CN116402422A - 一种tbm模块化装配式快速运输、组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于TBM运输、组装技术领域，具体为一种TBM模块化装配式快速运输、组装方法，包括精准建模、拆分和分组、运输模拟、组装模拟。根据真实场景来进行运输模拟和组装模拟，获取影响运输效率和安全的第一限制性条件和影响组装效率和安全的第二限制性条件，将拆分、分组、运输、组装、安全风险控制等各个环节都考虑在内，最大程度的考虑了运输和组装过程中的各类影响效率和安全的因素，优化了分组、运输、组装的过程，使得运输和组装的过程更加真实、有序，降低了运输和组装成本，从而最大程度的提高了TBM模块化装配式运输、组装的效率以及安全性。

Description

一种TBM模块化装配式快速运输、组装方法

技术领域

本发明涉及TBM运输、组装技术领域，具体涉及一种TBM模块化装配式快速运输、组装方法。

背景技术

随着TBM技术的不断发展，被越来越多的应用于隧道及水利引水组装多采用散件运输、组装方法。TBM设备整体由刀盘、盾体、钢拱架拼装器、锚杆钻机、滑车或主梁、喷混桥、拖车等各功能区组成，各功能区由众多零部件组装而成，这些功能区、零部件存在数量多、尺寸大、重量重的特点。现有TBM组装多采用部分整体及散件运输、组装方法，在确定哪些整体、哪些拆分中，往往是通过设备厂家经验、施工单位的部分要求来确定的，这种方法实施精度及效率低。

现有技术一（CN114368683A）公开了一种矿用TBM组装装置及组装方法，包括井下硐室、顶部轨道、组装支撑单元和侧移顶推单元，两道顶部轨道平行设置在井下硐室的顶部，在各道顶部轨道上设置有至少一台起吊设备；在井下硐室的底部设置有支撑底板，组装支撑单元匹配滑动设置在支撑底板上，组装支撑单元包括组装托架和设置在组装托架侧部的顶推油缸；在组装支撑单元两侧的支撑底板上均布设有多组侧移顶推单元，侧移顶推单元用于推动组装支撑单元在支撑底板上横向移动。上述现有技术一能够降低土木施工成本，提高作业的安全性，充分利用硐室的有限空间，提高组装效率，优化组装的工艺布置，更便于进行操作施工作业；但是，上述现有技术一是采用辅助设施或装置加快组装效率，能够提高一定的组装效率、降低成本，但相对于模块化组装，效率仍不高，且需增加一定的辅助设施成本。

现有技术二（CN107060795A）公开了一种地下矿井TBM组装施工方法，包括如下步骤：1)组装硐室施工，以地下矿井现有巷道和组装硐室扩挖段作为TBM组装硐室；组装硐室扩挖段是在现有巷道的一端扩挖形成的；2)TBM部件运输施工，用单轨吊车将TBM部件放置在平板拖车上，由与平板拖车相连的绞车拉至预安装位置；3)TBM部件组装施工，采用起吊滑轮或单轨吊车将TBM部件进行安装，最终完成TBM的安装。上述现有技术二提供的技术方案利用现有巷道作为组装硐室，无需在组装地点重新开凿竖井，提高了施工的可行性；利用单轨吊车、起吊滑轮和绞车等小型安装机具，无需在井下安装龙门吊等大型设备，扩挖和改造工程量小，缩短了组装工期，同时节约了工程造价；但是，上述现有技术二只是提供了一种通过扩挖形成TBM组装硐室，辅助采用起吊滑轮或单轨吊车的吊装方式来提高组装效率，但相对于模块化组装，效率仍不高，且需增加一定的辅助设施成本。

