泥水盾构机分体始发多功能作业台车的制作方法

1.本实用新型涉及盾构掘进设备技术领域，具体涉及一种泥水盾构机分体始发多功能作业台车。


背景技术：

2.近年来，随着经济和社会的发展，我国基建行业得到了快速发展，对经济、社会发展的支撑能力起到了大大提高。基建技术中施工技术也越来越多样化、成熟化，其中盾构施工技术同样进步较快，应用的范围也越来越广，盾构机由机头和若干节后续设备台车组成，一般采用整体和分体两种始发方式。
3.针对盾构分体始发管路延伸目前常用的解决方法是：掘进一段泥浆管长度采用人工配合小型机具将各种管路连接在一起；此种方法使用较为普遍，但施工工序较多，占用施工时间较长，直接导致相应的工期较长，大量投入人力，成本较高，而且安全风险高。
4.盾构分体始发技术受制于始发工作井限制，不具备整体始发条件，但为快速完成分体始发实现整机掘进，有效减少盾构分体始发产生的施工进度缓慢问题，在有限的始发空间内，如何将大直径盾构机快速、安全的分体始发，提高施工进度显得尤其关键。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的目的是提供一种泥水盾构机分体始发多功能作业台车，旨在解决盾构分体始发掘进工程中作业功能分散、无法集成操作、控制的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.设计一种泥水盾构机分体始发多功能作业台车，包括设置于台车架上的：
8.同步注浆机构，用以实现盾构掘进所需的砂浆存放及注入，其包括砂浆罐、注浆泵及用于连通至盾构机同步注浆管路的连接管道；
9.管路更换机构，用以实现泥浆管路的更换与延伸，其包括旋转吊臂、泥浆延伸管路，所述泥浆延伸管路包括泥浆硬管、过渡软管、软管卡位箱、软管挂轮平台；所述泥浆硬管桥接对应的盾构机进出泥浆管和过渡软管；所述过渡软管一端用于对接所述泥浆硬管，另一端用于对接相应的洞内延伸泥浆管；所述软管挂轮平台经由对应的支撑架安装固定在台车架一侧，用以支撑软管卡位箱；所述过渡软管通过软管卡位箱的导向及后移、前移而实现泥浆延伸管路的延伸与复位；
10.作业平台，用于设置扩展设备或/和进行对应的业务操作，其设置于所述台车架前端部或/和后端部；
11.主机室，用于盾构机控制，其设置于同步注浆机构与管路更换机构之间，用以控制盾构机的运行，以及控制实施同步注浆、二次注浆、油脂注入或/和注浆管路更换。
12.所述泥水盾构机分体始发多功能作业台车还包括油脂注入机构，用以实现对盾构机盾尾油脂、润滑油脂或/和密封油脂的加注，其包括设置于所述作业平台上的油脂泵及对应的连接管路。
13.所述泥水盾构机分体始发多功能作业台车还包括二次注浆机构，其由浆液搅拌容器、二次注浆泵及对应的连接管路构成。
14.所述旋转吊臂经由对应的支撑架安装在所述台车架的前端或/和后端，以实施泥浆管路更换时的吊装作业。
15.所述管路更换机构还包括安装在过渡软管及软管卡位箱下方的辊轮组，以形成软管滑动通道，对软管起到导向及减小软管运动摩檫力的作用。
16.在所述台车架设置有对应的支撑架，所述砂浆罐、主控室经由焊接、卡槽或/和螺栓连接的方式安装于所述支撑架对应位置处。
17.所述台车架底部下部安装有轨或无轨式行走轮，经由对应的拖拉装置牵拉实现行走。
18.与现有技术相比，本实用新型的主要有益技术效果在于：
19.1. 本实用新型多功能作业台车有机集成了泥浆管路更换机构、同步浆液注入机构、二次注浆机构、油脂注入机构和盾构机操作控制系统，及多种功能（泥浆管路更换、盾构同步注浆、多种油脂注入、二次注浆、盾构机操作）于一体，能够实现盾构快速完成分体始发，后配套拖车一次下井实现整机掘进的目的。
20.2. 本实用新型功能作业台车各机构配置合理，空间节省，使用维护方便，施工人员投入少，能够有效提高现场施工进度，安全可靠，省时省力，极大的提高了工作的效率，能够尽快实现整机掘进，提高施工效率，成本效益明显。
21.3. 以本实用新型多功能作业台车实施泥浆管路的衔接与延伸，易于操作实施，可形成流水循环作业，加快掘进速率，降低了泥浆管路延伸时间过长导致的工期风险，节约人工投入，降低成本。
22.4. 本实用新型装置能够在一定程度上实现泥浆管的机械化更换，劳动强度降低，能提高泥浆管路延伸施工效率，降低安全风险，节约工期，具有较高的经济效益和社会效益。
附图说明
23.图1为本实用新型泥水盾构机分体始发多功能作业台车的侧视图之一；
24.图2为图1的a
‑
a视图。
25.图3为本实用新型泥水盾构机分体始发多功能作业台车的侧视图之二；
26.图4为图3的b
‑
b视图。
27.图5为本实用新型泥水盾构机分体始发多功能作业台车的平面结构布置示意图。
