一種可變斷面的U形盾構機的製作方法

2023-05-14 22:02:41 1

本實用新型涉及地下綜合管廊施工設備中的U形盾構，具體涉及一種可變斷面的U形盾構機。

背景技術：

所謂地下綜合管廊，是指將兩種以上的城市管線集中設置於同一地下人工空間中所形成的一種現代化、集約化的城市基礎設施，它較好地解決了城市發展過程中馬路反覆刨挖問題，並且能相對集中的管理各種管線，是解決地上空間過密化、實現城市基礎設施功能聚集、創造和諧的城市生態環境的有效途徑。

目前地下綜合管廊的施工設備有盾構、頂管等，但這些設備造價高昂，施工成本較大，且需要針對不同的管廊斷面具體設計。另外還可用明挖工法進行施工，即先對地面進行大面積開挖，在工作面形成後再進行綜合管廊的進一步施工。明挖工法在建設施工的過程中雖然直接成本較低，但對地表的破壞性大，而且施工佔地面積大，僅適用於城市新區的地下綜合管廊建設。

技術實現要素：

本實用新型的發明目的在於克服現有技術中存在的缺陷，從而實現一種可適應不同管廊斷面的，成本適中，且適用於城市老區的地下綜合管廊施工的可變斷面的U形盾構機。

為實現上述發明目的，本實用新型的技術方案是：一種可變斷面的U形盾構機，包括前部盾體、中部盾體、尾部盾體和中部橫撐，所述前部盾體、中部盾體、尾部盾體的橫截面均為U形，前部盾體包括前盾鋼結構、側部伸縮插板和底部推土板，所述側部伸縮插板固定設置於前盾鋼結構的兩側，側部伸縮插板在伸出時圍護土體，保證挖掘機的安全工作，底部推土板鉸接設置於前盾鋼結構的底部，底部推土板可以平整開挖的底面；所述中部盾體包括中盾鋼結構和推進油缸；尾部盾體包括尾盾鋼結構、頂鐵和鉸接油缸；所述前部盾體與中部盾體通過螺栓連接固定，中部盾體與尾部盾體通過鉸接油缸鉸接固定，中部盾體的推進油缸一端鉸接固定於中盾鋼結構上，另一端鉸接固定於尾部盾體的頂鐵上，所述頂鐵活動設置於尾盾鋼結構中；中部橫撐貫穿固定設置於前部盾體、中部盾體和尾部盾體的內側中上部。

作為本實用新型的優選技術方案，所述前盾鋼結構、中盾鋼結構和尾盾鋼結構分別由前盾單元模塊、中盾單元模塊和尾盾單元模塊組成，且前盾單元模塊、中盾單元模塊和尾盾單元模塊的數量分別為Q、Z、W，當Q=Z=W=1時，為單倉盾構，當Q=Z=W=2時，為雙倉盾構，當Q=Z=W=3時，為三倉盾構。

作為本實用新型的優選技術方案，所述中部盾體的推進油缸為4組，且分別固定於中盾鋼結構的上、下、左、右四個面上，每組推進油缸均設置有一個行程傳感器，主要為U形盾構的前進和轉彎提供動力，同時提供管片的壓緊力。

作為本實用新型的優選技術方案，所述鉸接油缸一端鉸接設置於中盾鋼結構後部，鉸接油缸的另一端鉸接設置於尾盾鋼結構前部，所述鉸接油缸分為3組，且分別設置於中部盾體和尾部盾體的兩側和底部，每組鉸接油缸均設置有一個行程傳感器，鉸接油缸可以整體浮動，適應轉彎需求，也可以分組控制伸縮，調整尾盾姿態。

作為本實用新型的優選技術方案，所述頂鐵包括上部滑輪架和下部框架，二者之間通過銷軸連接，所述上部滑輪架滾動設置於尾盾鋼結構中，頂鐵在推進油缸和管片之間起到緩衝作用。

作為本實用新型的優選技術方案，所述中部橫撐是由型鋼和鋼板焊接而成的桁架結構，中部橫撐用於支撐和連接整個盾體，增大整個設備的結構剛性。

作為本實用新型的優選技術方案，中部盾體和尾部盾體接觸部位設置有鉸接密封件。

本實用新型的可變斷面的U形盾構機的工作流程如下：

（1）U形盾構在始發基坑中的組裝。

首先在地面分別組裝好前部盾體、中部盾體、尾部盾體和中部橫撐，然後依次用起重機吊運至基坑中相應位置，之後安裝前部盾體和中部盾體之間的連接螺栓，中部盾體與尾部盾體之間的鉸接油缸，以及中部橫撐與前部盾體和中部盾體之間的連接螺栓。

（2）U形盾構掘進過程。

如圖4所示，在U形盾構的前部，挖掘機從地上向地下逐層開挖，側部伸縮插板也從上向下逐層伸出，圍護兩側的土體。開挖到要求深度後，底部推土板伸出，平整挖掘機開挖出的底面。此時側部伸縮插板和底部推土板的油缸均全部伸出，然後這些油缸保持浮動狀態，推進油缸活塞杆伸出一半的行程，頂推整個U形盾構前進。接著，重複一遍上面的過程。此時推進油缸活塞杆伸出全部的行程，然後控制推進油缸活塞杆全部縮回，頂鐵在回拉推進油缸的作用下緊隨著活塞杆運動，最終遠離管片。接著，在尾部盾體的底面打上墊層，之後用起重機從尾部盾體上方吊運管片，放置在打好的墊層上，而後推進油缸活塞杆伸出，通過頂鐵頂緊在管片上，然後安裝管片之間的連接螺栓，這樣就完成一環管片的拼裝，即完成一環的掘進。

