[發(fā)明專利]能小角度翻轉(zhuǎn)且快速拼裝矩形管片的矩形盾構(gòu)及拼裝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410506852.8
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104314590B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建斌;賈連輝;范磊;董艷萍;王小濤;龔?fù)⒚?/a>;陳世友
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D11/40
• 分類號: E21D11/40;E21D11/04
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司41125
• 代理人: 張紹琳,鄭園

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隧道施工設(shè)備及使用方法，尤其是能小角度翻轉(zhuǎn)且快速拼裝矩形管片的矩形盾構(gòu)及拼裝方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定地增長，城市化進程的進一步加快以及環(huán)境保護意識的增強，我國的地下管線的需求量也在逐年增加。盾構(gòu)技術(shù)不用大量拆遷，不用開挖地面，地面上無噪音、無塵土、不擾民，而且全部采用自動化控制，工程進度較快，因此，是一種即可減少工程污染，節(jié)約工程投資，廣泛應(yīng)用于未來城市的地鐵隧道、地下管道、防澇排污管道、電力管道等工程項目的施工技術(shù)。

矩形斷面隧道相對于圓形斷面隧道有著空間利用率高的特點，必為隧道施工應(yīng)用中的發(fā)展趨勢之一。而矩形管片在已開挖面的拼裝模式是制約矩形盾構(gòu)施工技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸。傳統(tǒng)的圓形盾構(gòu)管片拼裝模式為：圓形管片通常為等分1/6或1/8圓周，占據(jù)運送空間小，以圓形回轉(zhuǎn)運動為基礎(chǔ)，輔之其他5個自由度進行調(diào)節(jié)安裝，螺旋輸送機從此管片安裝機中間穿過，并將渣土運送到皮帶機上。矩形斷面由于沒有圓形斷面承載土壓時的拱橋效應(yīng)，故上下底邊承受彎矩最大區(qū)域不宜為管片拼接節(jié)點，不能類似于圓形劃分多份；同時，管片必須在已架設(shè)隧道內(nèi)自由運輸，若在矩形管節(jié)左右側(cè)邊上布置拼接節(jié)點，則該管片在已開挖所圍空間內(nèi)翻轉(zhuǎn)不能滿足，若強行滿足翻轉(zhuǎn)空間，則掘進裝置超挖面積又過大而造成工程造價過高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超挖斷面面積合理，能小角度翻轉(zhuǎn)且快速拼裝矩形管片的矩形盾構(gòu)的矩形盾構(gòu)設(shè)備，矩形盾構(gòu)的管片能在盾體內(nèi)小角度翻轉(zhuǎn)，使管片拼裝機械化程度高，施工安全高效。

本發(fā)明能小角度翻轉(zhuǎn)且快速拼裝矩形管片的矩形盾構(gòu)的矩形盾構(gòu)設(shè)備所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明能小角度翻轉(zhuǎn)且快速拼裝矩形管片的矩形盾構(gòu)，包括護盾結(jié)構(gòu)，在護盾結(jié)構(gòu)前端設(shè)置有掘進裝置，在護盾結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有排渣系統(tǒng)和管片拼裝系統(tǒng)，在護盾結(jié)構(gòu)后部設(shè)置的后配套系統(tǒng)，所述管片拼裝系統(tǒng)，包括兩種矩形管節(jié)、多功能小車一、多功能小車二、抓舉裝置和活動軌道；多功能小車一和多功能小車二可沿著活動軌道對矩形管節(jié)進行運輸，并通過抓舉裝置進行翻轉(zhuǎn)拼裝。掘進裝置用于矩形開挖面的掘進及渣土攪拌改良，排渣系統(tǒng)用于配合掘進裝置將渣土排出盾體外，護盾結(jié)構(gòu)用于支撐整個盾體。每個矩形管節(jié)均由兩個管片拼合而成，通過設(shè)置管片拼裝系統(tǒng)，多功能小車一和多功能小車二對矩形管節(jié)的管片通過后配套系統(tǒng)運輸至活動軌道，再通過位于活動軌道前方的抓舉裝置對管片進行角度調(diào)節(jié)，抓舉裝置可將管片進行六個自由度的調(diào)節(jié)，操作靈活準確，活動軌道由控制油缸伸縮并可依工況變換移動位置，多功能小車一和多功能小車二能夠精準舉升和小角度旋轉(zhuǎn)管片，配合抓舉裝置輔助完成管片的拼裝工作。通過這種方式，使得管片可以在護盾結(jié)構(gòu)內(nèi)進行小角度翻轉(zhuǎn)進行拼裝，拼裝速度快，機械化程度高。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，每個矩形管節(jié)是由上底邊、下底邊、左側(cè)邊、右側(cè)邊四個條邊組成的呈環(huán)狀矩形，且四條邊的直角拐點處采用圓角過渡，在每個矩形管節(jié)左側(cè)邊和右側(cè)邊的厚度方向上各設(shè)置有一個不等邊倒角，所述兩個不等邊倒角關(guān)于整個管節(jié)的重心點中心對稱。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述矩形管節(jié)分為A形矩形管節(jié)和B形矩形管節(jié)，所述A形矩形管節(jié)是由在矩形管節(jié)左右側(cè)邊上橫向截斷而產(chǎn)生的正U形管片一和倒U形管片一組成，正U形管片一和倒U形管片一在高度方向上有高度差；所述B形矩形管節(jié)是由在矩形管節(jié)左右側(cè)邊上橫向截斷產(chǎn)生的正U形管片二和倒U形管片二組成，且正U形管片二和倒U形管片二的高度差絕對值與正U形管片一和倒U形管片一高度差絕對值相等；即正U形管片一與正U形管片二外形近似而高度不同，倒U形管片一與倒U形管片二外形近似而高度不同；在四種U形管片的重心處均設(shè)置有一個吊裝絲孔，兩側(cè)設(shè)置有若干個縱向手孔，U形開口處設(shè)置有若干個豎向手孔，兩種手孔均通過螺栓連接；A形矩形管節(jié)和B形矩形管節(jié)沿隧道鋪設(shè)方向交錯鋪設(shè)，四種U形管片均繼承了矩形管節(jié)的不等邊倒角特性。所述矩形管節(jié)的上底邊可起拱，矩形管節(jié)的每個不等邊倒角所成斜邊與隧道架設(shè)方向成α角。通過A形矩形管節(jié)和B形矩形管節(jié)交錯鋪設(shè)的方式使管節(jié)整體的受力好，支撐穩(wěn)固。

本發(fā)明能小角度翻轉(zhuǎn)且快速拼裝矩形管片的矩形盾構(gòu)的拼裝方法如下：

a、將正U形管片一放置到多功能小車二上，且正U形管片一的橫截面與隧道架設(shè)方向平行；

b、當多功能小車二將正U形管片一從隧道后方將運輸于隧道前方后，多功能小車二小幅舉升正U形管片一并逆時針旋轉(zhuǎn)90°，正U形管片一的橫截面由原來的與隧道架設(shè)方向平行變?yōu)榇怪保?/p>