CN204873582U - 一种开敞式tbm转场用吊运装置 - Google Patents

Abstract

一种开敞式TBM转场用吊运装置，包括设置在车体上的吊梁，所述吊梁上左右对称设有吊运机构。利用该吊运装置进行开敞式TBM转场的方法，包括与TBM主机步进机构连接的后配套行走机构，所述后配套行走机构包括后配套下面的轮组及与其适配的两条轨道，每条轨道由数根钢轨连接而成，每根钢轨固定于数匹钢枕上，所述两条轨道之间设有所述车体行走的中间行走轨道，所述吊运装置将后配套步进通过之后的一个钢轨和与其固定连接的数匹钢枕整体吊起，所述车体经机车牵引沿中间行走轨道行走到轮组前方，将该钢轨和钢枕整体放置使轨道向前延伸。本实用新型省略了拆卸及安装钢轨和钢枕的过程，大幅度减少了步进过程中的耗时，提高了TBM转场速度。

Description

一种开敞式TBM转场用吊运装置

技术领域

本实用新型涉及一种开敞式TBM用吊运设备。

背景技术

许多大规模的基础建设需要修建大量的隧道，由于隧道挖掘工程规模大，地质条件复杂，工程施工速度、环保、质量和效益要求高，因此，传统钻爆法施工技术已经难以适应这一艰巨挑战。在超长隧洞工程中采用TBM施工的优越性非常明显，但是由于受到多方面的条件制约，TBM单机连续完成20km的掘进非常困难，实践证明在各TBM施工段设置中间施工支洞是最好的解决措施，不但便于进行TBM检修，能确保单机掘进长度，缩短供电、通风、出渣距离，节省投资，而且已完成掘进段可先行二次混凝土衬砌，既可保证施工质量，又可缩短工期。但是，设置中间施工支洞，引发了TBM在施工过程中的转场问题。若转场距离过长，TBM步进效率将成为制约转场工期的关键。由于TBM步进钢板和后配套轮子高度不一致，后配套轮子比刀盘支撑底部高，随着TBM步进，需在后配套通过处铺设轨道，轨道固定在钢枕上。为节约成本，减少钢轨、钢枕的用量，步进钢枕、钢轨循环使用，即后配套步进通过一根钢轨后，将TBM后方钢轨、钢枕拆卸倒运至连接桥第一个轮组前进行铺设，使轨道循环向前延伸。

倒运钢轨和钢枕时，在两条轨道之间铺设中间行走轨道，用于机车行走，将拆卸的钢轨和钢枕放置于车体上，机车牵引车体通过中间行走轨道将钢轨和钢枕运送到前方第一个轮组前进行安装。由于钢轨、钢枕的拆卸、转运和安装非常耗时，因此，导致TBM转场速度非常缓慢，严重影响了工程的进展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种开敞式TBM转场用吊运装置，解决现有技术存在的转场速度慢的问题。

本实用新型的目的是这样实现的，一种开敞式TBM转场用吊运装置，包括设置在车体上的吊梁，吊梁上左右对称设有吊运机构。对称设置的吊运机构可同时将两边的钢轨和钢枕整体吊起，并通过机车倒运到前方整体铺设，使轨道循环向前延伸，从而使连接桥和后配套与TBM主机同步步进。

因为一根钢轨与十几匹钢枕连接，整体重量很重，为了保证吊运的安全和稳定性，吊梁为两幅且前后设置在车体上。工作时，前后吊梁的一侧分别通过吊带与一侧钢轨的前后端连接，通过导链和滑轮同时将两侧钢轨和钢枕整体吊运至车体上，通过机车牵引车体倒运至前方进行整体安装，使轨道向前延续。

为了结构简单、合理，吊梁包括支架和设置在支架上的横梁，吊运机构对称设置在横梁的两端。

吊运机构包括设置在横梁上的滑轮，滑轮与导链连接，导链上设有吊带。

为了便于操作，上述吊梁通过转轴固定在车体上，转轴包括刀体和刀轴，刀轴的一端固定在车体上，刀轴通过轴承与刀体连接，吊梁固定在刀体上。操作时，通过转轴可使吊梁转动，便于操作人员尽快将钢轨和钢枕吊运至车体上。

利用上述吊运装置进行开敞式TBM转场的方法，包括后配套行走机构，后配套行走机构包括后配套下面的轮组及与其适配的两条轨道，每条轨道由数匹钢轨连接而成，每根钢轨对应固定于数匹钢枕上，两条轨道之间设有用于车体行走的中间行走轨道，车体上的吊运装置将后配套步进通过之后的一个钢轨和与其固定连接的数匹钢枕整体吊起，车体经机车牵引沿中间行走轨道行走到轮组前方，将该钢轨和钢枕整体放置使轨道向前延伸，如此循环。保证后配套与TBM主机同步步进。

