申请/专利权人：粤水电轨道交通建设有限公司

申请日：2017-10-16

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN107575239B

主分类号：E21D9/06

分类号：E21D9/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2018.02.06#实质审查的生效;2018.01.12#公开

摘要：一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，包括始发台架、反力架、水平支撑和基准环，始发台架固定在始发井底板上，始发台架的两侧分别固定有侧纵梁，两侧的侧纵梁上各设有至少一列定位螺孔，反力架通过螺栓分别与两侧的侧纵梁上任意的定位螺孔连接，使反力架垂直地可拆卸地固定在两侧的侧纵梁上，反力架上固定有异形环板，基准环留有间距地设在反力架的前方，水平支撑环向均布在反力架和基准环之间，且水平支撑环的两端分别固定在异形环板和基准环上，使反力架、水平支撑和基准环之间形成一个整体。本发明无需拼装负环管片，节省施工成本和工期，且能够在狭小空间中能够为盾构材料及出土提供足够的作业空间。

主权项：1.一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，包括始发台架、反力架、水平支撑和基准环，其特征在于：所述始发台架固定在始发井底板上，所述始发台架的两侧分别固定有沿着始发台架方向设置的侧纵梁，两侧的侧纵梁上各设有至少一列沿着侧纵梁方向设置的定位螺孔，所述反力架通过螺栓分别与两侧的侧纵梁上任意的定位螺孔连接，使反力架垂直地可拆卸地固定在两侧的侧纵梁上，所述反力架上固定有异形环板，所述基准环留有间距地设在反力架的前方，所述水平支撑环向均布在反力架和基准环之间，且水平支撑环的两端分别固定在异形环板和基准环上，使反力架、水平支撑和基准环之间形成一个整体。

