CN114961800B - 一种分块管节拼装机及拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了发明提出一种分块管节拼装机及拼装方法，解决了现有技术中联络通道分块管节拼装效率低的问题。本发明分块管节拼装方法，采用分块管节拼装机，所述分块管节拼装机包括弧形滑移架，弧形滑移架的上表面为光滑的圆弧面，弧形滑移架的两侧设有滚动件，至少一个滚动件上连接有驱动装置。本发明分块管节拼装机利用滚动件与管节之间摩擦力带动管节旋转一定角度以避开分块管节平移过程与管路、电缆干涉，提高施工效率和施工安全性。本发明将原有的大小块管节可合并成一种管节，两片相同管节组装在一起组成一环，降低生产成本；在拼装过程中采用两分块旋转拼装实现相邻两个管片之间的错缝拼装，拼装效率得到大大提升。

Description

一种分块管节拼装机及拼装方法

技术领域

本发明涉及联络通道管片拼装技术领域，特别是指一种分块管节拼装机及拼装方法。

背景技术

隧道管片拼装是顶管法隧道施工中的一项关键性工序，目前顶管法隧道施工使用的管节多为整环。每顶进一环管节，都要断开液压管路、流体管路和电缆，待新管节安装到位后，再将断开的管路和电缆重新连接，耗时耗力，并严重影响施工效率。

考虑隧道内人员安全问题，两条主隧道每间隔一段距离都需要设计联络通道联通，便于人员遇险时及时逃脱。联络通道开挖施工需要在已有主隧道内进行。而位于联络通道始发位置的主隧道内，布置有始发套筒、撑靴、调整架、主顶油缸等部件。这些部件占据了主隧道大部分位置，导致拼装管节空间狭窄，且常规顶管管节垂直拼装工艺不适用于联络通道管节拼装，故整环拼装已无法满足。相较于整环拼装，分块管节可省去管线断开、重连工序，并且在狭小空间内运输方便。

为实现环环之间轴向错缝拼装，必须将单环管节分为两块（大块管节和小块管节）。整个联络通道管节通过大小管节依次放置在底部来实现轴向管节错缝拼装。为使分块管节吊装到盾体后部拼装，需要管节一端电动葫芦通过拆装换钩工序绕过液压管路、流体管路和电缆。对于安装在上部的小块管节，其在运输过程重心较高，因吊机起吊高度受限，吊点与重心间距小，吊运过程中管节存在倾覆危险。而现有的错缝拼装，如公开号为CN110552716 A的一种圆形盾构隧道衬砌结构的拼装方法，采用先整环后错缝的拼装方式，不适用于联络通道施工。因此，设计一种分块少且适用于联络通道施工的分块管节拼装机及其拼装方法很有必要。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种分块管节拼装机及拼装方法，解决了现有技术中联络通道分块管节拼装效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种分块管节拼装方法，采用分块管节拼装机，所述分块管节拼装机包括弧形滑移架，弧形滑移架的上表面为光滑的圆弧面，弧形滑移架的两侧设有滚动件，至少一个滚动件上连接有驱动装置；

分块管节拼装方法的具体步骤包括：S1，将分块管节拼装机移动至管片吊运装置的卸料点；然后通过管片吊运装置将分块管节Ⅰ运输至分块管节拼装机正上方；

S2，管片吊运装置将分块管节Ⅰ下放至分块管节拼装机的弧形滑移架上，并使分块管节Ⅰ与滚动件接触；

S3，驱动装置带动滚动件正向转动，滚动件在摩擦力作用下带动分块管节Ⅰ逆时针转动一定角度α，避开相应的管路与电缆；

S4，移动分块管节拼装机，使弧形滑移架上的分块管节Ⅰ平移到盾体的正后方；

S5，驱动装置带动滚动件反向转动，滚动件在摩擦力作用下带动分块管节Ⅰ顺时针转动一定角度α，使分块管节Ⅰ复位至初始状态；

S6，管片吊运装置将分块管节Ⅱ吊运至盾体的正后方，并与分块管节Ⅰ拼装成一整环管片；

S7，驱动装置带动滚动件正向转动，滚动件在摩擦力作用下带动步骤S6中的整环管片逆时针转动一定角度β；

S8，重复步骤S1~S6，完成第二整环管片的拼装；

S9，驱动装置带动滚动件反向转动，滚动件在摩擦力作用下带动步骤S8中的第二整环管片顺时针转动一定角度δ；完成相邻两环管片之间的错缝拼装；

S10，重复步骤S8~S9，直至联络通道隧道管节全部拼装完成。所述步骤S3、S5中的角度α=20°~40°。所述步骤S7中的角度β=20°~40°，步骤S9中的角度δ=0°~40°。

优选地，所述弧形滑移架滑动设置在横向滑轨上，横向滑轨上设有横向设置的平移油缸，平移油缸的伸缩端与弧形滑移架铰接。所述滚动件为表面粗糙的辊轴；驱动装置为马达减速机或电机减速机。