发明内容

本发明公开了一种TBM模块化装配式快速运输、组装方法，解决了TBM组合拆分、运输、组装仅凭经验，可能造成运输成本高，安装无序、效率不高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种TBM模块化装配式快速运输、组装方法，包括以下步骤：步骤S1:精准建模：对TBM设备进行数据扫描，获取所述TBM设备的每个构件的构件参数，并构建模型；步骤S2: 拆分和分组：将所述TBM设备根据功能进行拆分和分组，形成多个功能区，每个功能区包含一个或多个所述构件，获取每个所述功能区的整体参数；步骤S3:运输模拟：明确运输设备，对运输路线进行实地调研，获取运输过程中的第一限制性条件；步骤S4:组装模拟：对组装场地进行数据采集，形成倾斜摄影模型，模拟真实的组装环境；对各所述功能区进行组装模拟，根据所述组装环境安排吊装设备站位、运输设备进退场次序、人员数量和人员站位，并排查风险因素，获取组装过程中的第二限制性条件；步骤S5:确定方案：根据所述第一限制性条件和所述第二限制性条件，形成多种分组形式，筛选出满足要求的TBM模块化分组形式，形成一种或多种满足要求的TBM模块化装配式运输、组装方案。

优选的，在步骤S1中，采用三维激光扫描仪对所述TBM设备进行数据扫描，采用数据处理软件进行数据处理及格式转换，采用BIM建模软件构建模型，并进行修模。

优选的，在步骤S1中，所述构件参数包括名称、尺寸、材质、重量。

优选的，在步骤S2中，所述整体参数包括尺寸、重量。

优选的，在步骤S2中，所述TBM设备的拆分和分组，优先将直接接触或间接接触的所述构件分组在同一个功能区。

优选的，在步骤S3中，所述第一限制性条件包括运输尺寸限制和运输重量限制，获取所述运输模拟过程中出现超长、超宽、超高、超重的功能区。

优选的，在步骤S4中，所述第二限制性条件包括吊装尺寸限制、吊装重量限制、吊装范围限制以及安全风险限制，获取所述组装模拟的吊装过程中出现超长、超宽、超高、超重、超范围以及存在重大安全隐患的功能区。

优选的，在步骤S5中，所述修正是对不符合所述第一限制性条件或所述第二限制性条件的功能区进行再次拆分和分组，并删除明显不合理的分组形式，保证运输和组装过程的顺畅和安全。

优选的，在步骤S5中，所述修正是对所有所述功能区进行再次拆分和分组，并使所有功能区均满足第一限制性条件或第二限制性条件，保证运输和组装过程的顺畅和安全。

优选的，在步骤S5中，从多份满足要求的TBM模块化装配式运输、组装方案中，筛选出运输效率和组装效率最高的方案，作为最终的运输和组装方案。

本发明提出的一种TBM模块化装配式快速运输、组装方法，有益效果在于：

1、将TBM设备根据功能进行拆分和分组，形成多个功能区，每个功能区包含一个或多个所述构件，将构件进行分组后，在设备厂可以预先将相邻的多个构件组装成较大的功能区，然后通过运输设备将较大的功能区直接整体运输到组装场地，这样能够减少运输的零件的数量，简化施工现场的组装过程，提高了现场组装效率。

2、通过模拟运输过程，获取影响运输效率和安全的第一限制性条件，通过模拟组装过程，获取影响组装效率和安全的第二限制性条件，并根据第一限制性条件和第二限制性条件优化TBM模块化分组形式，从而获得满足要求的TBM模块化装配式运输、组装方案。

3、第一限制性条件包括运输尺寸限制和运输重量限制，第二限制性条件包括吊装尺寸限制、吊装重量限制、吊装范围限制以及安全风险限制，将拆分、分组、运输、组装、安全风险控制等各个环节都考虑在内，最大程度的考虑了运输和组装过程中的各类影响效率和安全的因素，并进行模型修正，优化了分组、运输、组装的过程，从而最大程度的提高了TBM模块化装配式运输、组装的效率以及安全性。

4、根据真实场景来进行运输模拟和组装模拟，使得运输和组装的过程更加真实、有序，降低了运输和组装成本，形成的方案更加可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明的TBM模块化装配式快速运输、组装方法的应用流程图。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

