專利名稱：一種組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)機，特別是涉及一種組合式框架盾構(gòu)機，主要運用于土建工程領(lǐng)域的地下框架橋(涵)工程施工，本發(fā)明還涉及該組合式框架盾構(gòu)機的施工方法。
背景技術(shù)：
在基建工程領(lǐng)域，特別是 在公路建筑和鐵路建筑及城市道路建設領(lǐng)域，新建公路、鐵路、城市道路下穿既有公路、鐵路及城市道路一般采用框架頂進的施工方法。當被頂進施工的構(gòu)筑物較大，而被頂進構(gòu)筑物上方覆蓋層較薄時，下穿鐵路時一般采取便橋架空開挖頂進；下穿公路時一般采取封停半幅公路進行明挖施工，這極大的干擾了既有交通設施的運營，妨礙了交通。為解決這一問題，盾構(gòu)技術(shù)得到了重視。近年來，管棚法和橋式盾構(gòu)法在部分地方得到采用，框架橋的暗挖頂進方法取得了一定的成功，但仍然存在很多不足，主要體現(xiàn)在以下方面管棚法頂進施工主要是在頂進框架橋上方覆蓋體內(nèi)預先布設管棚，以固結(jié)頂進構(gòu)筑物上方覆蓋層土體，由于管棚鉆進方向不可能做到緊貼頂進構(gòu)筑物的頂部，極易造成管棚下部土體崩塌，從而造成覆蓋體下沉嚴重，致使上部既有構(gòu)筑物破壞。失去其暗挖頂進的應有效果。橋式拖板盾構(gòu)法施工是通過在盾構(gòu)、頂進構(gòu)筑物頂層和上部覆蓋物(覆蓋土層)中依次將滑板拖入，隨著頂進的延長，滑板阻力逐步增加，因此，此方法的頂進長度有限、一般一層滑板的拉入長度在十幾米，而采用多塊滑板時，由于上方滑板的抽拉，又容易致使上方既有構(gòu)筑物增加下沉量。因此多層拖板不可能無限制增加，這也限制了框架橋(涵)的頂進長度。另一個問題是當上方覆蓋物為巖石時，由于巖石咬合致使摩擦阻力增加，以至于造成滑板無法在盾構(gòu)、頂進構(gòu)筑物頂層與上部覆蓋物(土層)中拉動，造成無法補救的斷板現(xiàn)象，從而限制了該技術(shù)的運用。再就是該橋式盾構(gòu)的立柱桿系采用四邊形現(xiàn)場焊接，由于四邊形為非靜定結(jié)構(gòu)，在頂進過程中支架結(jié)構(gòu)具有一定的柔性，這不利于頂進方向的控制，不利于框架橋頂進后既有路面的工后沉降控制。根據(jù)以往的施工情況，其工后沉降一般在70mm至200mm之間,最小的工后沉降為17mm,僅一次。因此,運用橋式盾構(gòu)不容易控制構(gòu)筑物頂進后對既有設備的工后沉降控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種頂進不受構(gòu)筑物長度和巖石地質(zhì)限制，頂進長度長，摩擦阻力小，不會產(chǎn)生斷板現(xiàn)象的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種該組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機的施工方法。為了解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機，包括框架和設在所述的框架上的多個子盾構(gòu)，每個所述的子盾構(gòu)包括子盾構(gòu)伸縮框、掘進刀和伸縮動力，包括一個設于需頂進構(gòu)筑物及盾構(gòu)頂進端的既有構(gòu)筑物或路基邊坡上的滑板尾部固定體，每個所述的子盾構(gòu)伸縮框的內(nèi)側(cè)安裝有處于所述的掘進刀的后下方的滑板卷筒，每個所述的子盾構(gòu)均設有一條滑板，每條所述的滑板從所述的框架內(nèi)繞過所述的滑板卷筒后所述的滑板的尾部固定在所述的滑板尾部固定體上。在所述的框架上設有將潤滑脂涂布于所述的滑板下方的潤滑脂涂布器。在需頂進構(gòu)筑物頂部安裝有減阻滑板。所述的減阻滑板為扁鋼、鋼板或四氟板。在所述的框架上設有滑板焊接架。所述的滑板卷筒采用可調(diào)軸承座安裝于所述的子盾構(gòu)伸縮框9前部內(nèi)側(cè)的所述的掘進刀的后下方。在所述的框架上設有與所述的滑板對應傳動的滑板導向槽。