尼铰轴45的下端设有上定位钩46；

右下杆39上于阻尼铰轴45的下方右侧固定连接连接有下定位钩47，折叠吊架处于折叠状态时阻尼铰轴45处于竖直状态且上定位钩46与下定位钩47相互钩接在一起；此时夹持机构35处于不可夹紧渣土运输车的状态。

下定位钩47向下一体设有脱钩斜块48，脱钩斜块48的顶面向前向下倾斜延伸；

阻尼铰轴45在上定位钩46离开脱钩斜块48后，在扭簧的作用下自动复位的时间大于等于T秒，T≥3秒。根据具体机械特性以及设计人员的综合考量，T值优选3－10秒，包括两端值；复位时间过短容易发生提升时上定位钩46和下定位钩47重新钩住从而不能夹持渣土运输车的问题；复位时间过长则提升等待时间较长，降低工作效率）。

需要夹持并向上吊起渣土运输车时，卷扬机34下放夹持机构35，使折叠吊架的左下杆38及其第一拐臂41、右下杆39及其第二拐臂43罩在顶框24上；当第一拐臂41和第二拐臂43的水平部分向下遇到阻力（接触顶框24）时，左下杆38和右下杆39遇阻力不再下行，而左上杆36和右上杆37在惯性作用下继续下行，从而使折叠吊架上下折叠压缩，在此过程中阻尼铰轴45向下冲击在脱钩斜块48上，沿脱钩斜块48的顶面向前向下运动，从而使上定位钩46与下定位钩47相分离。在阻尼铰轴45复位前，卷扬机34向上提升夹持机构35，此时由于上定位钩46与下定位钩47相分离，因而折叠吊架在悬吊力下竖向伸展，使第一拐臂41和第二拐臂43抱紧渣土运输车的底座3（此时渣土运输车未盛装渣土，处于整车收缩状态），在摩擦力的作用下将渣土运输车向上吊起。吊起后，卷扬机34自锁从而将渣土运输车保持在高位。

下放渣土运输车时，卷扬机34反向动作，将渣土运输车放在单行轨道1上；渣土运输车放在单行轨道1之后，卷扬机34继续下放夹持机构35，使菱形的折叠吊架受到竖向压缩，使第一拐臂41和第二拐臂43不再抱紧渣土运输车；保持折叠吊架由渣土运输车承重的状态超过阻尼铰轴45自动复位的时间，使阻尼铰轴45复位，上定位钩46与下定位钩47钩接在一起，此时卷扬机34向上提升夹持机构35也不会导致第一拐臂41和第二拐臂43抱紧渣土运输车，完成将渣土运输车放在单行轨道1上的动作。

提升机构和夹持机构35结构简单，成本较低，能够方便地完成下放或提升渣土运输车的动作。

卷扬机34连接有第一无线通讯模块49，渣土运输车上设有车载无线通讯模块50；车载无线通讯模块50与渣土运输车的驱动装置7和减速电机15相连接；

电动闸板阀51连接有第二无线通讯模块52，本发明还包括有远程的电控装置53，电控装置53连接有远程无线通讯模块54；

第一无线通讯模块49、第二无线通讯模块52和车载无线通讯模块50均与远程无线通讯模块54无线通讯连接；电控装置53通过第一无线通讯模块49、第二无线通讯模块52和车载无线通讯模块50控制驱动装置7、减速电机15、电动闸板阀51以及卷扬机34。

电控装置53可以是单片机或集成电路，优选具有显示屏55；电控装置53可以是手持移动式的，也可以是固定式的；可以是在顶管内部（工具管33内），也可以是在顶管外部。第一无线通讯模块49和车载无线通讯模块50均采用ZigBee模块或4G模块。顶管在土壤下，土壤下方空间中，5G设备与基站的通信稳定性，不如4G设备与基站的通信稳定，因此不采用5G模块.。通过电控装置53，结合具体工况条件和设备特性，编制相应的控制程序，可以方便地实现自动控制。

所述吨袋的袋体顶端敞口并向上连接有吊带56，吊带56连接有用于悬挂在固定块26上的吊环57，吊环57与固定块26相匹配并一一对应；吨袋的袋体外表面上下间隔设有若干道水平加强环58，水平加强环58由弹簧钢丝制成；吨袋的袋体由聚丙烯纤维和钢丝编织而成。