参照图1，提供了本发明的实施方式，提出了一种TBM模块化装配式快速运输、组装方法，包括以下步骤：步骤S1:精准建模：对TBM设备进行数据扫描，获取所述TBM设备的每个构件的构件参数，并构建模型；步骤S2: 拆分和分组：将所述TBM设备根据功能进行拆分和分组，形成多个功能区，每个功能区包含一个或多个所述构件，获取每个所述功能区的整体参数；步骤S3:运输模拟：明确运输设备，对运输路线进行实地调研，获取运输过程中的第一限制性条件；步骤S4:组装模拟：对组装场地进行数据采集，形成倾斜摄影模型，模拟真实的组装环境；对各所述功能区进行组装模拟，根据所述组装环境安排吊装设备站位、运输设备进退场次序、人员数量和人员站位，并排查风险因素，获取组装过程中的第二限制性条件；步骤S5:确定方案：根据所述第一限制性条件和所述第二限制性条件，形成多种分组形式，筛选出满足要求的TBM模块化分组形式，形成一种或多种满足要求的TBM模块化装配式运输、组装方案。本发明通过模拟运输过程，获取影响运输效率和安全的第一限制性条件，通过模拟组装过程，获取影响组装效率和安全的第二限制性条件，并根据第一限制性条件和第二限制性条件优化TBM模块化分组形式，从而优化TBM模块化装配式运输、组装方案。

在步骤S1中，采用三维激光扫描仪对所述TBM设备进行数据扫描，采用数据处理软件进行数据处理及格式转换，采用BIM建模软件构建模型并进行模型修正；所述构件参数包括名称、尺寸、材质、重量。采用三维激光扫描仪进行TBM设备扫描，能够获取TBM设备中各个构件的真实尺寸，为建模提高可靠的数据；通过TBM设备说明书等来获取各个构件的名称、材质、重量等参数。

在步骤S2中，所述整体参数包括尺寸、重量；所述TBM设备的拆分和分组，优先将直接接触或间接接触的所述构件分组在同一个功能区。每个功能区包括一个或多个构件，将构件进行分组后，在设备厂可以预先将相邻的多个构件组装成较大的功能区，然后通过运输设备将较大的功能区直接整体运输到组装场地，这样能够减少在施工现场的组装步骤，提高了现场组装效率。

在步骤S3中，所述第一限制性条件包括运输尺寸限制和运输重量限制，获取所述运输模拟过程中出现超长、超宽、超高、超重的功能区。第一限制性条件是为了保证在功能区的运输过程中，能够避免尺寸、重量的超标，首先，根据设备厂到项目施工地的运输路线的情况，来限制功能区的大小，防止运输路途中遇到限高、限宽、限重的地方，而导致运输车辆无法通过，同时，限制功能区的长度，能够避免运输过程中发生碰撞等意外事故；然后，确定运输车辆，根据车辆的大小、载重，来进一步限制功能区的大小，使得功能区的运输不会产生任何问题，提高运输的效率。

在步骤S4中，所述第二限制性条件包括吊装尺寸限制、吊装重量限制、吊装范围限制以及安全风险限制，获取所述组装模拟的吊装过程中出现超长、超宽、超高、超重、超范围以及存在重大安全隐患的功能区。在项目施工现场，采用无人机倾斜摄影技术对项目组装场地进行数据采集，并生产出倾斜摄影模型，采用BIM软件搭建出真实的后续场地大临场地模型进行整合，从而形成后续真实的吊装组装环境；采用BIM模拟分析软件对分组好的各TBM装配模块进行组装模拟，明确各组装区域的顺序、衔接，吊装设备的站位、运输设备的路线排班，人员安排、风险因素等，根据吊装组装环境，防止出现超长、超宽、超高而发生碰撞，防止超重而无法起吊，合理布置吊装设备防止功能区的吊装超范围而无法正常组装，同时，根据现场环境，排查重大安全隐患，获得最优的组装方案，保证TBM设备的高效、正常组装以及人员、设备的安全。