為了解決第二個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的使用組合式框架盾構(gòu)機的施工方法，首先預制構(gòu)筑物和安裝組合式框架盾構(gòu)機，試頂無問題后即進行構(gòu)筑物頂進，子盾構(gòu)入土后，將滑板固接于滑板尾部固定體上，然后，依次子盾構(gòu)循環(huán)頂進，在頂進到快出洞時，適當減小子盾構(gòu)每次的循環(huán)頂進量，并讓前方的土方開挖空間留有一定的空間余量，以避免將前方土體頂裂造成對既有結(jié)構(gòu)物的破壞。采用上述技術(shù)方案的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機及其施工方法，由于采用了滑板仰向定位鋪設于盾構(gòu)、頂進構(gòu)筑物頂層和上部覆蓋物(覆蓋土層)之間，滑板上方與覆蓋物(土體)接觸，滑板下方通過潤滑脂與減阻滑板接觸，由于滑板上方與覆蓋物(土體)接觸的靜摩系數(shù)遠大于滑板下部通過潤滑脂與減阻滑板接觸的摩擦系數(shù)，因此滑板不會隨盾構(gòu)及構(gòu)筑物的頂進而移動?；逖囟軜?gòu)掘進方向的拉應力也不會隨構(gòu)筑物頂進的長度而積累，滑板不容易受到框架橋(涵)頂進時的拉力的破壞。由于滑板從掘進刀后部空間補充，因此理論上不限制滑板鋪設長度。在增加中繼間的情況下，利用頂拉法，其框架橋(涵)的頂進長度不受限制；由于滑板仰向定位卷鋪于盾構(gòu)、頂進構(gòu)筑物頂層和上部覆蓋物(覆蓋土層)之間，滑板不需要在盾構(gòu)、頂進構(gòu)筑物頂層和上部覆蓋物(覆蓋土層)之間多次拉動，最大限度減小了滑板對上部覆蓋物的擾動，從而更有利于減小對覆蓋物上部構(gòu)筑物的損咅和工后沉降的控制。綜上優(yōu)點，使得該發(fā)明能更好的運用于繁忙的公路，鐵路、車站、廣場及城市道路的框架橋(涵)的頂進施工，最大限度減小了框架橋(涵)頂進施工對交通的影響，能廣泛運用于公路、鐵路和城市交通領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明立體示意圖。圖2是本發(fā)明的正面示意圖。圖3是本發(fā)明的俯視圖。圖4是本發(fā)明的滑板鋪設裝置示意圖。圖5是本發(fā)明組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機施工狀態(tài)立面示意圖。圖6是本發(fā)明滑板卷鋪過程狀態(tài)一示意圖。圖7是本發(fā)明滑板卷鋪過程狀態(tài)二示意圖。圖8是本發(fā)明滑板卷鋪過程狀態(tài)三示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體施工方式對本發(fā)明作進一步說明。參見圖I、圖2、圖3和圖4，框架包括墊梁I、組合支架2、主梁3、橫梁4、盾構(gòu)外側(cè)
5、頂板6和支架內(nèi)擋板7，組合支架2可根據(jù)頂進框架橋(涵)的寬度及盾構(gòu)上方載荷情況設置2至多排。墊梁I通過其端部連接板與框架橋(涵)27下部預埋件進行連接，墊梁I底部與構(gòu)筑物底部平齊。墊梁I軸線與框架橋(涵)27頂進軸線平行。組合支架2通過墊梁上部鉸座、連接法蘭及焊接進行連接，豎向安裝于構(gòu)筑物前方端面前方，組合支架2可根據(jù)框架橋(涵)27高度進行組合拼裝；主梁3通過連接法蘭及鉸支座與組合支架2的法蘭及鉸支連接，構(gòu)成單排支架；根據(jù)構(gòu)筑物的寬度和載荷情況可設置2排至多排組合支架。橫梁4安裝于2排至多排主梁3之上，其安裝軸線平行于構(gòu)筑物前方端面。在框架上設有多組子盾構(gòu)，子盾構(gòu)由子盾構(gòu)外架8、子盾構(gòu)伸縮框9、掘進刀10、伸縮動力11組成，子盾構(gòu)外架8、子盾構(gòu)伸縮框9、掘進刀10、伸縮動力11可根據(jù)頂進框架橋(涵)27的寬度組合設置。子盾構(gòu)外架8通過連接墊塊安裝于主梁3前段；子盾構(gòu)伸縮框9安裝于子盾構(gòu)外架8上方滑槽24內(nèi)，子盾構(gòu)伸縮框9在伸縮動力11的帶動下在滑槽24內(nèi)可向前自由伸縮；掘進刀10安裝于子盾構(gòu)伸縮框9前方上部；伸縮動力11安裝于子盾構(gòu)外架8上部滑槽24后部橫梁和子盾構(gòu)伸縮框9的中部橫梁上，伸縮動力11 一般采用液壓油缸。