吨袋的袋体由聚丙烯纤维和钢丝编织而成，较为牢固和耐磨；水平加强环58则进一步强化了袋体，使袋体既能方便的上下折叠，也具有较高的强度。

底座3上表面由铁磁性材料制成，吨袋的袋体底端对应于底座3上表面四角部位设有由永久磁体制成的定位块59。

定位块59的设置，便于在将吨袋悬挂在固定块26上之后，通过定位块59吸附在底座3上表面四角处，使吨袋的袋体充分舒展开来，防止吨袋的袋体舒展不充分导致容土量减少。

本发明还公开了使用上述用于土压平衡渣土运输的装置进行的连续出土方法，按以下步骤进行：

第一步骤是初始就位；

①准备三辆渣土运输车，

将运行至集料斗2出料口的正下方处的渣土运输车称为装土车60；

将由提升机构提升起来的渣土运输车称为换装车61；

将在工作井的井外待命的渣土运输车称为待用车（图未示工作井及处于工作井外的待用车）；

②在工作井外在每辆渣土运输车上安装好吨袋，包括通过吊环57将吨袋悬挂在顶框24上的固定块26上，以及使永久磁体制成的定位块59吸附在底座3上表面四角部位；初始状态下各车的吨袋支架均处于支架收缩状态；

在工作井外设置有起重机，起重机用于将渣土运输车由工作井内的单行轨道1上提升至工作井外以及将渣土运输车由工作井外下放至工作井内的单行轨道1上；

③通过起重机将第一辆待用车下放至工作井内的单行轨道1上，通过电控装置53控制该渣土运输车由工作井处沿单行轨道1运行至集料斗2出料口的正下方并成为装土车60；

④通过起重机将第二辆待用车下放至工作井内的单行轨道1上，通过电控装置53控制该渣土运输车由工作井处沿单行轨道1运行至提升机构处，电控装置53控制卷扬机34进行提升动作，通过夹持机构35将该渣土运输车提升起来成为换装车61；

提升过程具体是：夹持机构35在初始状态下，其上定位钩46与下定位钩47相互钩接在一起，阻止折叠吊架竖向伸展，从而阻止第一拐臂41和第二拐臂43的下端相互靠近进行夹持动作；

当第一拐臂41和第二拐臂43的水平部分向下接触顶框24时，左下杆38和右下杆39遇阻力不再下行，而左上杆36和右上杆37在惯性作用下继续下行，从而使折叠吊架上下折叠压缩；在此过程中阻尼铰轴45向下冲击在脱钩斜块48上，沿脱钩斜块48的顶面向前向下运动，从而使上定位钩46与下定位钩47相分离；电控装置53在T秒内（即阻尼铰轴45复位前）控制卷扬机34向上提升夹持机构35，此时由于上定位钩46与下定位钩47相分离，因而折叠吊架在悬吊力下竖向伸展，使第一拐臂41和第二拐臂43抱紧渣土运输车的底座3（此时渣土运输车未盛装渣土，处于整车收缩状态），在摩擦力的作用下将渣土运输车向上吊起；吊起后，卷扬机34自锁从而将渣土运输车保持在高位；

第三辆车在工作井外保持待用状态；

⑤使装土车60进行伸展动作：

通过电控装置53控制装土车60的减速电机15旋转，减速电机15通过传动机构驱动前齿轮轴12和后齿轮轴13同步反向旋转，最终使换装车61上的吨袋支架竖向伸展至支架伸展状态，换装车61上的吨袋也随吨袋支架舒展开来；此时装土车60处于整车伸展状态并随时等待装土；

⑥启动工具管33前端的机头，通过电控装置53打开电动闸板阀51，机头产生的土由螺旋输送机送至集料斗2，并通过集料斗2向下落入装土车60的吨袋中；

第二步骤是连续运土作业；

①对于装土车60执行出土作业：

装土车60的吨袋装满土后，通过电控装置53关闭电动闸板阀51，并控制装土车60的驱动装置7，驱动装置7驱动前车轴5或后车轴6旋转，使装土车60沿单行轨道1向后（即向工作井的方向）由换装车61下方通过并运行至工作井处，然后由起重机将装满土的渣土运输车提升出工作井外，将土倒在工程预定的位置后，使该渣土运输车进行收缩动作，收缩动作是：

