應(yīng)用于矩形合口盾構(gòu)的管片拼裝系統(tǒng)及拼裝方法與流程

本發(fā)明涉及矩形合口盾構(gòu)機(jī)的組件，特指一種矩形合口盾構(gòu)機(jī)的管片拼裝系統(tǒng)及拼裝方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)供電、通訊、供暖和給排水等管線均采用直埋方式鋪設(shè)，且分屬不同部門(mén)管理，隨著城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，供電、通訊、供暖、給排水等基礎(chǔ)設(shè)施滿足不了城市發(fā)展需求，需要改造升級(jí)時(shí)各部門(mén)之間缺乏協(xié)調(diào)溝通，造成馬路多次重復(fù)開(kāi)挖；水管爆裂漏水造成的路面塌陷和雨季內(nèi)澇也成為日益凸顯的民生問(wèn)題。城市地下綜合管廊能有效解決上述問(wèn)題，綜合管廊建設(shè)已經(jīng)引起國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，是未來(lái)城市地下空間開(kāi)發(fā)的趨勢(shì)。

城市地下綜合管廊可明挖施工也可盾構(gòu)施工。明挖施工工程造價(jià)低，施工難度低，但需要開(kāi)挖路面，施工噪音和揚(yáng)塵污染周邊環(huán)境，太擾民，若涉及管線和居民搬遷時(shí)，總成本將大幅上漲；盾構(gòu)施工能有效解決上述擾民及搬遷問(wèn)題。但是綜合管廊一般是矩形斷面，傳統(tǒng)圓盾構(gòu)開(kāi)挖的圓斷面隧道空間利用率不高，同時(shí)矩形盾構(gòu)機(jī)管片拼裝系統(tǒng)拼裝效率低，拼裝過(guò)程不穩(wěn)定，成為制約其發(fā)展與應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能在矩形合口盾構(gòu)盾體內(nèi)完成管片拼裝工作的管片拼裝系統(tǒng)及拼裝方法，本發(fā)明通過(guò)管片運(yùn)輸裝置、管片旋轉(zhuǎn)裝置和管片拼裝裝置三者共同完成管片的整個(gè)拼裝流程，并保證了拼裝過(guò)程的穩(wěn)定可靠。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明矩形合口盾構(gòu)機(jī)的管片拼裝系統(tǒng)，包括管片運(yùn)輸裝置、管片旋轉(zhuǎn)裝置和管片拼裝裝置，其特征在于：管片運(yùn)輸裝置設(shè)置于隧道內(nèi)軌道上，管片通過(guò)管片運(yùn)輸裝置進(jìn)行運(yùn)輸，管片旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)置在矩形合口盾構(gòu)機(jī)的尾盾底部，管片通過(guò)管片旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行角度調(diào)整后，再通過(guò)管片拼裝裝置進(jìn)行拼裝；所述管片運(yùn)輸裝置包括四套輪組，每套輪組均包括兩個(gè)運(yùn)輸輪、兩塊連接板和一根連接梁，每套輪組的連接梁上均設(shè)有分別與上管片、下管片底部匹配的承載板，在運(yùn)輸輪內(nèi)部裝有軸承，運(yùn)輸輪踏面與隧道內(nèi)的軌道匹配，所述連接梁中間上部設(shè)置有承載板，連接梁兩端與運(yùn)輸輪的軸承配合，使運(yùn)輸輪能與連接梁發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述管片旋轉(zhuǎn)裝置包括箱體、頂升油缸、短套筒、長(zhǎng)套筒、旋轉(zhuǎn)油缸、縱向移動(dòng)油缸、橫向微調(diào)油缸和液壓泵站一，箱體設(shè)置于矩形合口盾構(gòu)機(jī)尾盾底部，箱體為敞口形式，在箱體底部與矩形合口盾構(gòu)機(jī)尾盾底板之間設(shè)置有潤(rùn)滑耐磨塊；所述縱向移動(dòng)油缸沿隧道軸向布置，縱向移動(dòng)油缸一端連接尾盾筋板，縱向移動(dòng)油缸另一端連接箱體，所述縱向移動(dòng)油缸可推動(dòng)或拉動(dòng)箱體沿盾構(gòu)機(jī)軸線方向前后移動(dòng)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述橫向微調(diào)油缸設(shè)置在箱體前部，橫向微調(diào)油缸是一根雙桿液壓缸，缸體連接箱體，缸桿桿端與尾盾筋板接觸，橫向微調(diào)油缸可沿盾構(gòu)機(jī)軸向相對(duì)滑動(dòng)，通過(guò)調(diào)整橫向微調(diào)油缸左右缸桿的行程，完成箱體沿盾構(gòu)機(jī)橫向小位移調(diào)整。