28.图6为本实用新型泥浆延伸管路的连接结构示意图。
29.以上各图中，1为砂浆罐，2为主控室，3为前端旋转吊臂，4为软管挂轮平台，5为支撑架，6右侧平台，7为主框架拖拉座，8为前端平台，9为泥浆硬管，10为辊轮组，11为软管卡位箱，12为拖拉轮，13为过渡软管，14为洞内进出泥浆管，15为盾构机进出泥浆管，16为后端旋转吊臂，17为后端平台。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用
来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。
31.以下实施例中所涉及的设备、装置或结构部件，如无特别说明，则均为常规市售产品。
32.实施例一：泥水盾构机分体始发多功能作业台车，参见图1 至图6，包括台车架（底部下部安装有轨或无轨式行走轮，经由对应的拖拉装置牵拉实现行走）及设置于台车架上的：
33.①ꢀ
同步注浆机构，包括砂浆罐、注浆泵及用于连通至盾构机同步注浆管路的连接管道，用以实现盾构掘进所需的砂浆存放及注入；
34.②ꢀ
管路更换机构，用以实现泥浆管路的更换与延伸，其包括旋转吊臂、泥浆延伸管路，所述泥浆延伸管路包括泥浆硬管9、过渡软管13、软管卡位箱11、软管挂轮平台4；
35.所述旋转吊臂包括由对应的支撑架安装在所述台车架上的前端旋转吊臂3和后端旋转吊臂16，以实施实现隧道内泥浆管、注浆材料等物资的起吊作业；
36.泥浆硬管9安装固定在所述支撑架5上部的主梁上，起到连接对应的盾构机进出泥浆管15和过渡软管13连接的桥接作用；
37.过渡软管13通过软管卡位箱11导向及前后移动实现泥浆管路的延伸与回收（在台车向前行走时，借助软管卡位箱11的后移滑动实现过渡软管13的纵向延伸释放，进而完成泥浆输送过渡距离的延伸，到达软管极限长度后，经由软管卡位箱的复位实现软管的回收缠绕，以完成泥浆输送过渡距离的缩短），其一端用于对接泥浆硬管9，另一端用于对接相应的洞内进出泥浆管；
38.软管挂轮平台4安装固定在支撑架5的一侧，用以支撑软管卡位箱11和支撑软管箱的拖拉轮12行车；
39.由多个辊轮构成的辊轮组10对应安装在过渡软管13及软管卡位箱11下方，以形成软管滑动通道，对软管起到导向及减小过渡软管13运动摩檫力的作用；
40.软管卡位箱11下方设有对应的拖拉轮12，以实现软管卡位箱11轨道行走；
41.③ꢀ
作业平台，包括分别设置于台车架前、后端的前平台8、后平台17，用于设置扩展设备和进行对应的业务操作；
42.④ꢀ
油脂注入机构，用以实现对盾构机盾尾油脂、润滑油脂和密封油脂的加注，其包括设置于所述作业平台上的油脂泵及对应的连接管路；
43.⑤ꢀ
二次注浆机构，包括浆液搅拌容器、二次注浆泵及对应的连接管路，用以对洞内已成型管片进行管片注浆加强，起到补充同步注浆不足及管片渗漏止水作用。
44.⑥ꢀ
主机室，用于盾构机控制，设置于同步注浆机构与管路更换机构之间，用以控制盾构机的运行，以及控制实施同步注浆、二次注浆、油脂注入或/和注浆管路更换。
45.所述砂浆罐、主控室、旋转吊臂经由焊接、卡槽或/和螺栓连接的方式安装于所述支撑架对应位置处。
46.利用上述多功能台车进行快速延伸的施工方法，按正常程序首先在完成盾构掘进、管片安装后，到达泥浆管延伸长度后，借助多功能作业台车实现快速更换。具体包括以下步骤：
47.1. 施工准备：盾构主机已完成下井组装、调试完成；盾构始发前的各项准备工作已完成始发节点前的验收，具备分体始发条件。
48.2. 盾构掘进：各项准备工作完成后，启动泥浆环流系统，按照制定的掘进参数，启动盾构机推进系统向前推进，达到推进行程后，停止推进继续泥浆环流不小于10min后方可停止环流，防止泥浆环流系统后续启动困难，多功能作业台车与盾构主机连接，随盾构机同步向前移动，多功能作业台车上的泥浆管路延伸装置，随掘进利用工作轨道缓缓向后移动。
49.3. 泥水管理：泥水制备是在地面泥水场将水、膨润土、粘性土等材料以一定比例混合，必要时添加分散胶溶剂、有机母水胶剂、加重剂及其它调泥剂。根据需要调节比例、粘度、塑变值、胶凝强度、泥壁形成性、润滑性，使其成为一种可塑流体，即完成泥水的制备过程。通过盾构机进浆系统与多功能作业台车泥浆管路联通，进入开挖仓，泥浆将渣土通过排浆系统携带出来，进入泥水处理设备进行分离，泥浆通过一定调整后循环利用。