由于刀盘检修任务较重，为了进一步减少转场时间，加快转场速度，TBM转场过程中，同步对TBM主机的刀盘进行检修。

对TBM主机的刀盘进行检修是在刀盘检修平台上进行，刀盘检修平台包括固定在刀盘上的钢梁和架设在钢梁上的踏板，钢梁之间通过连接筋连接。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型开敞式TBM转场用吊运装置可将钢轨和与其连接的钢枕整体吊起，并通过机车牵引倒运到轮组前方整体铺设，使轨道向前延伸，大幅度提高了TBM转场速度，加快了工程进展。

2、本实用新型开敞式TBM转场用吊运装置结构简单，易于实现，且可用废弃的刀体和刀轴，成本低。

3、采用本实用新型开敞式TBM转场用吊运装置，省略了拆卸钢轨和钢枕及安装钢轨和钢枕的过程，大幅度减少了步进过程中的的耗时，提高了TBM转场速度，加快了工程进展。

附图说明

图1为本实用新型开敞式TBM转场用吊运装置结构示意图；

图2为本实用新型开敞式TBM转场用吊运装置实施例的后配套行走机构示意图；

图3为本实用新型实施例中TBM主机步进机构示意图；

图4为本实用新型钢枕结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本实用新型开敞式TBM转场用吊运装置整体起吊钢轨和钢枕示意图；

图7为本实用新型实施例的后配套行走机构和中间行走轨道示意图；

图8为本实用新型实施例的中间行走轨道结构示意图；

图9为本实用新型开敞式TBM转场用吊运装置中前后两副吊梁吊运整体钢轨和钢枕示意图；

图10为本实用新型实施例中循环步进流程图；

图11为本实用新型实施例中刀盘检修平台示意图；

图12为图11侧视图。

图中，1.车体，2.吊运机构，3.滑轮，4.导链，5.吊带，6.支架，7.横梁，8.中间行走轨道，9.后配套行走机构，10.轮组，11.钢轨，12.钢枕，13.TBM主机，14.刀盘，15.钢板，16.滑板，17.机头架，18.推进油缸，19.连接杆，20.支撑架，21.后支撑，22.钢梁，23.踏板，24.连接筋，25.轨道拉杆，26.转轴。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本实用新型技术方案作进一步详细的说明。

实施例1，一种开敞式TBM转场用吊运装置，参见图1，包括设置在车体1上的吊梁，吊梁上左右对称设有吊运机构2。

进一步，吊梁为两副且前后设置在车体1上。

进一步，吊梁包括支架6和设置在支架6上的横梁7，吊运机构2对称设置在横梁7的两端。

进一步，吊运机构1包括设置在横梁7上的滑轮3，滑轮3与导链4连接，导链4上设有吊带5。

进一步，吊梁通过转轴26设置在车体1上，转轴26包括刀体和刀轴，刀轴的一端焊接固定在车体1上，刀轴通过轴承与刀体连接，吊梁固设在刀体上。

利用上述吊运装置进行开敞式TBM转场的方法，参见图2，包括与TBM主机13步进机构连接的后配套行走机构9，后配套行走机构9包括后配套下面的轮组10及与其适配的两条轨道，每条轨道由数匹钢轨11连接而成，每根钢轨11固定于18匹钢枕12上，两条轨道之间设有用于车体1行走的中间行走轨道8，吊运装置将后配套通过之后的一个钢轨11和与其固定连接的18匹钢枕12整体吊起，机车牵引车体1沿中间行走轨道8行走到轮组10前方，将该钢轨11和钢枕12整体放置，使轨道向前延伸，如此循环，保证后配套与TBM主机步进机构同步移动。

参见图3，TBM主机步进机构主要由钢板15、滑板16，举升油缸（图中未画出）、连接杆19、水平推进油缸18、支撑架20以及后支撑21等组成。TBM主机13步进时，主要依靠水平推进油缸18来推动TBM主机13（包括机头架17和刀盘14）在钢板15上滑动摩擦前进。钢板15的长度有限，需要在每个步进行程结束之后，由刀盘14部位的举升油缸和后支撑21的共同作用下将TBM主机13举起，以便推进油缸18能将钢板15沿滑板16向前拖动。如此循环，TBM不断的向前移动。

