一種用于建造地下建筑物或構(gòu)筑物的可連續(xù)推進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隧道挖掘機(jī)械，特別涉及一種用于建造地下建(構(gòu))筑物的可連續(xù)推進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于盾構(gòu)法機(jī)械化程度高、技術(shù)成熟、對地層擾動較小，目前它已經(jīng)成為城市隧道，尤其是地鐵隧道開挖的主要方法。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，盾構(gòu)技術(shù)已經(jīng)有了長足的進(jìn)展，但是其核心理念并沒有革命性的改變。目前，盾構(gòu)的推進(jìn)流程基本如下:千斤頂推進(jìn)刀盤向前開挖，推進(jìn)行程大于一環(huán)襯砌寬度后，油缸縮回并進(jìn)行管片拼裝，然后千斤頂頂在新一環(huán)管片上重復(fù)前面的流程，如此往復(fù)完成隧道開挖。在管片拼裝的這段時(shí)間，由于千斤頂沒有管片作為支撐，故盾構(gòu)推進(jìn)處于暫停狀態(tài)。目前的施工工藝要求盾構(gòu)推進(jìn)必須每隔一段時(shí)間就要停止，從連續(xù)施工的角度來講，這并不是一種高效的推進(jìn)模式，特別是對于工期要求較高的工程。因此，亟需發(fā)明一種新型盾構(gòu)機(jī)，對目前的推進(jìn)模式進(jìn)行革命性的改進(jìn)，使其能夠充分利用盾構(gòu)機(jī)的性能，實(shí)現(xiàn)管片拼裝與盾構(gòu)推進(jìn)同步進(jìn)行，最大程度地提高施工效率，縮短工期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于建造地下建筑物或構(gòu)筑物的可連續(xù)推進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)，它可以利用管片和千斤頂?shù)暮侠聿贾?，改變管片的拼裝順序，使盾構(gòu)推進(jìn)一直有千斤頂反力作用點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的連續(xù)推進(jìn)作業(yè)。
[0004]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種用于建造地下建筑物或構(gòu)筑物的可連續(xù)推進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)，包括、千斤頂、鋼環(huán)、管片、刀盤和盾構(gòu)殼體，盾構(gòu)殼體前端刀盤設(shè)置，在盾構(gòu)殼體內(nèi)沿其圓周方向即沿襯砌周長均布有千斤頂，所述千斤頂采用獨(dú)立或聯(lián)運(yùn)控制，所述千斤頂可在連續(xù)推進(jìn)模塊和傳統(tǒng)推進(jìn)模式間進(jìn)行切換；刀盤后方與千斤頂之間設(shè)置鋼環(huán)，以使千斤頂能以均勻的推力作用在刀盤上；所述管片分為A型管片和B型管片，每環(huán)襯砌由A型管片和B型管片交替排列組成，總個數(shù)為偶數(shù)，每環(huán)襯砌拼裝時(shí)，先拼裝A型管片，再在A型管片間拼裝B型管片；所述A型管片為梯形管片，且外弧長大于內(nèi)弧長，B型管片亦為梯形管片，且外弧長小于內(nèi)弧長；所述千斤頂行程需大于2倍管片寬度；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)I倍管片寬度以上的距離時(shí)，進(jìn)行A型管片的拼裝，再此之前需收回對應(yīng)位置的千斤頂；每拼裝好一塊A型管片，千斤頂重新頂于該A型管片上，用摩擦力克服重力進(jìn)而穩(wěn)定A型管片位置；全部A型管片拼裝好后，利用頂在A型管片上的千斤頂推動刀盤繼續(xù)前進(jìn)，同時(shí)收回其他千斤頂，進(jìn)行B型管片拼裝，待一環(huán)管片拼裝好后，再開始拼裝下一環(huán)的A型管片，如此往復(fù)，保證任何時(shí)刻都有一半數(shù)量的千斤頂提供推進(jìn)力，保證盾構(gòu)推進(jìn)的連續(xù)不間斷。
[0005]本發(fā)明中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可進(jìn)行通縫拼裝或錯縫拼裝，此時(shí)需對千斤頂控制做出相應(yīng)的調(diào)整。
[0006]本發(fā)明中，所述A型管片和B型管片均沿隧道軸線方向布置有縱向手孔，沿環(huán)向布置有環(huán)向手孔，A型管片和B型管片中部預(yù)留注漿孔。
