[發明專利]一種能實現反力自平衡的模型盾構機始發裝置

有效

• 申請號: 201310192938.3
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN103256056A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 何川;江英超;方勇;齊春;王俊;胡雄玉
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 王澤云

技術領域

本發明涉及一種模型盾構機始發裝置，尤其涉及一種能實現反力自平衡的模型盾構機始發裝置。

背景技術

城市地鐵盾構隧道施工必然對洞周地層及環境產生影響，開展現場試驗所需周期長、經費大、易受施工影響，因此采用模型盾構機開展室內掘進試驗是一種重要研究方法。基于此，國內外學者研制了部分盾構模型用來模擬原型局部開展試驗，如日本學者森麟（1984）研制的半截面模型盾構機、栗原和夫等（1989）研制的泥水式模型盾構機、Nomoto等（1999）研制的微型盾構機裝置以及國內同濟大學（2006）研制的雙殼單螺旋模型盾構、北京交通大學（2007）研制的泥水盾構設備等。這些盾構模型設備受尺寸和場地限制，都沒有模擬盾構機始發和負環管片拼裝的過程。而真實盾構機在施工過程中需要經過一系列技術手段來完成盾構始發，其中主要包括：隧洞口土體處理、盾構始發基座的安裝與定位、盾構始發反力架的設計、反力支撐系統、負環管片拼裝等，其中盾構始發反力架是實現盾構始發階段安全施工的核心之一。

由于盾構機始發操作復雜、占用場地、成本較高，室內盾構掘進模型試驗均沒有考慮始發和負環管片拼裝的環節。隨著研究的深入，部分更大尺寸、功能更全的模型盾構機先后被研制出來，促使室內掘進試驗能實現對原型盾構機整個動態施工過程的全真模擬，其中涉及到盾構機始發過程。由于室內試驗場地有限且始發成本高，采用一種簡單而有效的始發裝置來完成盾構始發，從而實現模型盾構機的安全掘進，顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種能實現反力自平衡的模型盾構機始發裝置。

為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

本發明所述能實現反力自平衡的模型盾構機始發裝置中，所述模型盾構機置于試驗土槽框架的掘進側，所述模型盾構機遠離所述試驗土槽框架的一端設有液壓千斤頂，所述模型盾構機始發裝置包括反力座和導軌，所述反力座和所述導軌均安裝于工作地面，所述反力座置于所述模型盾構機遠離所述試驗土槽框架的一側，所述反力座與所述試驗土槽框架之間通過橫梁連接，所述模型盾構機位于所述導軌上。

試驗時，啟動模型盾構機使液壓千斤頂處于伸出狀態，液壓千斤頂對反力座產生推力，同時反力座通過液壓千斤頂對模型盾構機產生推力，反力座承受的推力通過橫梁傳遞給試驗土槽框架，由于試驗土槽框架是固定的，所以反力座不會被推動，液壓千斤頂的推力使模型盾構機移動，掘進一段距離；然后收回液壓千斤頂，拼裝管片襯砌結構，同時在反力座與液壓千斤頂之間加裝墊塊以調整管片襯砌的高度，重復上述過程，最終完成模型盾構機的始發；在模型盾構機完全進入試驗土槽后，模型盾構機掘進所需反力不再由本裝置提供，此時反力由模型盾構機與周圍土體間的摩擦力提供。

具體地，所述反力座為框架結構，所述反力座靠近所述液壓千斤頂的一側安裝有用于將所述液壓千斤頂的推力均勻傳遞給所述反力座的反力片。框架結構的反力座便于組裝和拆卸，有利于加快試驗進程并降低試驗成本。

作為優選，所述反力片為圓環形反力片。這樣可進一步降低成本。

為了確保掘進方向精準，所述反力座的中心軸線、所述模型盾構機的中心軸線和擬建隧道洞孔的中心軸線重合。

進一步，所述反力座的下端設有用于調整所述反力座高度的調節螺栓。這樣能夠實現反力座高度的自由調節，以便于適應模型盾構機在不同工況條件下的始發需求。

為了實現模型盾構機的持續掘進，所述模型盾構機始發裝置還包括圓環形的負環管片，所述負環管片用于在所述模型盾構機掘進過程中安裝于所述反力座與所述液壓千斤頂之間，所述負環管片置于所述導軌上。

為了調整負環管片的高度，所述負環管片與所述導軌之間設有用于增加所述負環管片的安裝高度的楔形塊。

具體地，所述橫梁為四根，四根所述橫梁的一端均勻分布于所述反力座的外周四角，四根所述橫梁的另一端均勻分布于所述試驗土槽框架的外周四角。所述橫梁優選為鋼條或鋼管。

本發明的有益效果在于：

本裝置能夠為模型盾構機的始發提供反力，反力通過橫桿傳遞給試驗土槽框架，從而實現反力自平衡。模型試驗中不需要修筑反力墻，一方面減小試驗設備占用場地空間，節約試驗經費，另一方面可以為模型盾構機始發提供導向，確保始發方向與擬建隧道孔洞軸向一致，避免盾構姿態發生變化。另外，導軌在承受模型盾構機的重力并為其導向的同時，為始發過程中負環管片的拼裝提供了支撐平臺，使用方便。