实施例2，一种开敞式TBM转场吊运装置，用于辽西北供水工程主体引水隧洞工程，其主隧洞全长29365m，采用钻爆法+开敞式TBM施工，其中TBM施工段开挖长度10056m，开挖断面为8.53m。原设计TBM6-1段掘进完成后转场至13#洞检修洞室，随后步进180m即进入TBM6-2段掘进施工。由于TBM设备进场延迟，为保证工期计划，业主要求在13#支洞上下游使用钻爆法施工接应，导致TBM步进距离增加至4432m，是全线TBM施工转场中步进距离最长、难度最大、工期最紧的工程，转场速度的快慢直接影响到工期和经济效益。

由于TBM步进钢板和后配套轮子高度不一致，后配套轮子比TBM的刀盘14支撑底部高997mm，随着TBM步进，需在后配套通过处铺设轨道，该轨道包括钢轨11和钢枕12，钢轨11固定在钢枕12上。为节约成本，减少钢轨11、钢枕12的用量，步进钢枕12、钢轨11循环使用，即后配套步进通过一根钢轨11后，将TBM后方钢轨11、钢枕12拆卸倒运至轮组10前进行铺设。TBM后配套行走机构的钢轨11铺设在步进段钢枕12上，前后相邻2匹钢枕12间距70cm，钢枕12之间用10#槽钢连接，然后采用M22*70螺栓通过压板将43kg钢轨11牢靠固定在钢枕12上，内轨间距为2840mm，每条轨道内侧与隧道中线距离为1420mm。中间两条轨道构成的中间行走轨道8直接铺设在钢板上，供机车牵引车体1行驶，整体倒运钢轨11和与其连接的钢枕12。现场施工钢轨11和钢枕12具体铺设形式如图2所示。

钢枕12的数量计算：按照从后支撑21开始至后配套全部通过，长度约135m，单侧钢轨11数量135/12.5约为11根，加上供循环倒用的钢轨2根，总计需要钢轨（11+2）*2=26根；相邻两匹钢枕12间距设为70cm，每根钢轨11下可安装钢枕12的数量为18匹。考虑到循环倒运和备用，需增加52匹，钢枕12的数量为26*18+52=520匹。钢枕12具体结构参见图4和图5。

TBM步进时，TBM主机13利用自身配套的步进机构步进，参见图3，TBM主机13步进机构主要由钢板15、滑板16，举升油缸（图中未画出）、连接杆19、水平推进油缸18、支撑架20以及后支撑21等组成。

步进前，用三角筋板加固焊接支撑架20横梁，并加固步进机构拉杆；步进过程中，重点检查主受力横梁，并且持续对焊缝进行焊接，发现异常及时停机进行加固。

施工现场并无步进机构备件，需要对易损坏零部件进行购买储备，如主受力横梁、举升油缸等。

TBM掘进机在步进作业时，参见图3，主要依靠水平推进油缸18来推动TBM主机13在钢板15上滑动摩擦前进。钢板15的长度有限，需要在每个步进行程结束之后，由刀盘14部位的举升油缸和后支撑21的共同作用下将TBM主机13举起，以便推进油缸18将钢板15沿滑板16向前拖动。如此循环，TBM就不断的向前移动。

操作时，当水平推进油缸18完全收回时，先后回收举升油缸、后支撑21，确定举升油缸底座、后支撑21脱离地面1～2cm后，伸出水平推进油缸18，推进过程中举升油缸旋钮保持在回收位，刀盘14慢慢向前滑动；待刀盘14滑动到达步进钢板15标记位置后，伸出举升油缸，确保刀盘14支撑离开钢板15弧面，落下后支撑21，确定支撑架20完全脱离地面1～2cm，回收水平推进油缸18，支撑架20及钢板15同时向前移动。推进油缸18收回到位后，完成1个步进循环。单个循环步进流程参见图10。

参见图6、图7和图8，TBM步进段，机车牵引车体1行走的中间行走轨道8铺设在隧道底板上，内轨距为900mm，每根中间行走轨道8内侧与隧道中心线距离为450mm。为节约钢轨11和钢枕12倒运时间，提高步进效率，提前将要铺设的中间行走轨道8放置在TBM步进段，沿洞壁纵向摆放，TBM步进时，将中间行走轨道8由两侧拖拉至中间铺设位置，确定安装位置后，采用18*350mm冲击钻打眼，装入M16*150膨胀螺栓，每对膨胀螺栓对称于轨道，前后每对膨胀螺栓间距70cm～80cm，然后安装小压板固定中间行走轨道8，每组轨道之间用Φ22螺纹钢做拉筋（间距为3m），同时使用2套轨道拉杆25，每套轨道拉杆25距离鱼尾板1m处安装,安装鱼尾板时确保前后轨道连接处没有错台。