[0007]根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.每個千斤頂都能夠獨(dú)立/聯(lián)動控制，本發(fā)明可在連續(xù)推進(jìn)和傳統(tǒng)推進(jìn)兩種模式間自由切換，在隧道轉(zhuǎn)彎、穿越建構(gòu)筑物等有特殊要求的區(qū)段，可選擇最合適的推進(jìn)模式。
[0008]2.在連續(xù)推進(jìn)模式下，一半的千斤頂用來提供推進(jìn)頂力，另一半油缸縮回進(jìn)行管片拼裝，如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)的連續(xù)推進(jìn)，大大提高施工效率；
3.通過在刀盤后方設(shè)置剛性鋼環(huán)，可在推進(jìn)時(shí)使用一半數(shù)量的千斤頂仍獲得較均勻的推進(jìn)力，保證開挖面穩(wěn)定；
4.一環(huán)襯砌由偶數(shù)個、兩種類型的梯形管片組成，既能保證連續(xù)推進(jìn)的管片拼裝要求，又簡化了管片的種類，方便大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009]5.可通過一組過渡管片，調(diào)整縱向手孔位置，使得改進(jìn)的管片可以與傳統(tǒng)管片進(jìn)行銜接，故仍可利用原有的特殊管片(如轉(zhuǎn)彎環(huán)等)進(jìn)行施工，降低管片設(shè)計(jì)成本。
【附圖說明】
[0010]圖1為可連續(xù)推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)示意圖；
圖2為鋼環(huán)及千斤頂位置示意圖；
圖3為一環(huán)襯砌分塊不意圖；
圖4為A型管片幾何形狀示意圖；
圖5為A型管片結(jié)構(gòu)示意圖；其中:(a)為剖面圖，(b)為平面圖；
圖6為B型管片幾何形狀示意圖；
圖7為B型管片結(jié)構(gòu)示意圖；其中:(a)為剖面圖，(b)為平面圖；
圖8為盾構(gòu)連續(xù)推進(jìn)流程圖。
[0011]圖中標(biāo)號:1為千斤頂，2為鋼環(huán)，3為A型管片，4為B型管片，5為刀盤，6為盾構(gòu)殼體，7為管片縱向手孔，8為管片環(huán)向手孔，9為預(yù)留注漿孔。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0013]實(shí)施例:如圖1和圖2所不，本發(fā)明的可連續(xù)盾構(gòu)機(jī)包括:盾構(gòu)殼體6，位于盾構(gòu)殼體6前端的刀盤5，位于刀盤5后方和千斤頂之間的鋼環(huán)2，以及千斤頂I。
[0014]如圖1所示，盾構(gòu)機(jī)沿襯砌周長均勻布置有千斤頂1，每個千斤頂I均可以獨(dú)立或聯(lián)動控制，千斤頂I行程需大于2倍環(huán)寬，以保證連續(xù)推進(jìn)作業(yè)要求。推進(jìn)過程中，最少僅有一半數(shù)量的千斤頂工作，位置相對較分散，為使推力均勻作用在刀盤上，在刀盤后設(shè)置剛性鋼環(huán)2。
[0015]如圖3所示，一環(huán)襯砌由偶數(shù)個管片組成，分別為A型管片3和B型管片4共兩種，兩者交替排列組成一整環(huán)。
[0016]如圖4和圖5所示，分別為A型管片的幾何示意圖和結(jié)構(gòu)示意圖。A型管片為梯形管片，且管片外側(cè)弧長大于內(nèi)側(cè)弧長，管片沿隧道軸線方向布置有縱向手孔7，沿環(huán)向布置有環(huán)向手孔8，管片中心預(yù)留注漿孔9。
[0017]如圖6和圖7所示，分別為B型管片的幾何示意圖和結(jié)構(gòu)示意圖。B型管片為梯形管片，且管片外側(cè)弧長小于內(nèi)側(cè)弧長，管片沿隧道軸線方向布置有縱向手孔7，沿環(huán)向布置有環(huán)向手孔8，管片中心預(yù)留注漿孔9。
[0018]如圖8所示，為可連續(xù)推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)工作流程圖。一個工作循環(huán)的具體流程如下:
①盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，千斤頂行程大于I倍環(huán)寬，收回A型管片對應(yīng)位置的千斤頂，進(jìn)行A型管片的拼裝。每拼裝好一片A型管片，相應(yīng)位置的千斤頂推出，將管片頂在已拼裝好的襯砌上，用摩擦力平衡重力以固定管片位置；
②A型管片拼裝好之后，頂在A型管片上的千斤頂開始工作推動盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)，同時(shí)收回B型管片對應(yīng)位置的千斤頂，進(jìn)行B型管片拼裝。每拼裝好一片B型管片，相應(yīng)位置的千斤頂推出，將B型管片頂在已拼裝好的襯砌上，用摩擦力平衡重力以固定管片位置；