每個子盾構(gòu)伸縮框9的內(nèi)側(cè)安裝有處于掘進10的后下方的滑板卷筒12，每個子盾構(gòu)均設有一條滑板17，每條滑板17從框架內(nèi)繞過滑板卷筒12后滑板17的尾部固定在滑板尾部固定體16上，在框架上設有與滑板17對應傳動的滑板導向槽26，滑板卷筒12、滑板補充焊接架15可根據(jù)子盾構(gòu)數(shù)量設置，滑板卷筒12通過盾構(gòu)伸縮框9前部內(nèi)側(cè)的可調(diào)軸承座25安裝于掘進刀10的后下方，滑板焊接架15安裝于子盾構(gòu)外架8后方的支架上?；逦膊抗潭w16 (可采用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)體)設于需頂進構(gòu)筑物及盾構(gòu)頂進端的既有構(gòu)筑物(路基)邊坡上，其底面高度高于盾構(gòu)的掘進10的頂端。在框架上設有將潤滑脂涂布于滑板17下方的潤滑脂涂布器19，在需頂進構(gòu)筑物頂部安裝有減阻滑板18，減阻滑板18為扁鋼、鋼板或四氟板?；?7、減阻滑板18、潤滑脂涂布器19根據(jù)子盾構(gòu)數(shù)量設置?；?7通過滑板補充焊接架15、潤滑脂涂布器19、滑板導向槽26、滑板卷筒12在伸縮動力11的拉動下，由于滑板17尾部固定在滑板尾部固定體16上，滑板17將從盾構(gòu)體內(nèi)部帶動滑板17定位鋪設于盾構(gòu)頂 板6、減阻滑板18與覆蓋物(土體)之間。同時，潤滑脂涂布器19將潤滑脂涂布于滑板17下方；減阻滑板18安裝于框架橋(涵)27頂部。框架橋(涵)27頂進系統(tǒng)由頂進后座20、頂進動力21、中繼間22組成。中繼間22可根據(jù)需框架橋(涵)27的節(jié)數(shù)多少設置。本發(fā)明的滑板卷鋪過程狀態(tài)如下參見圖6，開挖盾構(gòu)前方土體至點劃線a位置，盾構(gòu)掘進面同步跟進開挖等量距離。此時滑板17尾部已固結(jié)于滑板尾部固結(jié)體16。參見圖7 :伸縮動力11向前推動子盾構(gòu)伸縮框9前方掘進10至前方點劃線a，同步帶動滑板卷筒12向前移動，由于滑板17尾部固結(jié)于滑板尾部固定體16，在滑板卷筒12移動過程中帶動下方的滑板17通過滑板導向槽16、滑板卷筒12將滑板17仰向定位鋪設于盾構(gòu)、框架橋(涵)27頂部與覆蓋土體底部之間。參見圖8，在頂進動力21的作用下，框架橋(涵)27和盾構(gòu)主體向前頂進，子盾構(gòu)伸縮框9、滑板卷筒12、掘進10靜止不動，伸縮動力(油缸)11隨框架橋(涵)27和盾構(gòu)主體頂進由后向前同步收縮，至子盾構(gòu)伸縮框9回到初始收縮狀態(tài)，滑板17完成了一段頂進長度AL的鋪設，盾構(gòu)完成了一個頂進循環(huán)。采用本發(fā)明頂進框架橋(涵)施工方法是首先要在外側(cè)預制框架橋(涵)27，預制框架橋(涵)27時，根據(jù)盾構(gòu)的連接要求，預埋盾構(gòu)連接件，以便于本盾構(gòu)的安裝，在混凝土強度達到設計要求后，即可進行盾構(gòu)的安裝。其安裝步驟為1、墊梁I安裝調(diào)整，2、組合支架2安裝調(diào)整，3、主梁3安裝調(diào)整，4、子盾構(gòu)外架安裝，5、橫梁4安裝調(diào)整，6、頂板6安裝， 7、盾構(gòu)預壓試驗。預壓試驗有問題，對整機結(jié)構(gòu)件進行調(diào)整。預壓試驗滿足要求，則同步進行子盾構(gòu)伸縮框9、外側(cè)擋板5、液壓設備與管路、風水管路的安裝。安裝完成后對整機進行調(diào)試檢查及框架橋(涵)27的試頂。其安裝后的整機狀態(tài)如圖I。試頂無問題后即可進行框架橋(涵)27頂進，參見圖5，子盾構(gòu)入土后，將滑板17固結(jié)與滑板尾部固定體16上，然后，按照圖6、圖7和圖8所述，依次循環(huán)頂進。在頂進到快出洞時，要適當減小每次的循環(huán)頂進量，并讓前方的土方開挖空間留有一定的空間余量，以避免將前方土體頂裂造成對既有結(jié)構(gòu)物的破壞。需要進一步說明的特征如下組合支柱2由多節(jié)單元組合，通過單元的組合來調(diào)整組合支架2的高度，以適應不同的框架橋高度和不同載荷?；?7緊跟掘進刀10后仰向定位鋪設于覆蓋物(土體)與盾構(gòu)頂板6及減阻滑板18之間，滑板17鋪設后無需滑移、拉動，不存在對盾構(gòu)、框架橋(涵)27上方覆蓋物的再次擾動，有利于減小覆蓋物(土體)與頂板6及減阻滑板18之間的空隙，從而有利于減小對覆蓋物和覆蓋物上部構(gòu)筑物的沉降。滑板17通過滑板補充焊接15在盾構(gòu)內(nèi)部空間補充，由于滑板17定位鋪設，不受頂進方向拉力影響，因此滑板17可不限制滑板鋪設長度，可以解決更長構(gòu)筑物頂進的要求。同時，由于滑板17定位鋪設，能滿足巖石，粘土等多種地質(zhì)情況的構(gòu)筑物頂進要求。
