[发明专利]土压平衡矩形合口盾构设备及施工工法

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工设备的技术领域，具体涉及一种土压平衡矩形合口盾构及施工工法。

背景技术

综合管廊是21世纪新型城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一；地下综合管廊的建设，具有节约土地资源，减少城市道路开挖，延长市政管线寿命，提高城市防灾能力等突出优点，将实现道路沿线市政公用管线的统一规划、统一建设、统一管理，做到城市道路地下空间综合开发利用，避免城市道路产生“马路拉链”，对完善区域公用基础设施、服务周边地块开发具有积极意义。

而综合管廊的建设多为矩形断面，施工主要采用明挖法，但其具有破坏环境、对交通、建筑物等地面设施影响大的缺点；而顶管法可以做到非开挖施工，但其也存在顶进距离短，不能转弯、需要的工作井较多的缺点。矩形盾构法具有机械化施工、综合成本较低的等优势，在长距离综合管廊建设中受到越来越多的关注。目前，矩形盾构已开发出多管片双螺旋拼装机形式，但其拼装结构复杂，管片众多造成拼装时间长的缺点。为加快城市综合管廊建设、拓展矩形盾构的类型、节约管片拼装时间，一种结构紧凑、管片可快速拼装的新型矩形盾构机亟需被设计。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种土压平衡矩形合口盾构及施工工法，可以长距离开挖矩形断面并高效完成渣土输送、管片快速拼装等施工工序的隧道掘进机，是提高综合管廊高效建设的隧道设备。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明土压平衡矩形合口盾构机，包括切削系统，还包括驱动系统、盾体系统、排渣系统、管片拼装小车、管片旋转装置、管片运输小车、升降式设备桥和拖车，所述切削系统和驱动系统安装于盾体系统上，切削系统位于盾体系统前端，驱动系统带动切削系统运转，切削系统切削出的泥渣通过排渣系统排出，管片运输小车将管片运输至盾体系统内，通过管片旋转装置进行旋转后，管片拼装小车进行管片安装，所述升降式设备桥一端与盾体系统相连接，另一端与拖车相连，所述升降式设备桥在管片拼装小车拼装时进行适应性调整，为管片拼装预留出足够空间。

所述升降式设备桥包括第一油缸、导轨柱、滑轨、动滑轮、导链、升降梁，所述第一油缸筒体与导轨柱相连，油缸杆与滑轨相连，油缸杆可带动滑轨在导轨柱内上下移动；所述升降梁两端布置有导轮，导轮安装于滑轨内可上下移动，升降梁两侧设置有悬挂排浆管、线缆和支架；动滑轮固定于滑轨上侧，导链绕过动滑轮一端连接第一油缸筒体，导链另一端连接升降梁导轮，在油缸带动滑轨移动一倍位移时，实现导链被动提升或下放升降梁二倍位移，升降式设备桥为后配套多节拖车提供牵引力的同时，为管片旋转腾出空间，并节省管片拼装时管线拆除的时间。

所述切削系统包括七个辐条式刀盘，七个刀盘分为大中小三个型号，大号刀盘的数量为一个，中号刀盘的数量为四个，小号刀盘的数量为两个，七个刀盘呈平行轴式三个在前四个在后的方式布置，其中大号刀盘和两个中号刀盘在前，其余刀盘在后，刀盘布置形式适用于长宽比x较大的矩形截面工况，具体在3:2＜x＜2:1范围内。

所述盾体系统的截面呈矩形，盾体系统包括前盾、中盾、尾盾、纠偏油缸、拖拽油缸和顶推油缸，前盾、中盾和尾盾前后设置，前盾与中盾之间通过纠偏油缸连接，中盾与尾盾之间采用拖拽油缸连接。

所述前盾包括前盾前和前盾后，前盾前和前盾后通过螺栓紧联接；所述中盾包括中盾前和中盾后，中盾前和中盾后通过螺栓松联接，在中盾上还布置有主顶油缸顶推支座和升降设备桥固定座。

所述尾盾包括上下布置的顶推油缸支架，上下布置的两个顶推油缸支架之间预留出上下管片拼装空间，在盾体下部布置有尾盾移动踏板，满足管片运输通过和拼装。

在尾盾移动踏板上部设置有运输轨道，在尾盾移动踏板中间留有旋转油缸升降孔，尾盾移动踏板后端部与顶推油缸连接，尾盾移动踏板可在顶推油缸的作用下在固定底板上沿隧道轴线方向前后移动。

所述排渣系统包括螺旋输送机和渣土输送泵，螺旋输送机和渣土输送泵相协调配合实现隧道内渣土长距离输送；所述螺旋输送机为轴式螺旋输送机；所述渣土输送泵为三套筒式油缸打土泵，用于将渣土泵送至后配套拖车尾部的渣车，实现隧道内渣土长距离输送。

所述管片运输小车为螺栓连接管片式轮对组，所述管片旋转装置用于对管片进行姿态调整，所述管片拼装小车为液压驱动，用于实现管片的抓举、顶升、微调等拼装动作。

本发明一种土压平衡矩形合口盾构机的管片拼装方法，其特征在于：所述管片拼装方法具体为：

a.下管片拼装：

升降式设备桥升至最高位置；

尾盾移动踏板伸出至最后端；