通过电控装置53控制该渣土运输车的减速电机15旋转，减速电机15的输出轴的旋转方向与进行所述伸展动作时的旋转方向相反；减速电机15通过传动机构驱动前齿轮轴12和后齿轮轴13同步反向旋转，最终使换装车61上的吨袋支架竖向收缩至支架收缩状态，该渣土运输车上的吨袋也随吨袋支架收缩起来；

出土作业中，电动闸板阀51关闭后，由集料斗2利用其斗容量临时存储螺旋输送机向后传输的渣土，机头保持连续作业；

进行收缩动作后，将该渣土运输车停在工作井外成为当前待用车；

②对于换装车61执行换车接土作业：

出土作业中，当装土车60向后通过换装车61后，进行换车接土作业；

通过电控装置53控制提升机构的卷扬机34动作，将换装车61下放到单行轨道1上，渣土运输车放在单行轨道1之后，电控装置53控制卷扬机34继续下放夹持机构35，使菱形的折叠吊架受到竖向压缩，从而使第一拐臂41的下端和第二拐臂43的下端相互远离不再抱紧渣土运输车；

电控装置53内预置有提前设计好或测量好的下放高度，卷扬机34钢丝绳下放达到预定高度后停止动作，停留D秒后，电控装置53控制卷扬机34向上收回其夹持机构35（从而防止渣土运输车沿单行轨道1运行时妨碍渣土运输车通行）；完成将渣土运输车放在单行轨道1上的动作；

其中D＞T；从而保证D秒后阻尼铰轴45复位、上定位钩46与下定位钩47钩接在一起；此时卷扬机34向上提升夹持机构35也不会导致第一拐臂41和第二拐臂43抱紧渣土运输车；

该渣土运输车下放在单行轨道1上后，通过控制装置控制该渣土运输车的驱动装置7，使其运行至集料斗2出料口的正下方并成为当前的装土车60；

通过电控装置53使装土车60进行所述伸展动作，将吨袋竖向伸展开来；通过电控装置53打开电动闸板阀51，完成换车接土作业；

换车接土作业完成后，集料斗2内积存的渣土以及螺旋输送机不停向后运送的渣土落入装土车60的吨袋，落满后，通过电控装置53对于该渣土运输车执行下一次出土作业；

③对于待用车执行换车悬吊作业；

上一轮出土作业中，当装土车60由起重机提升出工作井外之后，（在进行收缩动作之前，开始换车悬吊作业可以保证不会出现两个当前待用车）开始进行（而不是完成）换车悬吊作业；起重机将待用车向下放至工作井处的单行轨道1上，通过电控装置53控制该渣土运输车的驱动装置7，使该渣土运输车沿单行轨道1运行至工具管33内的提升机构处；电控装置53控制卷扬机34进行所述提升动作，通过夹持机构35将该渣土运输车提升起来成为当前的换装车61；

出土作业、换车接土作业和换车悬吊作业按照上述规则持续进行，保障螺旋输送机连续向后运送渣土，并通过装土车60将渣土运至工作井外。

当需要增加顶管管节时，顶管的机头临时停止工作，渣土运输相应停止（即中止执行连续出土方法）；顶管管节增加完成后，顶管的机头恢复工作，同步恢复本发明的连续出土方法。

所有的顶管管节施工到位、顶管的机头停止工作；此时在将所有渣土运送至工作井外后，停止执行本发明的连续出土方法。

本发明的连续出土方法易于结合具体的施工条件编制自动控制程序，方便实现无人值守、自动运送渣土。

出土作业使装土车60成为待用车；换车接土作业使换装车61成为装土车60；换车待装作业使待用车成为换装车61；三辆车的身份随着第二步骤的连续运行而不断周期性地流转，形成不需要顶管机的机头停止运行的连续出土作业，由于顶管机的机头不停止运行，因而明显提升了顶管施工的效率，避免了刀盘凝滞以及增大顶管机阻力等缺陷。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.用于土压平衡渣土运输的装置，用于顶管施工中向顶管的工作井外运输顶进施工中产生的渣土；以顶管的顶进方向为前向，顶管前端具有工具管，工具管向前安装有机头，工具管内安装有用于向后运输机头处产生的渣土的螺旋输送机；