本实施例中，开敞式TBM转场用吊运装置结构同实施例1，利用废弃的刀体和刀轴作为转轴26，焊接在车体1上，再用HW150型钢制作前后两个吊梁的支架6，支架6焊接在刀体上，在每个吊梁上安装左右两个滑轮3和导链4。参见图9，待TBM步进通过一根钢轨11后，将车体1停至要拆卸的相对的两个钢轨11之间，将同一侧前后两个滑轮3同时滑至型钢外侧钢轨11上方，用吊带5将钢轨11和钢枕12套住，通过导链4将钢轨11及钢枕12整体吊装悬挂在吊梁上，两侧钢轨11和钢枕12全部吊挂好后，同时倒运至前方需要铺设轨道处，整体吊卸并安装。

通过分析发现，中间行走轨道的铺设并不影响材料倒运及步进效率，后配套行走机构的钢轨11及钢枕12铺设对步进速度影响较大，钢枕12拆卸、转运、安装大概需要135分钟。实际步进时，按每十分钟步进完成一个循环，每循环1.6m计算，步进通过一根钢轨11（12.5m）需要78分钟。现有技术采用钢轨11、钢枕12分离式铺设方式，若安排12名普工操作，钢轨11、钢枕12拆卸需要60分钟，钢枕12、钢轨11倒运需要20分钟，钢枕11、钢轨12安装需要60分钟，可见，TBM步进效率严重受到配套钢枕12、钢轨11延伸速度的制约。

根据现场调查，统计出钢轨11和钢枕12整体吊装各流程需要时间。下表为现有的后配套轨道转运方式与本实用新型后配套轨道整体吊装方式效率对比。

通过两种倒运方式的对比可以看出，采用本实用新型钢轨11和钢枕12整体拆卸仅需要10分钟，转运需要20分钟，整体吊装需要15分钟，普工4人，铺设时间是分离吊装的1/2左右，人员只占分离吊装的1/3。采用钢轨和钢枕整体吊装的方法，不但可以满足步进的需要，使TBM始终保持在步进状态，而且大大减少了投入的人力、物力，优化了步进的程序，解除了轨道铺设对步进效率的限制，极大的提高了步进效率，缩短了工期。

由于刀盘检修任务较重，在TBM步进期间，本实用新型采用同步进行刀盘检修工作。贯通后，在刀盘前制作了刀盘检修平台，参见图11、图12，刀盘检修平台包括固定在刀盘14上的钢梁22和架设在钢梁22上的踏板23，钢梁22之间通过连接筋24连接。本实施例中，钢梁22采用槽钢，踏板23采用木板。

刀盘检修平台用于检修人员进行检修，且其上留有工器具存放空间，刀盘检修完成后，将刀盘检修平台拆除运出。

本实施例仅用了33天完成了TBM的超长步进，同时使各系统转场在TBM步进期间平行作业，仅用了57天完成了TBM的转场，极大的缩短了工期，保证了TBM6-2段施工。

Claims (6)

1.一种开敞式TBM转场用吊运装置，其特征在于：包括设置在车体（1）上的吊梁，所述吊梁上左右对称设有吊运机构（2）。

2.如权利要求1所述的开敞式TBM转场用吊运装置，其特征在于：所述吊梁为两副且前后设置在所述车体（1）上。

3.如权利要求2所述的开敞式TBM转场用吊运装置，其特征在于：所述吊梁包括支架（6）和设置在支架（6）上的横梁（7），所述吊运机构对称设置在所述横梁（7）的两端。

4.如权利要求1-3任一项所述的开敞式TBM转场用吊运装置，其特征在于：所述吊运机构(2)包括设置在横梁上的滑轮（3），所述滑轮（3）与导链（4）连接，所述导链（4）上设有吊带（5）。

5.如权利要求1-3任一项所述的开敞式TBM转场用吊运装置，其特征在于：所述吊梁通过转轴（26）设置在车体（1）上，所述转轴（26）包括刀体和刀轴，所述刀轴的一端固定在所述车体（1）上，另一端与所述刀体连接，所述刀体与刀轴之间设有轴承，所述吊梁固定设置在所述刀体上。

6.如权利要求4所述的开敞式TBM转场用吊运装置，其特征在于：所述吊梁通过转轴（26）设置在车体（1）上，所述转轴（26）包括刀体和刀轴，所述刀轴的一端固定在所述车体（1）上，另一端与所述刀体连接，所述刀体与刀轴之间设有轴承，所述吊梁固定设置在所述刀体上。