全文数据：一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置技术领域[0001]本发明涉及到一种盾构法隧道施工技术领域的装置，尤其涉及到一种用于狭小空间中盾构始发的移动式盾构始发装置。背景技术[0002]目前，盾构工法已在地铁隧道、引水、供水隧道、电力隧道等隧道施工领域中占据主导地位，得到了广泛的应用。视始发场地大小，盾构可采用整体或者分体始发，但无论采用何种方式始发，均需要一种能为盾构机掘进提供足够反力的装置，盾构始发装置是盾构始发的先决条件。[0003]目前，盾构施工广泛采用固定式反力架加拼装负环管片的组合作为盾构始发装置。反力架固定，盾构机每向前推进一个单元距离，即在反力架与盾构机之间拼装一环负环管片，负环管片组的后端面紧贴反力架，前端面紧贴盾构机的千斤顶，通过负环管片组和反力架为盾构机提供足够的反推力，使盾构机向前推进。如此循环，保证盾构机的顺利始发。当盾构机掘进至一定距离后，盾壳与地层摩擦力满足盾构推力，盾构始发装置不再传递盾构推力后，再拆除盾构始发装置，即拆除反力架和负环管片组。[0004]这种盾构始发装置存在一定的局限性：（1需要制作、吊入并安装一定数量的负环管片，并在施工结束又需要将负环管片拆除而吊出，造成了施工成本大、工期长的问题“2负环管片的拼装对场地大小有一定的要求，在狭小场地中虽能满足负环管片的拼装，但场地的限制使得负环管片的施工存有一定的难度，施工效率极大程度降低；（3在狭小场地中，由于负环管片占据极大的空间，影响了盾构材料、土方的吊运及运输，由于空间限制，只能采用卷扬机运送土方，每次土方运输量为1-2方，吊运次数多达17次，效率极低。发明内容[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，其无需拼装负环管片，节省施工成本和工期，且具有一定的灵活性，在狭小空间中能够为盾构材料及出土提供足够的作业空间，提高盾构材料及土方的吊运、运输效率。[0006]为了实现本发明的目的，所采用的技术方案为:一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，包括始发台架、反力架、水平支撑和基准环，其特征在于:所述始发台架固定在始发井底板上，所述始发台架的两侧分别固定有沿着始发台架方向设置的侧纵梁，两侧的侧纵梁上各设有至少一列沿着侧纵梁方向设置的定位螺孔，所述反力架通过螺栓分别与两侧的侧纵梁上任意的定位螺孔连接，使反力架垂直地可拆卸地固定在两侧的侧纵梁上，所述反力架上固定有异形环板，所述基准环留有间距地设在反力架的前方，所述水平支撑环向均布在反力架和基准环之间，且水平支撑环的两端分别固定在异形环板和基准环上，使反力架、水平支撑和基准环之间形成一个整体。[0007]作为本发明的进一步改进，还包括斜撑，所述斜撑的一端固定在反力架上，另一端通过螺栓可拆卸地固定在侧纵梁上。[0008]作为本发明的进一步改进，所述斜撑与始发台架之间的夹角为38度。[0009]作为本发明的进一步改进，所述基准环为圆环形，由上下两部分拼装焊接而成。[0010]作为本发明的进一步改进，所述基准环的底部设有定向行走滑轮，所述定向行走滑轮能够紧贴在盾构机的盾尾内壳面上。[0011]作为本发明的进一步改进，所述始发井底板上设有预埋件，所述始发台架和侧纵梁中的任一者或者两者焊接在预埋件上。[0012]作为本发明的进一步改进，所述预埋件包括连接板和设在连接板底部的至少一组锚固筋，每组锚固筋包括两根锚固筋，所述锚固筋呈J字形，每组的两根锚固筋与连接板之间呈形结构。[0013]作为本发明的进一步改进，还包括马鞍和千斤顶，所述马鞍通过螺栓可拆卸地固定在反力架后方的侧纵梁上，所述千斤顶位于马鞍与反力架之间，所述千斤顶以马鞍为支撑点，推力作用在反力架上。[0014]作为本发明的进一步改进，所述反力架为矩形框架，所述反力架的四个边角处均设有斜连柱，斜连柱与相邻的两边形成三角形结构。[0015]作为本发明的进一步改进，所述水平支撑采用无缝钢管，无缝钢管的两端焊接有法兰，所述水平支撑通过两端的法兰分别固定在异形环板和基准环上。[0016]本发明的有益效果为:本发明通过在始发台架的两侧设置侧纵梁，并在侧纵梁设置至少一列定位螺孔，使反力架通过螺栓可拆卸地固定在侧纵梁上，通过拧紧、松脱螺栓，使反力架能够在侧纵梁上任意变动固定位置。当进行盾构始发时，反力架、水平支撑和基准环形成一个整体为盾构机提供反推力，盾构机的千斤顶作用在基准环上，盾构机利用反推力向前移动，反力架需要根据盾构机的向前移动而沿着侧纵梁向前移动，通过反力架向前移动变换固定位置，水平支撑和基准环随之移动，使得盾构机向前移动后，盾构机的千斤顶仍能够作用在基准环上，从而继续利用反推力向前移动，如此循环，直至完成盾构始发。通过本发明，无需拼装负环管片，免去了负环管片的制造、吊入、拼装、拆除及吊出等工序，从而减少施工成本，节省工期;本发明中，免去了负环管片所占的空间，反力架、水平支撑和基准环可随盾构的移动而移动，即使在狭小空间中，随着反力架、水平支撑和基准环的移动，能够在反力架后方为盾构施工提供一定的作业空间，使有限的空间得到有效的利用，从而具备渣土斗吊土作业条件，能够提高盾构材料及土方运输效率;本发明可减少安全风险点，由于无需拼装负环管片，可减少负环管片吊装风险，此外，由于空间充足，无需使用卷扬机进行吊土，避免卷扬机使用发生碰撞伤人事件。附图说明[0017]图1为本发明整体结构正视图；[0018]图2为本发明整体结构侧视图；[0019]图3为本发明所述反力架与始发台架示意图；[0020]图4为本发明所述始发台架俯视图；[0021]图5为本发明所述异形环板示意图；[0022]图6为本发明所述基准环示意图；[0023]标记说明：1-始发台架、11-侧纵梁、12_定位螺孔、2_反力架、21-斜连柱、22-异形环板、3_斜撑、4-水平支撑、41-法兰、5-基准环、51-定向行走滑轮、6-始发井底板、61-预埋件、62_连接板、63-锚固筋、7-盾构机。具体实施方式[0024]下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步说明。[0025]广州某电力隧道土建工程，始发井结构净空尺寸23*8.4m，深17.5m，盾构机7直径4.36m，盾体长度7•7m，重达约200吨，采用本发明所述的一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置进行盾构始发，具体实施如下：[0026]如图1-6所示，一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，包括始发台架1、反力架2、斜撑3、水平支撑4和基准环5。