其特征在于：包括渣土运输车、单行轨道、提升机构和集料斗；集料斗顶端的进料口用于承接螺旋输送机落料端下落的渣土，集料斗下端的出料口处设有电动闸板阀；单行轨道由工作井处延伸至工具管内；

渣土运输车用于运送顶管施工中产生的渣土，提升机构位于工具管内并位于螺旋输送机的下料端的后方；

渣土运输车具有伸缩料斗机构，

渣土运输车在A时间点至B时间点之间的状态为整车收缩状态；

A时间点：工作井处准备向前即向提升机构运行时；

B时间点：前进至集料斗下方时；

渣土运输车在B时间点至C时间点之间的状态为整车伸展状态；

B时间点：由提升机构下放到单行轨道上后向前运行至集料斗正下方时；

C时间点：由集料斗向后将渣土转运到工作井外倒土时；

整车收缩状态下伸缩料斗机构在竖向上收缩至最小高度，整车伸展状态下伸缩料斗机构在竖向上伸展至最大高度；

整车伸展状态下渣土运输车的整体竖向高度是整车收缩状态下渣土运输车的整体竖向高度的三倍以上；

提升机构用于提升处于整车收缩状态的渣土运输车，使整车收缩状态的渣土运输车与整车伸展状态的渣土运输车进行竖向会车。

2.根据权利要求1所述的用于土压平衡渣土运输的装置，其特征在于：所述渣土运输车包括底座，底座的前后左右四角部位向下安装有用于与单行轨道滚动配合的车轮，底座前部的两个车轮之间安装有前车轴，底座后部的两个车轮之间安装有后车轴，前车轴或后车轴作为主动轴与安装在底座内的驱动装置相连接；

底座上表面前端部左右两侧分别设有左前铰接座和右前铰接座，底座上表面后端部左右两侧分别设有左后铰接座和右后铰接座；

左前铰接座和右前铰接座之间转动连接有前齿轮轴，左后铰接座和右后铰接座之间转动连接有后齿轮轴；底座内设有用于驱动前齿轮轴和后齿轮轴同步反向旋转的传动机构，传动机构的主轴连接有减速电机，减速电机为正反转电机；

左前铰接座处的前齿轮轴固定连接有左前下连杆，左前下连杆的另一端铰接有左前上连杆；

右前铰接座处的前齿轮轴固定连接有右前下连杆，右前下连杆的另一端铰接有右前上连杆；

左后铰接座处的后齿轮轴固定连接有左后下连杆，左后下连杆的另一端铰接有左后上连杆；

右后铰接座处的后齿轮轴固定连接有右后下连杆，右后下连杆的另一端铰接有右后上连杆；

左前上连杆、右前上连杆、右后下连杆和右后上连杆的末端之间连接有顶框，顶框四角部位均向下设有上铰接座；

左前部的上铰接座向下与左前上连杆的末端部相铰接；

右前部的上铰接座向下与右前上连杆的末端部相铰接；

右后部的上铰接座向下与右后上连杆的末端部相铰接；

左后部的上铰接座向下与左后上连杆的末端部相铰接；

顶框沿其周向方向均匀向上设有若干用于悬挂吨袋的固定块；

左前上连杆、左前下连杆、右前上连杆、右前下连杆、右后下连杆和右后上连杆、左后下连杆、左后上连杆以及顶框组成吨袋支架；

将左前下连杆和右前下连杆统一称为前下连杆，

将左前上连杆和右前上连杆统一称为前上连杆；

将左后下连杆和右后下连杆统一称为后下连杆，

将左后上连杆和右后上连杆统一称为后上连杆。

3.根据权利要求2所述的用于土压平衡渣土运输的装置，其特征在于：传动机构包括所述主轴，主轴上设有主动齿轮，主动齿轮向前啮合传动连接有中间齿轮，中间齿轮向前啮合传动连接前下齿轮；前齿轮轴上设有前上齿轮，前上齿轮向下与前下齿轮啮合传动连接；

主动齿轮向后传动连接有有后下齿轮，后齿轮轴上设有后上齿轮，后上齿轮向下与后下齿轮啮合传动连接；

吨袋支架在传动机构的驱动下具有支架收缩状态和支架伸展状态，支架收缩状态下前上连杆与前下连杆水平贴合在一起，且前下连杆与底座上表面相贴合；支架伸展状态下前上连杆与前下连杆均处于竖直状态并上下相连，后上连杆与后下连杆均处于竖直状态并上下相连。

