一種用于建造地下建筑物或構筑物的可連續(xù)推進的盾構機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隧道挖掘機械，特別涉及一種用于建造地下建(構)筑物的可連續(xù)推進的盾構機。
【背景技術】
[0002]由于盾構法機械化程度高、技術成熟、對地層擾動較小，目前它已經成為城市隧道，尤其是地鐵隧道開挖的主要方法。經過十幾年的發(fā)展，盾構技術已經有了長足的進展，但是其核心理念并沒有革命性的改變。目前，盾構的推進流程基本如下:千斤頂推進刀盤向前開挖，推進行程大于一環(huán)襯砌寬度后，油缸縮回并進行管片拼裝，然后千斤頂頂在新一環(huán)管片上重復前面的流程，如此往復完成隧道開挖。在管片拼裝的這段時間，由于千斤頂沒有管片作為支撐，故盾構推進處于暫停狀態(tài)。目前的施工工藝要求盾構推進必須每隔一段時間就要停止，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)明一種新型盾構機，對目前的推進模式進行革命性的改進，使其能夠充分利用盾構機的性能，實現(xiàn)管片拼裝與盾構推進同步進行，最大程度地提高施工效率，縮短工期。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于建造地下建筑物或構筑物的可連續(xù)推進的盾構機，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，使盾構推進一直有千斤頂反力作用點，實現(xiàn)盾構機的連續(xù)推進作業(yè)。
[0004]本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的:一種用于建造地下建筑物或構筑物的可連續(xù)推進的盾構機，包括、千斤頂、鋼環(huán)、管片、刀盤和盾構殼體，盾構殼體前端刀盤設置，在盾構殼體內沿其圓周方向即沿襯砌周長均布有千斤頂，所述千斤頂采用獨立或聯(lián)運控制，所述千斤頂可在連續(xù)推進模塊和傳統(tǒng)推進模式間進行切換；刀盤后方與千斤頂之間設置鋼環(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，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，且外弧長大于內弧長，B型管片亦為梯形管片，且外弧長小于內弧長；所述千斤頂行程需大于2倍管片寬度；當盾構機前進I倍管片寬度以上的距離時，進行A型管片的拼裝，再此之前需收回對應位置的千斤頂；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，同時收回其他千斤頂，進行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，保證任何時刻都有一半數(shù)量的千斤頂提供推進力，保證盾構推進的連續(xù)不間斷。
[0005]本發(fā)明中，根據(jù)設計要求，可進行通縫拼裝或錯縫拼裝，此時需對千斤頂控制做出相應的調整。
[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型管片中部預留注漿孔。
[0007]根據(jù)上述技術方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1.每個千斤頂都能夠獨立/聯(lián)動控制，本發(fā)明可在連續(xù)推進和傳統(tǒng)推進兩種模式間自由切換，在隧道轉彎、穿越建構筑物等有特殊要求的區(qū)段，可選擇最合適的推進模式。
[0008]2.在連續(xù)推進模式下，一半的千斤頂用來提供推進頂力，另一半油缸縮回進行管片拼裝，如此往復，實現(xiàn)盾構的連續(xù)推進，大大提高施工效率；
3.通過在刀盤后方設置剛性鋼環(huán)，可在推進時使用一半數(shù)量的千斤頂仍獲得較均勻的推進力，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。
[0009]5.可通過一組過渡管片，調整縱向手孔位置，使得改進的管片可以與傳統(tǒng)管片進行銜接，故仍可利用原有的特殊管片(如轉彎環(huán)等)進行施工，降低管片設計成本。
【附圖說明】
[0010]圖1為可連續(xù)推進盾構機示意圖；
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型管片結構示意圖；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型管片結構示意圖；其中:(a)為剖面圖，(b)為平面圖；
圖8為盾構連續(xù)推進流程圖。
[0011]圖中標號: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為盾構殼體，7為管片縱向手孔，8為管片環(huán)向手孔，9為預留注漿孔。
【具體實施方式】
[0012]下面通過實施例結合附圖進一步說明本發(fā)明。
[0013]實施例:如圖1和圖2所不，本發(fā)明的可連續(xù)盾構機包括:盾構殼體6，位于盾構殼體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，盾構機沿襯砌周長均勻布置有千斤頂1，每個千斤頂I均可以獨立或聯(lián)動控制，千斤頂I行程需大于2倍環(huán)寬，以保證連續(xù)推進作業(yè)要求。推進過程中，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構示意圖。A型管片為梯形管片，且管片外側弧長大于內側弧長，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構示意圖。B型管片為梯形管片，且管片外側弧長小于內側弧長，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，管片中心預留注漿孔9。
[0018]如圖8所示，為可連續(xù)推進盾構機工作流程圖。一個工作循環(huán)的具體流程如下:
①盾構機向前推進，千斤頂行程大于I倍環(huán)寬，收回A型管片對應位置的千斤頂，進行A型管片的拼裝。每拼裝好一片A型管片，相應位置的千斤頂推出，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機前進，同時收回B型管片對應位置的千斤頂，進行B型管片拼裝。每拼裝好一片B型管片，相應位置的千斤頂推出，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I倍環(huán)寬以上的距離，同時壓緊新拼裝好的管片；
④縮回A型管片對應位置的千斤頂(如需錯縫拼裝，則相對于上一環(huán)轉動一定角度)，進行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機前進，同時收回B型管片對應位置的千斤頂，進行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I倍環(huán)寬以上的距離，同時壓緊新拼裝好的管片，回到步驟①的狀態(tài)。
【主權項】
1.用于建造地下建筑物或構筑物的可連續(xù)推進的盾構機，包括、千斤頂、鋼環(huán)、管片、刀盤和盾構殼體，盾構殼體前端刀盤設置，其特征在于在盾構殼體內沿其圓周方向即沿襯砌周長均布有千斤頂，所述千斤頂采用獨立或聯(lián)運控制，所述千斤頂可在連續(xù)推進模塊和傳統(tǒng)推進模式間進行切換；刀盤后方與千斤頂之間設置剛性鋼環(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，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，且外弧長大于內弧長，B型管片亦為梯形管片，且外弧長小于內弧長；所述千斤頂行程需大于2倍管片寬度；當盾構機前進I倍管片寬度以上的距離時，進行A型管片的拼裝，再此之前需收回對應位置的千斤頂；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，同時收回其他千斤頂，進行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，保證任何時刻都有一半數(shù)量的千斤頂提供推進力，保證盾構推進的連續(xù)不間斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于建造地下建筑物或構筑物的可連續(xù)推進的盾構機，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筑物的可連續(xù)推進的盾構機，其組成包括盾構機殼，刀盤，刀盤后方的鋼環(huán)，均布在盾構圓周的可獨立/聯(lián)動控制的推進千斤頂。為了達到可連續(xù)推進的目的，隧道管片進行了重新設計：管片分為A、B兩種類型，每環(huán)襯砌由偶數(shù)個管片構成，A、B型管片交替排列。其工作原理是：利用可獨立/聯(lián)動控制的推進千斤頂進行盾構推進，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，同時拼裝B型管片，全部管片拼裝好后重復此過程，以達到連續(xù)推進的目的。
【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】同濟大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月21日