[0027]始发台架1采用钢结构形式，由长度分别为9m和4m的两节拼装组成，主要用于承受盾构机7的重力和推进时的摩擦力。始发台架1的两侧均固定有沿着始发台架1方向设置的侧纵梁11，侧纵梁11采用钢箱结构，侧纵梁11上设有两列沿着侧纵梁11方向设置的定位螺孔12。[0028]由于盾构机7重达约200吨，所以始发台架1必须具有足够的刚度、强度。在始发井底板6上预埋有12块预埋件61，预埋件61采用钢材料制成，包括连接板62和设在连接板62底部的六组锚固筋63,左右两侧各三组，每组锚固筋63包括两根锚固筋63,锚固筋63呈J字形，每组的两根锚固筋63与连接板62之间呈JI形结构。[0029]始发台架1及侧纵梁11固定在始发井底板6上，并与预埋件61有效焊接，通过预埋件61提供足够的锚固力及抵抗水平剪切力，避免盾构推进时移动式盾构始发装置整体往后移及上浮。[0030]始发台架1及侧纵梁11在盾构机7下井组装前下井定位安装并加固好，始发台架1各构件之间的连接，以及始发台架1与侧纵梁11间的连接均采用M24,强度为8.8级高强度螺栓，螺孔孔径均大于螺栓2mm。[0031]反力架2为矩形框架，由顶部的上梁、两侧的立柱和底部的下梁组成，反力架2的四个边角处均设有斜连柱21，斜连柱21与相邻的两边形成三角形结构，利用三角形的稳定性，可以提高反力架2的支撑效果。[0032]反力架2通过螺栓分别与两侧的侧纵梁11上任意的定位螺孔12连接，使反力架2垂直地可拆卸地固定在两侧的侧纵梁11上，反力架2的固定位置根据盾构机7的推进位置而进行改变。[0033]为保证反力架2受力均匀，保证反力架2的端面平整及整体性，在反力架2上固定异形环板22，使传递的推力先作用于异形环板22上，再传递至反力架2上。[0034]反力架2安装前，需要求始发台架1精确定位，并经计算复核，以保证反力架2的纵向位置在零环砼管片拆除后浇注洞门时，满足洞门的结构尺寸和连接要求以及支撑的稳定性。[0035]反力架2各构件在地面拼装好后，用龙门吊入始发井中与侧纵梁11对接，反力架2之间各构件连接螺栓采用似4,反力架2与侧纵梁11之间的连接螺栓采用M30,强度为10.9S级钢结构高强度螺栓，螺孔孔径均大于螺栓2mm。[0036]为了保证盾构机7始发姿态，在安装反力架2和始发台架1时，需确保始发台架丄定位安装左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5ram之内，上下偏差控制在±l〇mm之内，以便控制反力架2的安装精度。始发台架1水平轴线的垂直方向与反力架2的夹角±2%〇，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差2%。，水平偏差±3%〇。[0037]斜撑3为反力架2提供后座反力，保证盾构机7向前掘进所需的推力，斜撑3采用H型钢I40b三拼组成，在反力架2后部设置两道。斜撑3与始发台架1之间的夹角为38度。斜撑3的一端固定在反力架2上，另一端通过螺栓可拆卸地固定在侧纵梁11上，斜撑3的固定位置随反力架2的变化而变化。[0038]基准环5留有间距地设在反力架2的前方，为圆环形，由上下两半部分拼装焊接而成，底部两侧设有定向行走滑轮51，定向行走滑轮51能够紧贴在盾构机7的盾尾内壳面上，便于基准环5在盾尾内壳面上行走并起支撑作用。[0039]基准环5安装时，先将上下半两部分用龙门吊下至井底，并将下半部分安装并移动至盾尾内用槽钢固定;然后在盾尾1点位、11点位上焊接两个吊耳，用两个2T的手拉葫芦将基准环5的上半部分吊起并与下半部分拼装焊接。基准环5采用上下两半部分组成，便于运输和组装。[0040]水平支撑4为基准环5与反力架2之间的传力连接构件，水平支撑4采用长度为1.84m、巾219_、厚2cm的无缝钢管，无缝钢管的两端焊接有法兰41。水平支撑4共14根，环向均匀分布在反力架2和基准环5之间，且水平支撑4通过两端的法兰41分别固定在异形环板22和基准环5上，使反力架2、水平支撑4和基准环5之间形成一个整体。[0041]盾构始发过程中，盾构机7的千斤顶作用在基准环5上，通过移动式盾构始发装置的反推力推动盾构机7前移。基准环5受到的推力通过水平支撑4传递至异形环板22,随之传递至反力架2,然后由斜撑3传递至侧纵梁11及始发台架1上，最后传递至始发井底板6。侧纵梁11为钢箱结构，与始发井底板6接触面积大，能够将力由集中荷载转化为面荷载，减弱传递至始发井底板6的力。[0042]盾构掘进过程中，反力架2需要根据盾构机7的前移而沿着侧纵梁11向前移动，可通过多种方式施加外力使反力架2向前移动。本实施例中，通过马鞍和千斤顶（图中未标示）使反力架2向前移动，马鞍通过螺栓可拆卸地固定在反力架2后方的侧纵梁11上，千斤顶位于马鞍与反力架2之间，千斤顶以马鞍为支撑点，推力作用在反力架2上，从而将反力架2向前推动一个单元，随后变动马鞍的固定位置，将马鞍向前移一个单元，然后固定，再次通过千斤顶将反力架2推动，如此往复，实现反力架2的移动。[0043]该广州电力隧道土建工程中，始发井长度23m，仅满足盾构机7、连接桥及8#台车摆放。在始发初期，盾构机7进入围护结构地下连续墙，掘进推力达5〇〇t，油缸千斤顶作用在基准环5上，为盾构机7掘进提供足够的反推力。[0044]在进行盾构始发时，盾构机7每前移lm，移动式盾构始发装置跟着移动lm，具体操作如下：一、盾构机7的千斤顶作用在基准环5上，盾构机7受到反推力进尺lm;二、收缩盾构机7千斤顶油缸;三、解除反力架2、斜撑3与始发台架1之间的螺栓；四、伸长作用在反力架2上的千斤顶，使反力架2前移lm，斜撑3、水平支撑4和基准环5随之前移lm，基准环5与盾构机7的千斤顶有效对顶，移动就位;五、下一回合进尺。如此循环，直至完成盾构始发。在上述步骤中，盾构机7表面焊接牛腿与始发台架1有效固定，防止盾构机7后退。反力架2移动完成后，拆卸马鞍及千斤顶，将两者前移后固定，以便于下一次反力架2的移动。[0045]移动式盾构始发装置移动至洞口位置时停止移动，螺栓固定反力架2，为盾构掘进提供固定反力。此时，通过移动式盾构始发装置的移动，为工作井提供了8m有效作业空间，渣土通过8#台车皮带输送至台车尾部，经过溜槽流入渣土斗，采用25t龙门吊侧方吊土，每斗容量6方，4次完成1环渣土量吊运。当盾构机7进入土体15m后，始发井满足电机车与运送小车作业空间，采用电机车运送材料及渣土。提高渣土及管片等材料运输效率，减少了施工安全风险点，保证盾构机7掘进至少4环天，缩短了盾构始发时间。[0046]综上所述，本发明已如说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本发明能达到其所预期之目的，实用性价值乃毋庸置疑。以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