其中，所述滚动件分为主动辊轴和被动辊轴，主动辊轴与驱动装置通过传动机构连接。所述传动机构为带传动或链传动。一整环管片包括一个分块管节Ⅰ与一个分块管节Ⅱ，分块管节Ⅰ与分块管节Ⅱ均为半圆形节。所述弧形滑移架的圆弧面与分块管节Ⅰ外圆弧面同心。

一种所述的分块管节拼装方法采用的分块管节拼装机，包括弧形滑移架和横向滑轨，横向滑轨上设有横向设置的平移油缸，平移油缸的伸缩端与弧形滑移架铰接；弧形滑移架的上表面为光滑的圆弧面，弧形滑移架的两侧设有滚动件，至少一个滚动件上连接有驱动装置。

本发明分块管节拼装机利用滚动件与管节之间摩擦力带动管节旋转一定角度以避开分块管节平移过程与管路、电缆干涉，无需断开液压等流体管路及相应的电缆，提高施工效率和施工安全性。本发明将原有的大小块管节可合并成一种管节，两片相同管节组装在一起组成一环，降低生产成本；在拼装过程中采用两分块旋转拼装实现相邻两个管片之间的错缝拼装，拼装效率得到大大提升。本发明提高了顶管施工的整体施工效率和节省制造成本，降低了管片拼装中潜在的管节倾覆危险，提高了顶管法隧道施工的可操作性、安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明分块管节拼装机结构示意图。

图2为一整环管片的两个分块管节示意图。

图3为吊运分块管节状态示意图。

图4为分块管节放置在分块管节拼装机上状态示意图。

图5为分块管节逆时针旋转状态示意图。

图6为分块管节运输到盾体正后方状态示意图。

图7为分块管节顺时针旋转复位状态示意图。

图8为吊装另一块分块管节状态示意图。

图9为整环管片逆时针旋转一定角度状态示意图。

图10为整环管片顺时针旋转一定角度状态示意图。

图11为管片拼装完成后联络通道隧道横纵向剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，实施例1，一种分块管节拼装机1，包括弧形滑移架2和横向滑轨5，实际施工过程中弧形滑移架2和横向滑轨5搭载于拖车上，所述弧形滑移架2滑动设置在横向滑轨5上，横向滑轨5上设有横向设置的平移油缸6，平移油缸6的伸缩端与弧形滑移架2铰接、另一端连接在相应的支撑结构上。实际工作过程中，弧形滑移架在平移油缸作用下，沿横向滑轨平行移动。此外，平移油缸6也可采用齿轮齿条结构，实现弧形滑移架的移动。本实施例中以联络通道的轴向为纵向，与纵向垂直的方向为横向。弧形滑移架2的上表面为光滑的圆弧面，圆弧面的宽度可大于或略小于或等于一节管节的宽度；但为更好保证其管节的稳定性，圆弧面的宽度大于一节管节的宽度。弧形滑移架2的两侧设有滚动件3，至少一个滚动件3上连接有驱动装置4；驱动装置驱动滚动件转动，滚动件与放置在圆弧面上的管节接触，并在摩擦力的作用下带动管节绕自身轴线旋转实现相邻管节错缝。为便于管节的转动，也可在弧形滑移架的圆弧面上设置助滚件，如滚珠或小滚柱等，具体以实际工况为准。

优选地，所述滚动件3为表面粗糙的辊轴或者为表面粗糙的滚筒，增大与管节之间的摩擦力，确保在其转动过程中能带动与之接触的管节转动。本实施例中，所述驱动装置4为马达减速机或电机减速机，为滚动件的转动提供动力。所述滚动件3分为主动辊轴31和被动辊轴32，主动辊轴31与驱动装置4通过传动机构连接。所述传动机构为带传动或链传动。本实施例中，一个滚动件连接驱动装置，与驱动装置连接的辊轴为主动辊轴。主动辊轴，其用于带动管节旋转；被动辊轴，其支撑管节并辅助管节旋转。

根据上述结构设计，能够在狭小空间实现分块管节的拼装。其结果为分块管节放置在分块管节拼装机上通过管节绕自身轴线旋转实现相邻管节错缝，并通过后部顶推油缸作用实现管节顶进工序，避免了管节拼装过程洞内管线拆装等操作，提高了管节拼装的效率、可操作性及安全性。

如图2所示，实施例2，一种分块管节拼装方法，采用实施例1中的分块管节拼装机；分块管节拼装方法的具体步骤包括：S1，将分块管节拼装机1移动至管片吊运装置的卸料点；然后通过管片吊运装置13将分块管节Ⅰ10运输至分块管节拼装机1正上方。分块管节拼装机1移动至管片吊运装置的卸料点即通过平移油缸将弧形滑移架移动至吊运装置的卸管片的位点，如图3所示。

S2，管片吊运装置13将分块管节Ⅰ10下放至分块管节拼装机1的弧形滑移架2上，并使分块管节Ⅰ10与滚动件3接触；如图4所示。

S3，驱动装置4带动滚动件3正向转动，滚动件3在摩擦力作用下带动分块管节Ⅰ10逆时针转动一定角度α，α=20°~40°，具体角度以避开相应的管路与电缆等物为准。如图5所示。

