一种盾构施工系统及盾构施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工工程技术领域，具体涉及一种盾构施工系统及盾构施工方法。

背景技术

目前，在大型隧道施工领域内，大多采用盾构机进行隧道施工，在盾构机施工的过程中，传统的施工方式是盾构机掘进一段，然后由隧道电瓶车将管片运输至台车所在位置，直到将隧道电瓶车上的管片全部吊装完成，然后将隧道电瓶车开到出土口，再进行盾构机掘进，使用电瓶车进行运土，这种施工方式盾构机掘进和吊装不能同时进行，施工效率低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种盾构施工系统及盾构施工方法，以提升盾构施工的效率。

一种盾构施工系统，包括台车和隧道电瓶车，隧道内安装有两条台车轨道和隧道电瓶车轨道，隧道电瓶车轨道位于两条台车轨道之间，台车设置于两条台车轨道上，隧道电瓶车设置于隧道电瓶车轨道上，台车的前部开放，台车的底壁前侧具有开口，还包括第一方木单元、顶撑单元和悬臂单元，所述第一方木单元设置于隧道电瓶车的平板上，第一方木单元包括两块第一方木，两块第一方木沿前后方向分布且能够对管片组进行支撑，顶撑单元设置于两块第一方木之间，顶撑单元包括升降装置组和构件，构件与升降装置组的输出端连接，升降装置组能够带动构件上下运动，悬臂单元设置于台车上，悬臂单元包括两个悬臂组，两个悬臂组分别位于开口的左右两侧，两个悬臂组能够对管片组进行支撑；

悬臂组内包括至少一个悬臂；所述管片组包括至少一块管片；

初始状态时，第一方木单元对管片组进行支撑，构件位于管片组下方，构件向上运动能够与管片组接触并顶起管片组向上运动。

本技术方案中隧道内安装有两条台车轨道和隧道电瓶车轨道，隧道电瓶车轨道位于两条台车轨道之间，台车设置于两条台车轨道上，台车能够在台车轨道上运行，隧道电瓶车设置于隧道电瓶车轨道上，隧道电瓶车能够在隧道电瓶车轨道上运行，隧道电瓶车位于悬臂单元下方，具体使用时，首先将管片组放置于两块第一方木上，然后由隧道电瓶车运行将管片组运输至台车前侧，此时启动顶撑单元，升降装置组带动构件上升，构件上升与管片组接触，将管片组顶升至悬臂单元上方，取下第一方木放置于平板的表面的最底部，由隧道电瓶车带动构件和管片组运动，直到管片组位于悬臂单元的正上方，然后下降升降装置组，管片组下落位于悬臂单元上，然后隧道电瓶车行驶离开台车前往出土口进行运土，这样将管片组放置于悬臂单元上进行管片吊装，隧道电瓶车进行运土，实现管片吊装和盾构机掘进的同时进行，减少隧道电瓶车的吊装等待时间，提高隧道电瓶车的使用率，使得盾构机每环的掘进时间缩短，极大的提高了盾构施工效率。

优选地，管片组内包括两块及以上的管片，两块及以上的管片纵向分布，管片组内相邻的两块管片，下方管片上放置有两块第二方木，两块第二方木对上方管片进行支撑。

优选地，每个悬臂组内设置两个及以上的悬臂，两个及以上的悬臂沿前后方向分布。

优选地，所述升降装置组包括多个千斤顶，多个千斤顶的输出端均与构件连接。

优选地，所述构件包括支撑板和多根支撑柱，多根所述的支撑柱设置于支撑板的顶壁上，支撑柱的顶壁呈弧面，多根支撑柱的顶壁能够同时与管片的外圆周壁接触。

优选地，多根支撑柱均匀分布。

优选地，所述悬臂的顶壁呈弧面，且该弧面与管片的外圆周壁匹配。

一种盾构施工方法，使用盾构施工系统，包括如下步骤：

A、将管片组放置于第一方木单元上；

B、使用隧道电瓶车将管片组从隧道口运输至台车前侧；

C、启动顶撑单元，将管片组顶起使管片组脱离第一方木，取下第一方木；

D、隧道电瓶车继续移动直到管片组位于悬臂单元上方；

E、顶撑单元下降，管片组下降放置于悬臂单元上，隧道电瓶车从台车下方运动至出土口。

本发明的有益效果体现在：本技术方案中隧道内安装有两条台车轨道和隧道电瓶车轨道，隧道电瓶车轨道位于两条台车轨道之间，台车设置于两条台车轨道上，台车能够在台车轨道上运行，隧道电瓶车设置于隧道电瓶车轨道上，隧道电瓶车能够在隧道电瓶车轨道上运行，隧道电瓶车位于悬臂单元下方，具体使用时，首先将管片组放置于两块第一方木上，然后由隧道电瓶车运行将管片组运输至台车前侧，此时启动顶撑单元，升降装置组带动构件上升，构件上升与管片组接触，将管片组顶升至悬臂单元上方，取下第一方木放置于平板的表面的最底部，由隧道电瓶车带动构件和管片组运动，直到管片组位于悬臂单元的正上方，然后下降升降装置组，管片组下落位于悬臂单元上，然后隧道电瓶车行驶离开台车前往出土口进行运土，这样将管片组放置于悬臂单元上进行管片吊装，隧道电瓶车进行运土，实现管片吊装和盾构机掘进的同时进行，减少隧道电瓶车的吊装等待时间，提高隧道电瓶车的使用率，使得盾构机每环的掘进时间缩短，极大的提高了盾构施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的主视图；