50.4. 管片拼装：管片选型以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。管片安装前根据盾尾间隙、推进油缸行程选择好拟安装管片的点位。盾构掘进到预定长度，且拟安装封顶块位置的推进油缸行程时，盾构机停止掘进，进行管片安装。管片安装时必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。每安装一块管片，立即将管片纵环向连接螺栓插入连接，并戴上螺帽用风动扳手紧固。管片安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。
51.5. 泥浆管路延伸：盾构掘进完成一定的长度，即多功能作业台车中过渡软管11延伸到达极限后停机，停止环流关闭泥浆延伸管路位置附近进、排浆管路板阀，对延长接头位置进行泄压，将浆液排放至设置于作业平台上的泥浆收集箱（管路中残留泥浆排放完成后，通过洞内水平运输电瓶车转运至洞口处丑排至地面泥浆存储池）内，泄压完成后拆除延伸位置接口，将多功能台车后端的过渡软管13通过拖拉装置（拖拉装置固定在软管挂轮平台上，通过收紧钢丝绳进行软管卡位箱11的复位）将过渡软管13及软管卡位箱11进行回位，后部通过旋转吊臂上的提升机构（提升装置固定在旋转吊臂上，可以在吊臂范围移动行走）将泥浆延伸管路与洞内进出泥浆管和盾构机进出泥浆管进行对接，完成管路延伸。
52.6. 循环推进：泥浆管路更换完成，打开板阀开启泥浆环流系统，泥浆进排浆流量平稳后，启动推进系统开始向前推进。
53.安全质量方面的有益效果：
54.①ꢀ
采用多功能作业台车，规避了常规管路安装拆除过程中，管路掉落的安全风险。
55.②ꢀ
减少人力避免因管路安拆过程中管路压力等不安全因素，导致的人身安全。
56.③ꢀ
规避因管路吊装对接过程中导致的起重吊装伤害。
57.④ꢀ
采用多功能台车管路更换过程中管路之间的密封装置安装质量能够得到一定的保障。
58.⑤ꢀ
采用多功能作业台车有序的将管路进行了规整，提高了作业区域规避了作业风险。
59.工期方面的有益效果：
60.①ꢀ
采用多功能作业台车延伸了软管的长度，减少了管路更换的频率。
61.②ꢀ
多功能作业台车配置有旋转吊臂，管路起吊得到了保障，能够更快的完成管路的延伸。
62.③ꢀ
本实用新型多功能台车集多功能于一体，能够突破单一设备的施工局限，缩短管路延伸时间，降低人员作业强度，降低工期压力，有较高的工期效益。
63.社会效益：
64.①ꢀ
改善了泥水盾构分体始发技术，节约了大量工期及人力，进一步助推了盾构施工技术的进步，对经济、社会发展的发展起到了一定作用。
65.②ꢀ
减少泥浆管路更换过程中泥浆横流、脏乱现象，利于环保、水保生态管理，对于场地文明施工有较大的社会效益。
66.应用实例：珠江三角洲水资源配置工程土建施工b3标项目概况：珠江三角洲水资源配置工程横跨佛山市、广州市、东莞市、深圳市。由西江水系鲤鱼洲取水口取水，向东延伸经高新沙水库、松木山水库、罗田水库至终点公明水库。主要供水目标是广州市南沙区、深圳市和东莞市的缺水地区。输水线路总长度113.2km。珠江三角洲水资源配置工程b3标段为输水干线高新沙水库至沙溪高位水池的一部分。起点为广州市南沙区黄阁镇的gs04#工作井，线路自西向东布置，从南侧穿过庆盛自贸区，在广深港客运专线狮子洋隧道以北、南沙大桥南侧穿过莲花山水道和狮子洋，在东莞市沙田镇虎门港北侧进入东莞市沙田镇gs08#工作井。
67.珠江三角洲水资源配置工程土建施工b3标gs07#（dg22#）～gs06#（gz21#）盾构区间具体采用实施例一中的多功能台车及实施例二中的施工方法完成泥水盾构机分体始发。
68.gs07#（dg22#）～gs06#（gz21#）区间，里程范围gs17 158.212～gs13 988.646，线路全长3169.566m，采用预制钢筋混凝土管片衬砌，管片环宽1600mm，管片厚400mm，外径8300mm，内径7500mm，管片混凝土强度等级为c55，抗渗等级w12，采用m30（a4
‑
70级）不锈钢螺栓错缝拼装，区间分体始发长度105m，采用一台直径8650mm的泥水平衡盾构机施工，泥浆管采用直径400mm的进、排浆管路，实现泥水盾构机的渣土运输。始发工作井为圆形竖井结构，有效作业距离17.5m，盾构始发采用分体始发方式。
69.常规分体始发泥浆管更换3～5h/次，采用多功能作业台车完成一次泥浆管仅需1～2h，能够提高1倍的施工效率，工期节省效益显著。
70.上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明；但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关部件、结构及材料进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。