本實用新型的可變斷面的U形盾構機的有益效果：

1.本實用新型的可變斷面的U形盾構機，前盾鋼結構、中盾鋼結構和尾盾鋼結構分別由前盾單元模塊、中盾單元模塊和尾盾單元模塊組成，採用模塊化的設計思路，可以適用於單倉、雙倉、三倉的管廊開挖，從而實現變斷面施工，極大降低了設備成本和變斷面施工成本。

2.本實用新型的可變斷面的U形盾構機，利用該設備進行管廊施工，不僅佔用施工場地面積小，而且可以極大較少開挖土方量，降低對環境的破壞，使得在城市老區內的管廊施工成為可能。

附圖說明

圖1是可變斷面的U形盾構機的結構示意圖；

圖2是圖1的俯視結構示意圖；

圖3是圖1中A-A的剖視結構示意圖；

圖4是可變斷面的U形盾構機施工狀態示意圖。

參見圖1-4：1-前部盾體,101-前盾鋼結構，111-前盾單元模塊，102-側部伸縮插板，103-底部推土板，2-中部盾體，201-中盾鋼結構，211-中盾單元模塊，202-推進油缸，3-尾部盾體，301-尾盾鋼結構，311-尾盾單元模塊，302-頂鐵，321-上部滑輪架，322-下部框架，303-鉸接油缸，4-中部橫撐，5-管片，6-起重鋼絲繩。

具體實施方式

下面結合附圖並通過具體的實施方式對本實用新型的可變斷面的U形盾構機做更加詳細的描述。

實施例1：

本實用新型的可變斷面的U形盾構機，包括前部盾體1、中部盾體2、尾部盾體3和中部橫撐4，所述前部盾體1、中部盾體2、尾部盾體3的橫截面均為U形，前部盾體1包括前盾鋼結構101、側部伸縮插板102和底部推土板103，所述側部伸縮插板102固定設置於前盾鋼結構101的兩側，底部推土板103鉸接設置於前盾鋼結構101的底部，底部推土板103可以平整開挖的底面；所述中部盾體2包括中盾鋼結構201和推進油缸202；尾部盾體3包括尾盾鋼結構301、頂鐵302和鉸接油缸303；所述前部盾體1與中部盾體2通過螺栓連接固定，中部盾體2與尾部盾體3通過鉸接油缸303鉸接固定，中部盾體2的推進油缸202一端鉸接固定於中盾鋼結構201上，另一端鉸接固定於尾部盾體3的頂鐵302上，所述頂鐵302活動設置於尾盾鋼結構301中；中部橫撐貫4穿固定設置於前部盾體1、中部盾體2和尾部盾體3的內側中上部。

所述前盾鋼結構101、中盾鋼結構201和尾盾鋼結構301分別由前盾單元模塊111、中盾單元模塊211和尾盾單元模塊311組成，且前盾單元模塊111、中盾單元模塊211和尾盾單元模塊311的數量分別為Q、Z、W，且Q=Z=W=1，此時U形盾構為單倉盾構。

所述中部盾體2的推進油缸202為4組，且分別固定於中盾鋼結構201的上、下、左、右四個面上，每組推進油缸202均設置有一個行程傳感器，主要為U形盾構的前進和轉彎提供動力，同時提供管片的壓緊力。

所述鉸接油缸303一端鉸接設置於中盾鋼結構201後部，鉸接油缸303的另一端鉸接設置於尾盾鋼結構301前部，所述鉸接油缸303分為3組，且分別設置於中部盾體2和尾部盾體3的兩側和底部，每組鉸接油缸303均設置有一個行程傳感器，鉸接油缸303可以整體浮動，適應轉彎需求，也可以分組控制伸縮，調整尾部盾體姿態。

所述頂鐵302包括上部滑輪架321和下部框架322，二者之間通過銷軸連接，所述上部滑輪架321滾動設置於尾盾鋼結構301中，頂鐵302在推進油缸202和管片5之間起到緩衝作用。

所述中部橫撐4是由型鋼和鋼板焊接而成的桁架結構，中部橫撐4用於支撐和連接整個盾體，增大整個設備的結構剛性。

中部盾體2和尾部盾體3接觸部位設置有鉸接密封件。

實施例2：

與實施例1內容相同的不再贅述，不同之處在於：

前盾單元模塊、中盾單元模塊和尾盾單元模塊的數量分別為Q、Z、W，且Q=Z=W=2，此時U形盾構為雙倉盾構。

實施例3：

與實施例1內容相同的不再贅述，不同之處在於：

前盾單元模塊、中盾單元模塊和尾盾單元模塊的數量分別為Q、Z、W，且Q=Z=W=3，此時U形盾構為三倉盾構。

以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式，並非用以限定本實用新型的範圍，任何本領域的技術人員在不脫離本實用新型構思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應屬於本實用新型保護的範圍。