图2为本发明中第一方木对管片组支撑的左视图；

图3为本发明中顶撑单元顶升管片组的左视图；

图4位本发明中管片组放置于悬臂单元上的左视图

图5为本发明中构件与悬臂单元的位置关系示意图；

图6为本发明中构件的左视图。

附图中，1-管片，2-第一方木，3-第二方木，4-隧道，5-台车，6-隧道电瓶车，7-平板，8-千斤顶，9-构件，10-台车轨道，11-隧道电瓶车轨道，12-悬臂，91-支撑板，92-支撑柱。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

如图1-图5所示，本实施例中提供了一种盾构施工系统，包括台车5和隧道电瓶车6，隧道4内安装有两条台车轨道10和隧道电瓶车轨道11，隧道电瓶车轨道11位于两条台车轨道10之间，台车5设置于两条台车轨道10上，隧道电瓶车6设置于隧道电瓶车轨道11上，台车5的前部开放，台车5的底壁前侧具有开口，还包括第一方木单元、顶撑单元和悬臂单元，所述第一方木单元设置于隧道电瓶车6的平板7上，第一方木单元包括两块第一方木2，两块第一方木2沿前后方向分布且能够对管片组进行支撑，顶撑单元设置于两块第一方木2之间，顶撑单元包括升降装置组和构件9，构件9与升降装置组的输出端连接，升降装置组能够带动构件9上下运动，悬臂单元设置于台车5上，悬臂单元包括两个悬臂组，两个悬臂组分别位于开口的左右两侧，两个悬臂组能够对管片组进行支撑；

悬臂组内包括至少一个悬臂12；所述管片组包括至少一块管片1；

初始状态时，第一方木单元对管片组进行支撑，构件9位于管片组下方，构件9向上运动能够与管片组接触并顶起管片组向上运动。

本实施例中隧道4内安装有两条台车轨道10和隧道电瓶车轨道11，隧道电瓶车轨道11位于两条台车轨道10之间，台车5设置于两条台车轨道10上，台车5能够在台车轨道10上运行，隧道电瓶车6设置于隧道电瓶车轨道11上，隧道电瓶车6能够在隧道电瓶车轨道11上运行，隧道电瓶车6位于悬臂单元下方，具体使用时，首先将管片组放置于两块第一方木2上，然后由隧道电瓶车6运行将管片组运输至台车5前侧，此时启动顶撑单元，升降装置组带动构件9上升，构件9上升与管片组接触，将管片组顶升至悬臂单元上方，由于悬臂单元需要对管片组进行支撑，所以悬臂单元左右方向间隙的宽度小于管片组左右方向的宽度，因此需要将管片组上升再运动至悬臂单元上方，构件9的左右方向的宽度小于悬臂单元左右方向间隙的宽度，此时根据实际尺寸如果是悬臂单元阻挡了第一方木2，则取下第一方木2放置于平板7的表面的最底部，由隧道电瓶车6带动构件9和管片组运动，直到管片组位于悬臂单元的正上方，然后下降升降装置组，管片组下落位于悬臂单元上，然后隧道电瓶车6行驶离开台车5前往出土口进行运土，这样将管片组放置于悬臂单元上进行管片1吊装，隧道电瓶车6进行运土，实现管片1吊装和盾构机掘进的同时进行，减少隧道电瓶车6的吊装等待时间，提高隧道电瓶车6的使用率，使得盾构机每环的掘进时间缩短，极大的提高了盾构施工效率。

本实施例中前后方向以隧道4外和隧道4内为基准，隧道4外为前侧。

本实施例中个悬臂组内设置两个及以上的悬臂12，两个及以上的悬臂12沿前后方向分布。本实施例中悬臂组内设置两个悬臂12，每个管片组通过四个悬臂12进行支撑，稳固性较高。

本实施例中所述升降装置组包括多个千斤顶8，多个千斤顶8的输出端均与构件9连接。本实施例中千斤顶8设置为四个，四个千斤顶8均匀分布。

本实施例中所述构件9包括支撑板91和多根支撑柱92，多根所述的支撑柱92设置于支撑板91的顶壁上，支撑柱92的顶壁呈弧面，多根支撑柱92的顶壁能够同时与管片1的外圆周壁接触。本实施例中支撑柱92的顶壁呈弧面，多根支撑柱92的顶壁能够同时与管片1的外圆周壁接触，对管片组的支撑稳定性更强。本实施例中多根支撑柱92均匀分布。

本实施例中所述悬臂12的顶壁呈弧面，且该弧面与管片1的外圆周壁匹配。本实施例中悬臂12的顶壁设置为弧面，弧面与管片1的外圆周壁匹配，对管片组的支撑性更好。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上进行了进一步限定，本实施例中管片组内包括两块及以上的管片1，两块及以上的管片1纵向分布，相邻的两块管片1，下方管片1上放置有两块第二方木3，两块第二方木3对上方管片1进行支撑，具体的，管片组包含的管片1的数量根据实际情况进行设定，例如对于外径6.28m的盾构机，管片1外径为6m，内径为5.4m，宽1.2m，在具体使用时，在隧道电瓶车6上设置平板7、第一方木单元、悬臂单元、顶撑单元和管片组均为两个，平板7、第一方木单元、悬臂单元、顶撑单元和管片组一一对应。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上进行了进一步限定，本实施例中提供了一种盾构施工方法，使用盾构施工系统，包括如下步骤：

A、将管片组放置于第一方木单元上；

B、使用隧道电瓶车6将管片组从隧道口运输至台车5前侧；

C、启动顶撑单元，将管片组顶起使管片组脱离第一方木2，取下第一方木2；

D、隧道电瓶车6继续移动直到管片组位于悬臂单元上方；

E、顶撑单元下降，管片组下降放置于悬臂单元上，隧道电瓶车从台车5下方运动至出土口。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。