4.根据权利要求3所述的用于土压平衡渣土运输的装置，其特征在于：所述提升机构包括安装在工具管顶部的卷扬机，卷扬机悬吊有用于夹持渣土运输车的夹持机构；

夹持机构包括菱形的折叠吊架，折叠吊架包括左上杆、右上杆、左下杆和右下杆，

左上杆向右与右上杆的左端相铰接，右上杆的右端向下与右下杆的右端相铰接，右下杆的左端与左下杆的右端相铰接，左下杆的左端向上与左上杆的左端相铰接；

左下杆的右端向右延伸设有与左下杆一体设置的第一拐臂，

右下杆的左端向左延伸设有与右下杆一体设置的第二拐臂，

第一拐臂和第二拐臂用于夹持渣土运输车的底座；

右上杆铰接有阻尼铰轴，阻尼铰轴与右上杆之间设有用于使阻尼铰轴恢复竖直状态的扭簧；

阻尼铰轴的下端设有上定位钩；

右下杆上于阻尼铰轴的下方右侧固定连接连接有下定位钩，折叠吊架处于折叠状态时阻尼铰轴处于竖直状态且上定位钩与下定位钩相互钩接在一起；

下定位钩向下一体设有脱钩斜块，脱钩斜块的顶面向前向下倾斜延伸；

阻尼铰轴在上定位钩离开脱钩斜块后，在扭簧的作用下自动复位的时间大于等于T秒，T≥3秒。

5.根据权利要求4所述的用于土压平衡渣土运输的装置，其特征在于：

卷扬机连接有第一无线通讯模块，渣土运输车上设有车载无线通讯模块；车载无线通讯模块与渣土运输车的驱动装置和减速电机相连接；

电动闸板阀连接有第二无线通讯模块，还包括有远程的电控装置，电控装置连接有远程无线通讯模块；

第一无线通讯模块、第二无线通讯模块和车载无线通讯模块均与远程无线通讯模块无线通讯连接；电控装置通过第一无线通讯模块、第二无线通讯模块和车载无线通讯模块控制驱动装置、减速电机、电动闸板阀以及卷扬机。

6.根据权利要求5所述的用于土压平衡渣土运输的装置，其特征在于：所述吨袋的袋体顶端敞口并向上连接有吊带，吊带连接有用于悬挂在固定块上的吊环，吊环与固定块相匹配并一一对应；吨袋的袋体外表面上下间隔设有若干道水平加强环，水平加强环由弹簧钢丝制成；吨袋的袋体由聚丙烯纤维和钢丝编织而成。

7.根据权利要求6所述的用于土压平衡渣土运输的装置，其特征在于：底座上表面由铁磁性材料制成，吨袋的袋体底端对应于底座上表面四角部位设有由永久磁体制成的定位块。

8.使用权利要求7中所述用于土压平衡渣土运输的装置进行的连续出土方法，其特征在于按以下步骤进行：

第一步骤是初始就位；

①准备三辆渣土运输车，

将运行至集料斗出料口的正下方处的渣土运输车称为装土车；

将由提升机构提升起来的渣土运输车称为换装车；

将在工作井的井外待命的渣土运输车称为待用车；

②在工作井外在每辆渣土运输车上安装好吨袋，包括通过吊环将吨袋悬挂在顶框上的固定块上，以及使永久磁体制成的定位块吸附在底座上表面四角部位；初始状态下各车的吨袋支架均处于支架收缩状态；

在工作井外设置有起重机，起重机用于将渣土运输车由工作井内的单行轨道上提升至工作井外以及将渣土运输车由工作井外下放至工作井内的单行轨道上；

③通过起重机将第一辆待用车下放至工作井内的单行轨道上，通过电控装置控制该渣土运输车由工作井处沿单行轨道运行至集料斗出料口的正下方并成为装土车；

④通过起重机将第二辆待用车下放至工作井内的单行轨道上，通过电控装置控制该渣土运输车由工作井处沿单行轨道运行至提升机构处，电控装置控制卷扬机进行提升动作，通过夹持机构将该渣土运输车提升起来成为换装车；