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述頂升油缸設(shè)置在箱體內(nèi)靠前位置，頂升油缸缸桿一端固定在箱體底板上，所述旋轉(zhuǎn)油缸的數(shù)量為兩根，兩根旋轉(zhuǎn)油缸設(shè)置在箱體中部，兩根旋轉(zhuǎn)油缸相對(duì)于管片旋轉(zhuǎn)裝置的縱軸對(duì)稱(chēng)布置，旋轉(zhuǎn)油缸一端連接液壓泵站一，旋轉(zhuǎn)油缸另一端連接頂升油缸缸體，通過(guò)旋轉(zhuǎn)油缸油缸桿的伸縮帶動(dòng)頂升油缸缸體旋轉(zhuǎn)；液壓泵站一設(shè)置在箱體后部。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述管片拼裝裝置包括爬越機(jī)構(gòu)、車(chē)架、車(chē)輪、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、管片抬升機(jī)構(gòu)、橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)和液壓泵站二，所述車(chē)架前部設(shè)置有爬越機(jī)構(gòu)，車(chē)架上部布置有液壓泵站二、橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)和管片抬升機(jī)構(gòu)，車(chē)架下部設(shè)有車(chē)輪。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述爬越機(jī)構(gòu)包括爬越輪、擺動(dòng)油缸和擺動(dòng)臂，爬越輪安裝在擺動(dòng)臂前端，擺動(dòng)油缸連接擺動(dòng)臂后端和車(chē)架前端，使擺動(dòng)臂能在豎直面內(nèi)相對(duì)車(chē)架旋轉(zhuǎn)角度α。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在管片抬升機(jī)構(gòu)與車(chē)架之間設(shè)有滑動(dòng)導(dǎo)向塊和滑動(dòng)導(dǎo)向槽，滑動(dòng)導(dǎo)向塊和滑動(dòng)導(dǎo)向槽分別固定在管片抬升機(jī)構(gòu)下部和車(chē)架上部，使管片抬升機(jī)構(gòu)和車(chē)架之間可以沿盾構(gòu)機(jī)橫軸方向相對(duì)滑動(dòng)；所述管片抬升機(jī)構(gòu)設(shè)有兩組油缸，兩組油缸分別為a組油缸和b組油缸，a組油缸和b組油缸的缸體均固定在管片抬升機(jī)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)上，a組油缸向下伸縮，用于將管片抬起和下放，b組油缸缸桿向上伸縮，用于將管片頂起。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)由一組橫向布置的油缸組成，油缸一端連接車(chē)架，另一端連接管片抬升機(jī)構(gòu)，通過(guò)油缸的伸縮完成管片抬升機(jī)構(gòu)的橫向微調(diào)動(dòng)作。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在管片拼裝裝置上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)分別與管片拼裝裝置后部?jī)蓚€(gè)車(chē)輪連接；液壓泵站二為管片拼裝裝置上的油缸和馬達(dá)提供動(dòng)力。

本發(fā)明一種應(yīng)用于矩形合口盾構(gòu)的管片拼裝系統(tǒng)及拼裝方法，其特征在于拼裝方法如下：

a.將管片運(yùn)輸裝置中相應(yīng)的兩套輪組安裝到下管片上，然后將裝有輪組的下管片放置在管片運(yùn)輸軌道上，且下管片橫截面與隧道架設(shè)方向平行；

b.將裝有輪組的下管片運(yùn)送至管片旋轉(zhuǎn)裝置正上方后，調(diào)整管片旋轉(zhuǎn)裝置的位置，使其頂升油缸的中心正對(duì)下管片的中心，將短套筒放置在頂升油缸上；

c.頂升油缸將下管片頂起至管片旋轉(zhuǎn)區(qū)域，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將頂升油缸旋轉(zhuǎn)90°，使下管片橫截面與盾構(gòu)機(jī)軸向方向垂直，卸掉下管片下部的輪組，將下管片放置在管片運(yùn)輸軌道上；