在步骤S5中，所述确定方案是对不符合所述第一限制性条件或所述第二限制性条件的功能区进行再次拆分和分组，并删除明显不合理的分组形式，保证运输和组装过程的顺畅和安全。根据限制性条件，通过对不合理的功能区进行再次的拆分和分组，使所有的功能区的分组都能够满足运输和组装的要求，提高运输和组装的计划性、安全性和时效性。

作为另一种实施方式，在步骤S5中，所述确定方案是对所有所述功能区进行再次拆分和分组，并使所有功能区均满足第一限制性条件或第二限制性条件，保证运输和组装过程的顺畅和安全。当存在部分功能区不符合要求时，重新进行功能区的拆分和组分，这样能够更加充分的考虑TBM设备整体的拆分和分组情况，从整体上更加合理的考虑分组情况，进一步提高了功能区分组的合理性，进一步提高运输和组装的效率。

在步骤S5中，从多份满足要求的TBM模块化装配式运输、组装方案中，筛选出运输效率和组装效率最高的方案，作为最终的运输和组装方案。通过前面的各个步骤，能够形成多个TBM模块化分组形式，产生多个运输和组装方案，但是，在这些满足要求的方案中，也存在效率高低的不同，因而，通过优中选优，筛选出运输效率和组装效率最高的方案，作为最终的运输和组装方案。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明的意图也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:精准建模：对TBM设备进行数据扫描，获取所述TBM设备的每个构件的构件参数，并构建模型；

步骤S2: 拆分和分组：将所述TBM设备根据功能进行拆分和分组，形成多个功能区，每个功能区包含一个或多个所述构件，获取每个所述功能区的整体参数；

步骤S3:运输模拟：明确运输设备，对运输路线进行实地调研，获取运输过程中的第一限制性条件；

步骤S4:组装模拟：对组装场地进行数据采集，模拟真实的组装环境；对各所述功能区进行组装模拟，根据所述组装环境安排吊装设备站位、运输设备进退场次序、人员数量和人员站位，并排查风险因素，获取组装过程中的第二限制性条件；

步骤S5:确定方案：根据所述第一限制性条件和所述第二限制性条件，形成多种分组形式，筛选出满足要求的TBM模块化分组形式，形成一种或多种满足要求的TBM模块化装配式运输、组装方案。

2.根据权利要求1所述的TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，在步骤S1中，采用三维激光扫描仪对所述TBM设备进行数据扫描，采用数据处理软件进行数据处理及格式转换，采用BIM建模软件构建模型，并进行修模。

3.根据权利要求1所述的TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，在步骤S1中，所述构件参数包括名称、尺寸、材质、重量。

4.根据权利要求1所述的TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，在步骤S2中，所述整体参数包括尺寸、重量。

5.根据权利要求1所述的TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，在步骤S2中，所述TBM设备的拆分和分组，优先将直接接触或间接接触的所述构件分组在同一个功能区。

6.根据权利要求1所述的TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，在步骤S3中，所述第一限制性条件包括运输尺寸限制和运输重量限制，获取所述运输模拟过程中出现超长、超宽、超高、超重的功能区。

7.根据权利要求6所述的TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，在步骤S4中，所述第二限制性条件包括吊装尺寸限制、吊装重量限制、吊装范围限制以及安全风险限制，获取所述组装模拟的吊装过程中出现超长、超宽、超高、超重、超范围以及存在重大安全隐患的功能区。

8.根据权利要求7所述的TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，在步骤S5中，所述修正是对不符合所述第一限制性条件或所述第二限制性条件的功能区进行再次拆分和分组，并删除明显不合理的分组形式，保证运输和组装过程的顺畅和安全。

9.根据权利要求7所述的TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，在步骤S5中，所述修正是对所有所述功能区进行再次拆分和分组，并使所有功能区均满足第一限制性条件或第二限制性条件，保证运输和组装过程的顺畅和安全。

10.根据权利要求1所述的TBM模块化装配式快速运输、组装方法，其特征在于，在步骤S5中，从多份满足要求的TBM模块化装配式运输、组装方案中，筛选出运输效率和组装效率最高的方案，作为最终的运输和组装方案。

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