权利要求：K一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，包括始发台架、反力架、水平支撑和基准环，其特征在于:所述始发台架固定在始发井底板上，所述始发台架的两侧分别固定有沿着始发台架方向设置的侧纵梁，两侧的侧纵梁上各设有至少一列沿着侧纵梁方向设置的定位螺孔，所述反力架通过螺栓分别与两侧的侧纵梁上任意的定位螺孔连接，使反力架垂直地可拆卸地固定在两侧的侧纵梁上，所述反力架上固定有异形环板，所述基准环留有间距地设在反力架的前方，所述水平支撑环向均布在反力架和基准环之间，且水平支撑环的两端分别固定在异形环板和基准环上，使反力架、水平支撑和基准环之间形成一个整体。2.根据权利要求1所述的一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，其特征在于:还包括斜撑，所述斜撑的一端固定在反力架上，另一端通过螺栓可拆卸地固定在侧纵梁上。3.根据权利要求2所述的一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，其特征在于:所述斜撑与始发台架之间的夹角为38度。4.根据权利要求1所述的一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，其特征在于:所述基准环为圆环形，由上下两部分拼装焊接而成。、^5.根据权利要求1所述的一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，其特征在于:所述基准环的底部设有定向行走滑轮，所述定向行走滑轮能够紧贴在盾构机的盾尾内壳面上。、6.根据权利要求1所述的一'种用于狭小空间的移动式盾构知发装置，其特征在于:所述始发井底板上设有预埋件，所述始发台架和侧纵梁中的任一者或者两者焊接在预埋件上。、7.根据权利要求6所述的一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，其特征在于:所述预埋件包括连接板和设在连接板底部的至少一组锚固筋，每组锚固筋包括两根锚固筋，所述锚固筋呈J字形，每组的两根锚固筋与连接板之间呈51形结构。、8.根据权利要求1所述的一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，其特征在于:还包括马鞍和千斤顶，所述马鞍通过螺栓可拆卸地固定在反力架后方的侧纵梁上，所述千斤顶位于马鞍与反力架之间，所述千斤顶以马鞍为支撑点，推力作用在f力架上。、、9.根据权利要求1所述的一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，其特征在于:所^反力架为矩形框架，所述反力架的四个边角处均设有斜连柱，斜连柱与相邻的两边形成三角形结构。_10.根据权利要求1所述的一种用于狭小空间的移动式盾构始发装置，其特征在于:所述水平支撑采用无缝钢管，无缝钢管的两端焊接有法兰，所述水平支撑通过两端的法兰分别固定在异形环板和基准环上。

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