d.管片拼裝裝置運(yùn)行至下管片前方，在爬越機(jī)構(gòu)的輔助下跨越下管片，管片抬升機(jī)構(gòu)抬起下管片；

e.管片拼裝裝置將下管片運(yùn)送到拼裝位置，調(diào)整下管片姿態(tài)并放下下管片，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸頂緊下管片，完成下管片拼裝工作；

f.將管片運(yùn)輸裝置中相應(yīng)的兩套輪組安裝到上管片下部，然后將裝有輪組的上管片放置在管片運(yùn)輸軌道上，且上管片橫截面與隧道架設(shè)方向平行；

g.將裝有輪組的上管片運(yùn)送至管片旋轉(zhuǎn)裝置正上方后，調(diào)整管片旋轉(zhuǎn)裝置的位置，使其頂升油缸的中心正對(duì)上管片的中心，將長(zhǎng)套筒放置在頂升油缸上；

h.頂升油缸將上管片頂升至管片旋轉(zhuǎn)區(qū)域，將上管片旋轉(zhuǎn)90°，使上管片橫截面與盾構(gòu)機(jī)軸向方向垂直，并放下上管片，去除長(zhǎng)套筒；

i.管片拼裝裝置運(yùn)行至上管片下方，管片抬升機(jī)構(gòu)將上管片頂起，卸掉上管片下部的輪組；

j.管片拼裝裝置將上管片運(yùn)送到拼裝位置，調(diào)整上管片姿態(tài)，將上管片頂升到位，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸頂緊上管片，完成上管片拼裝工作。

本發(fā)明應(yīng)用于矩形合口盾構(gòu)的管片拼裝系統(tǒng)及拼裝方法的優(yōu)點(diǎn)是，管片運(yùn)輸裝置將管片從隧道外部轉(zhuǎn)運(yùn)至管片旋轉(zhuǎn)裝置上方，管片旋轉(zhuǎn)裝置將管片旋轉(zhuǎn)90°，管片拼裝裝置將管片移動(dòng)至拼裝位置，三者共同完成管片的整個(gè)拼裝流程，并保證了拼裝過(guò)程的穩(wěn)定可靠。矩形合口盾構(gòu)機(jī)的管片拼裝過(guò)程中只有上、下兩塊管片的拼裝工作，拼裝速度快，施工效率高；此外矩形合口盾構(gòu)機(jī)的管片在隧道頂部和底部沒(méi)有拼接縫，隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，拼裝過(guò)程中不需要采取額外的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定措施。

附圖說(shuō)明

圖1是上管片及運(yùn)輸輪組剖視圖。

圖2是下管片及運(yùn)輸輪組剖視圖。

圖3是管片旋轉(zhuǎn)裝置俯視圖。

圖4是管片拼裝裝置主視圖。

圖5是管片拼裝裝置俯視圖。

圖6是管片拼裝裝置后視圖。

圖7是管片拼裝示意圖1。

圖8是管片拼裝示意圖2。

圖9是管片拼裝示意圖3。

圖10是管片拼裝示意圖4。

圖11是管片拼裝示意圖5。

圖12是管片拼裝示意圖6。

圖13是管片拼裝示意圖7。

圖14是管片拼裝示意圖8。

其中，1.管片運(yùn)輸裝置；11.運(yùn)輸輪；12.連接梁；13.連接板；2.管片旋轉(zhuǎn)裝置；21.橫向微調(diào)油缸；22.尾盾筋板；23.頂升油缸；24.箱體；25.旋轉(zhuǎn)油缸；26.液壓泵站一；27.縱向移動(dòng)油缸；28.短套筒；29.長(zhǎng)套筒；3.管片拼裝裝置；31.爬越裝置；311.爬越輪；312.擺動(dòng)油缸；313.擺動(dòng)臂；32.車(chē)架；321.滑動(dòng)導(dǎo)向槽；33.車(chē)輪；34.管片抬升機(jī)構(gòu)；343.a組油缸；342.b組油缸；341.滑動(dòng)導(dǎo)向滑塊；35.橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)；36.液壓泵站二；37.驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；4.下管片；5.上管片。