提升过程具体是：夹持机构在初始状态下，其上定位钩与下定位钩相互钩接在一起，阻止折叠吊架竖向伸展，从而阻止第一拐臂和第二拐臂的下端相互靠近进行夹持动作；

当第一拐臂和第二拐臂的水平部分向下接触顶框时，左下杆和右下杆遇阻力不再下行，而左上杆和右上杆在惯性作用下继续下行，从而使折叠吊架上下折叠压缩；在此过程中阻尼铰轴向下冲击在脱钩斜块上，沿脱钩斜块的顶面向前向下运动，从而使上定位钩与下定位钩相分离；电控装置在T秒内控制卷扬机向上提升夹持机构，此时由于上定位钩与下定位钩相分离，因而折叠吊架在悬吊力下竖向伸展，使第一拐臂和第二拐臂抱紧渣土运输车的底座，在摩擦力的作用下将渣土运输车向上吊起；吊起后，卷扬机自锁从而将渣土运输车保持在高位；

第三辆车在工作井外保持待用状态；

⑤使装土车进行伸展动作：

通过电控装置控制装土车的减速电机旋转，减速电机通过传动机构驱动前齿轮轴和后齿轮轴同步反向旋转，最终使换装车上的吨袋支架竖向伸展至支架伸展状态，换装车上的吨袋也随吨袋支架舒展开来；

⑥启动工具管前端的机头，通过电控装置打开电动闸板阀，机头产生的土由螺旋输送机送至集料斗，并通过集料斗向下落入装土车的吨袋中；

第二步骤是连续运土作业；

①对于装土车执行出土作业：

装土车的吨袋装满土后，通过电控装置关闭电动闸板阀，并控制装土车的驱动装置，驱动装置驱动前车轴或后车轴旋转，使装土车沿单行轨道向后由换装车下方通过并运行至工作井处，然后由起重机将装满土的渣土运输车提升出工作井外，将土倒在工程预定的位置后，使该渣土运输车进行收缩动作，收缩动作是：

通过电控装置控制该渣土运输车的减速电机旋转，减速电机的旋转方向与进行所述伸展动作时的旋转方向相反；减速电机通过传动机构驱动前齿轮轴和后齿轮轴同步反向旋转，最终使换装车上的吨袋支架竖向收缩至支架收缩状态，该渣土运输车上的吨袋也随吨袋支架收缩起来；

出土作业中，电动闸板阀关闭后，由集料斗利用其斗容量临时存储螺旋输送机向后传输的渣土，机头保持连续作业；

进行收缩动作后，将该渣土运输车停在工作井外成为当前待用车；

②对于换装车执行换车接土作业：

出土作业中，当装土车向后通过换装车后，进行换车接土作业；

通过电控装置控制提升机构的卷扬机动作，将换装车下放到单行轨道上，渣土运输车放在单行轨道之后，电控装置控制卷扬机继续下放夹持机构，使菱形的折叠吊架受到竖向压缩，从而使第一拐臂的下端和第二拐臂的下端相互远离不再抱紧渣土运输车；

电控装置内预置有下放高度，下放达到预定高度后停止动作，停留D秒后，电控装置控制卷扬机向上收回其夹持机构；完成将渣土运输车放在单行轨道上的动作；

其中D＞T；该渣土运输车下放在单行轨道上后，通过控制装置控制该渣土运输车的驱动装置，使其运行至集料斗出料口的正下方并成为当前的装土车；

通过电控装置使装土车进行所述伸展动作，将吨袋竖向伸展开来；通过电控装置打开电动闸板阀，完成换车接土作业；

换车接土作业完成后，集料斗内积存的渣土以及螺旋输送机不停向后运送的渣土落入装土车的吨袋，落满后，通过电控装置对于该渣土运输车执行下一次出土作业；

③对于待用车执行换车悬吊作业；

上一轮出土作业中，当装土车由起重机提升出工作井外之后，开始进行换车悬吊作业；起重机将待用车向下放至工作井处的单行轨道上，通过电控装置控制该渣土运输车的驱动装置，使该渣土运输车沿单行轨道运行至工具管内的提升机构处；电控装置控制卷扬机进行所述提升动作，通过夹持机构将该渣土运输车提升起来成为当前的换装车；

出土作业、换车接土作业和换车悬吊作业按照上述规则持续进行，保障螺旋输送机连续向后运送渣土，并通过装土车将渣土运至工作井外。

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