③一整環(huán)管片拼裝好之后，全部千斤頂工作推動刀盤向前掘進(jìn)I倍環(huán)寬以上的距離，同時(shí)壓緊新拼裝好的管片；
④縮回A型管片對應(yīng)位置的千斤頂(如需錯縫拼裝，則相對于上一環(huán)轉(zhuǎn)動一定角度)，進(jìn)行A型管片拼裝，要求同步驟①；
⑤A型管片拼裝好之后，頂在A型管片上的千斤頂開始工作推動盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)，同時(shí)收回B型管片對應(yīng)位置的千斤頂，進(jìn)行B型管片拼裝，要求同步驟②；
⑥一整環(huán)管片拼裝好之后，全部千斤頂工作推動刀盤向前掘進(jìn)I倍環(huán)寬以上的距離，同時(shí)壓緊新拼裝好的管片，回到步驟①的狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于建造地下建筑物或構(gòu)筑物的可連續(xù)推進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)，包括、千斤頂、鋼環(huán)、管片、刀盤和盾構(gòu)殼體，盾構(gòu)殼體前端刀盤設(shè)置，其特征在于在盾構(gòu)殼體內(nèi)沿其圓周方向即沿襯砌周長均布有千斤頂，所述千斤頂采用獨(dú)立或聯(lián)運(yùn)控制，所述千斤頂可在連續(xù)推進(jìn)模塊和傳統(tǒng)推進(jìn)模式間進(jìn)行切換；刀盤后方與千斤頂之間設(shè)置剛性鋼環(huán)，以使千斤頂?shù)耐屏δ芫鶆蜃饔迷诘侗P上；所述管片分為A型管片和B型管片，每環(huán)襯砌由A型管片和B型管片交替排列組成，總個數(shù)為偶數(shù)，每環(huán)襯砌拼裝時(shí)，先拼裝A型管片，再在A型管片間拼裝B型管片；所述A型管片為梯形管片，且外弧長大于內(nèi)弧長，B型管片亦為梯形管片，且外弧長小于內(nèi)弧長；所述千斤頂行程需大于2倍管片寬度；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)I倍管片寬度以上的距離時(shí)，進(jìn)行A型管片的拼裝，再此之前需收回對應(yīng)位置的千斤頂；每拼裝好一塊A型管片，千斤頂重新頂于該A型管片上，用摩擦力克服重力進(jìn)而穩(wěn)定A型管片位置；全部A型管片拼裝好后，利用頂在A型管片上的千斤頂推動刀盤繼續(xù)前進(jìn)，同時(shí)收回其他千斤頂，進(jìn)行B型管片拼裝，待一環(huán)管片拼裝好后，再開始拼裝下一環(huán)的A型管片，如此往復(fù)，保證任何時(shí)刻都有一半數(shù)量的千斤頂提供推進(jìn)力，保證盾構(gòu)推進(jìn)的連續(xù)不間斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于建造地下建筑物或構(gòu)筑物的可連續(xù)推進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)，其特征在于所述A型管片和B型管片均沿隧道軸線方向布置有縱向手孔，沿環(huán)向布置有環(huán)向手孔，A型管片和B型管片中部預(yù)留注漿孔。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于建造地下建筑物或構(gòu)筑物的可連續(xù)推進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)，其組成包括盾構(gòu)機(jī)殼，刀盤，刀盤后方的鋼環(huán)，均布在盾構(gòu)圓周的可獨(dú)立/聯(lián)動控制的推進(jìn)千斤頂。為了達(dá)到可連續(xù)推進(jìn)的目的，隧道管片進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)：管片分為A、B兩種類型，每環(huán)襯砌由偶數(shù)個管片構(gòu)成，A、B型管片交替排列。其工作原理是：利用可獨(dú)立/聯(lián)動控制的推進(jìn)千斤頂進(jìn)行盾構(gòu)推進(jìn)，每環(huán)襯砌先拼裝A型管片，然后利用頂在A型管片上的千斤頂提供推力，同時(shí)拼裝B型管片，全部管片拼裝好后重復(fù)此過程，以達(dá)到連續(xù)推進(jìn)的目的。
【IPC分類】E21D9-08, E21D11-08
【公開號】CN104632238
【申請?zhí)枴緾N201510027932
【發(fā)明人】張子新, 李佳宇
【申請人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月21日