具體實(shí)施方式

如附圖所示，本發(fā)明矩形合口盾構(gòu)機(jī)的管片拼裝系統(tǒng)，包括管片運(yùn)輸裝置1、管片旋轉(zhuǎn)裝置2和管片拼裝裝置3，管片運(yùn)輸裝置設(shè)置于隧道內(nèi)軌道上，管片通過(guò)管片運(yùn)輸裝置進(jìn)行運(yùn)輸，管片旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)置在矩形合口盾構(gòu)機(jī)的尾盾底部，管片通過(guò)管片旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行角度調(diào)整后，再通過(guò)管片拼裝裝置進(jìn)行拼裝。

所述管片運(yùn)輸裝置1包括四套輪組，每套輪組均包括兩個(gè)運(yùn)輸輪11、兩塊連接板13和一根連接梁12，工作時(shí)將輪組通過(guò)連接板固定在管片上；在運(yùn)輸輪11內(nèi)部裝有軸承，運(yùn)輸輪11踏面與隧道內(nèi)的軌道匹配；所述連接梁12中間上部設(shè)置有分別與上管片5、下管片4底部匹配的承載板，連接梁12兩端與運(yùn)輸輪11的軸承配合，使運(yùn)輸輪11能與連接梁12發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，其承載板與管片底部匹配，所述連接板13用于將輪組固定在管片上。

所述管片旋轉(zhuǎn)裝置2包括箱體24、頂升油缸23、短套筒28、長(zhǎng)套筒29、旋轉(zhuǎn)油缸25、縱向移動(dòng)油缸27、橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)油缸21和液壓泵站一26，所述箱體24設(shè)置于矩形合口盾構(gòu)機(jī)尾盾底部，箱體24為敞口形式，在箱體24底部與尾盾底板之間設(shè)置有潤(rùn)滑耐磨塊；所述縱向移動(dòng)油缸27沿隧道軸向布置，縱向移動(dòng)油缸27一端連接尾盾筋板22，，另一端連接箱體24，縱向移動(dòng)油缸27可推動(dòng)或拉動(dòng)箱體24沿盾構(gòu)機(jī)軸線方向前后移動(dòng)。

所述橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)油缸21設(shè)置在箱體24前部，橫向微調(diào)油缸21是一根雙桿液壓缸，缸體與箱體24連接，缸桿的桿端與尾盾筋板22接觸，橫向微調(diào)油缸21可沿盾構(gòu)機(jī)軸向相對(duì)滑動(dòng)，通過(guò)調(diào)整橫向微調(diào)油缸21左右缸桿的行程，完成箱體24沿盾構(gòu)機(jī)橫向小位移調(diào)整。

所述頂升油缸23設(shè)置在箱體24內(nèi)靠前位置，頂升油缸23缸桿一端固定在箱體24底板上，頂升油缸23缸體可繞油缸軸線旋轉(zhuǎn)，也可沿油缸軸線上下移動(dòng)，通過(guò)與短套筒28、長(zhǎng)套筒29配合使用，分別完成下管片4、上管片5的頂升動(dòng)作。

所述旋轉(zhuǎn)油缸25的數(shù)量為兩根，兩根旋轉(zhuǎn)油缸25設(shè)置在箱體24中部，兩根旋轉(zhuǎn)油缸25相對(duì)于管片旋轉(zhuǎn)裝置2的縱軸對(duì)稱(chēng)布置，旋轉(zhuǎn)油缸25一端連接液壓泵站一26，旋轉(zhuǎn)油缸25另一端連接頂升油缸23缸體，通過(guò)旋轉(zhuǎn)油缸25油缸桿的伸縮帶動(dòng)頂升油缸23缸體旋轉(zhuǎn)；所述液壓泵站一26設(shè)置在箱體24后部，為上述油缸提供動(dòng)力。

所述管片拼裝裝置3包括爬越機(jī)構(gòu)31、車(chē)架32、車(chē)輪33、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37、管片抬升機(jī)構(gòu)34、橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)35和液壓泵站二36，所述車(chē)架32前部設(shè)置有一套爬越機(jī)構(gòu)31，車(chē)架32上部布置有一個(gè)液壓泵站二36、一套橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)35和一套管片抬升機(jī)構(gòu)34，車(chē)架32下部設(shè)有四個(gè)車(chē)輪33。