權(quán)利要求
1.一種組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機，包括框架和設在所述的框架上的多個子盾構(gòu)，每個所述的子盾構(gòu)包括子盾構(gòu)伸縮框(9)、掘進刀(10)和伸縮動力(11)，其特征是包括一個設于需頂進構(gòu)筑物及盾構(gòu)頂進端的既有構(gòu)筑物或路基邊坡上的滑板尾部固定體(16)，每個所述的子盾構(gòu)伸縮框(9)的內(nèi)側(cè)安裝有處于所述的掘進刀(10)的后下方的滑板卷筒(12)，每個所述的子盾構(gòu)均設有一條滑板(17)，每條所述的滑板(17)從所述的框架內(nèi)繞過所述的滑板卷筒(12)后所述的滑板(17)的尾部固定在所述的滑板尾部固定體(16)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機，其特征是在所述的框架上設有將潤滑脂涂布于所述的滑板(17)下方的潤滑脂涂布器(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機，其特征是在需頂進構(gòu)筑物頂部安裝有減阻滑板(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機，其特征是所述的減阻滑板(18)為扁鋼、鋼板或四氟板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機，其特征是在所述的框架上設有滑板焊接架(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機，其特征是所述的滑板卷筒(12)采用可調(diào)軸承座(25)安裝于所述的子盾構(gòu)伸縮框(9)前部內(nèi)側(cè)的所述的掘進刀(10)的后下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機，其特征是在所述的框架上設有與所述的滑板(17)對應傳動的滑板導向槽(26)。
8.使用權(quán)利要求I所述的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機的施工方法，其特征是首先預制構(gòu)筑物和安裝組合式框架盾構(gòu)機，試頂無問題后即進行構(gòu)筑物頂進，子盾構(gòu)入土后，將滑板(17)固接于滑板尾部固定體(16)上，然后，依次子盾構(gòu)循環(huán)頂進，在頂進到快出洞時，適當減小子盾構(gòu)每次的循環(huán)頂進量，并讓前方的土方開挖空間留有一定的空間余量，以避免將前方土體頂裂造成對既有結(jié)構(gòu)物的破壞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機及其施工方法，包括框架和設在所述的框架上的多個子盾構(gòu)，每個所述的子盾構(gòu)包括子盾構(gòu)伸縮框(9)、掘進刀(10)和伸縮動力(11)，包括一個設于需頂進構(gòu)筑物及盾構(gòu)頂進端的既有構(gòu)筑物或路基邊坡上的滑板尾部固定體(16)，每個所述的子盾構(gòu)伸縮框(9)的內(nèi)側(cè)安裝有處于所述的掘進刀(10)的后下方的滑板卷筒(12)，每個所述的子盾構(gòu)均設有一條滑板(17)，每條所述的滑板(17)從所述的框架內(nèi)繞過所述的滑板卷筒(12)后所述的滑板(17)的尾部固定在所述的滑板尾部固定體(16)上。本發(fā)明是一種頂進不受構(gòu)筑物長度和巖石地質(zhì)限制，頂進長度長，摩擦阻力小，不會產(chǎn)生斷板現(xiàn)象的組合式滑板卷鋪框架盾構(gòu)機及其施工方法。
文檔編號E21D9/06GK102619526SQ20121010345
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者吳飛輪 申請人:吳飛輪, 株洲市明超建筑勞務有限公司, 潘建明, 石杰超