所述爬越機(jī)構(gòu)31包括爬越輪311、擺動(dòng)油缸312和擺動(dòng)臂313，爬越輪311安裝在擺動(dòng)臂313前端，擺動(dòng)油缸312連接擺動(dòng)臂313后端和車(chē)架32前端，使擺動(dòng)臂313能在豎直面內(nèi)相對(duì)車(chē)架32旋轉(zhuǎn)角度α。

在管片抬升機(jī)構(gòu)34與車(chē)架32之間設(shè)有滑動(dòng)導(dǎo)向塊341和滑動(dòng)導(dǎo)向槽321，滑動(dòng)導(dǎo)向塊341和滑動(dòng)導(dǎo)向槽321分別固定在管片抬升機(jī)構(gòu)34下部和車(chē)架32上部，使管片抬升機(jī)構(gòu)34和車(chē)架32之間可以沿盾構(gòu)機(jī)橫軸方向相對(duì)滑動(dòng)；所述管片抬升機(jī)構(gòu)34設(shè)有兩組油缸，兩組油缸分別為a組油缸343和b組油缸342，a組油缸343和b組油缸342的缸體均固定在管片抬升機(jī)構(gòu)34的鋼結(jié)構(gòu)上，a組油缸343可向下伸縮，用于將管片抬起和下放，b組油缸342缸桿向上伸縮，用于將管片頂起。

所述橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)35由一組橫向布置的油缸351組成，油缸351一端連接車(chē)架32，另一端連接管片抬升機(jī)構(gòu)34，通過(guò)油缸351的伸縮完成管片抬升機(jī)構(gòu)34的橫向微調(diào)動(dòng)作。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37分別與車(chē)架32后部?jī)蓚€(gè)車(chē)輪連接；所述液壓泵站二36為管片拼裝裝置上的油缸和馬達(dá)提供動(dòng)力。

本發(fā)明應(yīng)用于矩形合口盾構(gòu)的管片拼裝系統(tǒng)及拼裝方法，拼裝方法如下：

a.將管片運(yùn)輸裝置1中相應(yīng)的兩套輪組安裝到下管片4下部，然后將裝有輪組的下管片放置在管片運(yùn)輸軌道上，且下管片4橫截面與隧道架設(shè)方向平行；

b.將裝有輪組的下管片運(yùn)送至管片旋轉(zhuǎn)裝置2正上方后，調(diào)整管片旋轉(zhuǎn)裝置2的位置，使其頂升油缸23的中心正對(duì)下管片4的中心，將短套筒28放置在頂升油缸23上；

c.頂升油缸23將下管片4頂起至管片旋轉(zhuǎn)區(qū)域，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將頂升油缸23旋轉(zhuǎn)90°，使下管片4橫截面與盾構(gòu)機(jī)軸向方向垂直，卸掉下管片4下部的輪組，將下管片4放置在管片運(yùn)輸軌道上；

d.管片拼裝裝置運(yùn)行至下管片4前方，在爬越機(jī)構(gòu)31的輔助下跨越下管片4，管片抬升機(jī)構(gòu)35抬起下管片4；

e.管片拼裝裝置3將下管片4運(yùn)送到拼裝位置，調(diào)整下管片姿態(tài)并放下下管片4，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸頂緊下管片4，完成下管片4拼裝工作；

f.將管片運(yùn)輸裝置1中相應(yīng)的兩套輪組安裝到上管片5下部，然后將裝有輪組的上管片放置在管片運(yùn)輸軌道上，且上管片5橫截面與隧道架設(shè)方向平行；

g.將裝有輪組的上管片運(yùn)送至管片旋轉(zhuǎn)裝置2正上方后，調(diào)整管片旋轉(zhuǎn)裝置2的位置，使其頂升油缸的中心正對(duì)上管片5的中心，將長(zhǎng)套筒29放置在頂升油缸23上；

h.頂升油缸23將上管片5頂升至管片旋轉(zhuǎn)區(qū)域，將上管片4旋轉(zhuǎn)90°，使上管片橫截面與盾構(gòu)機(jī)軸向方向垂直，并放下上管片5，去除長(zhǎng)套筒29；

i.管片拼裝裝置3運(yùn)行至上管片5下方，管片抬升機(jī)構(gòu)34將上管片5頂起，卸掉上管片5下部的輪組；

j.管片拼裝裝置3將上管片5運(yùn)送到拼裝位置，調(diào)整上管片5姿態(tài)，將上管片頂升到位，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸頂緊上管片5，完成上管片拼裝工作。