S4，移动分块管节拼装机1，即通过平移油缸推动弧形滑移架运动，使弧形滑移架2上的分块管节Ⅰ10平移到盾体的正后方。如图6所示。

S5，驱动装置4带动滚动件3反向转动，滚动件3在摩擦力作用下带动分块管节Ⅰ10顺时针转动一定角度α，α=20°~40°，使分块管节Ⅰ10复位至初始状态；本步骤中的角度与步骤S3中的角度大小一直，方向相反。如图7所示。

S6，管片吊运装置将分块管节Ⅱ11吊运至盾体的正后方，并与分块管节Ⅰ10拼装成一整环管片。本实施例中一整环管片包括一个分块管节Ⅰ10与一个分块管节Ⅱ11，分块管节Ⅰ10与分块管节Ⅱ11均为结构相同的半圆形节。即将原有的大小块管节设计成同一种大小的两个管节，两片相同管节组装在一起组成一环，可省去一套管节制造模具成本，拼装效率也得到提升。如图8所示。

S7，驱动装置4带动滚动件3正向转动，滚动件3在摩擦力作用下带动步骤S6中的整环管片逆时针转动一定角度β；β=20°~40°。本步骤中的角度β可与角度α相等，也可不相等；以能实现完美错缝拼装为准。如图9所示。

S8，重复步骤S1~S6，完成第二整环管片的拼装；

S9，驱动装置4带动滚动件3反向转动，滚动件3在摩擦力作用下带动步骤S8中的第二整环管片顺时针转动一定角度δ，δ=0°~40°，完成相邻两环管片之间的错缝拼装；其δ可与β相同也可不相同，其大小以能实现管片错缝即可，如图10所示。

S10，重复步骤S8~S9，直至联络通道隧道管节全部拼装完成。如图11所示。

为保证管节的稳定，所述弧形滑移架2的圆弧面与分块管节Ⅰ10外圆弧面同心，分块管节Ⅰ10位于弧形滑移架上时，分块管节Ⅰ10外圆弧面与弧形滑移架2的圆弧面贴合。该管片拼装方法解决了狭小空间内顶管法隧道施工管片拼装效率低、可操作性低、安全性差的问题，并且通过将两种管节合并成一种管节方式实现节省制造模具成本目的。因此，本发明提高了管片拼装工作效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分块管节拼装方法，其特征在于：采用分块管节拼装机（1），所述分块管节拼装机（1）包括弧形滑移架（2），弧形滑移架（2）的上表面为光滑的圆弧面，弧形滑移架（2）的两侧设有滚动件（3），至少一个滚动件（3）上连接有驱动装置（4）；

分块管节拼装方法的具体步骤包括：S1，将分块管节拼装机（1）移动至管片吊运装置的卸料点；然后通过管片吊运装置将分块管节Ⅰ（10）运输至分块管节拼装机（1）正上方；

S2，管片吊运装置将分块管节Ⅰ（10）下放至分块管节拼装机（1）的弧形滑移架（2）上，并使分块管节Ⅰ（10）与滚动件（3）接触；

S3，驱动装置（4）带动滚动件（3）正向转动，滚动件（3）在摩擦力作用下带动分块管节Ⅰ（10）逆时针转动一定角度α，避开相应的管路与电缆；

S4，移动分块管节拼装机（1），使弧形滑移架（2）上的分块管节Ⅰ（10）平移到盾体的正后方；

S5，驱动装置（4）带动滚动件（3）反向转动，滚动件（3）在摩擦力作用下带动分块管节Ⅰ（10）顺时针转动一定角度α，使分块管节Ⅰ（10）复位至初始状态；

S6，管片吊运装置将分块管节Ⅱ（11）吊运至盾体的正后方，并与分块管节Ⅰ（10）拼装成一整环管片；

S7，驱动装置（4）带动滚动件（3）正向转动，滚动件（3）在摩擦力作用下带动步骤S6中的整环管片逆时针转动一定角度β；

S8，重复步骤S1~S6，完成第二整环管片的拼装；

S9，驱动装置（4）带动滚动件（3）反向转动，滚动件（3）在摩擦力作用下带动步骤S8中的第二整环管片顺时针转动一定角度δ；完成相邻两环管片之间的错缝拼装；

S10，重复步骤S8~S9，直至联络通道隧道管节全部拼装完成。

2.根据权利要求1所述的分块管节拼装方法，其特征在于：所述弧形滑移架（2）滑动设置在横向滑轨（5）上，横向滑轨（5）上设有横向设置的平移油缸（6），平移油缸（6）的伸缩端与弧形滑移架（2）铰接。

3.根据权利要求1或2所述的分块管节拼装方法，其特征在于：所述滚动件（3）为表面粗糙的辊轴；驱动装置（4）为马达减速机或电机减速机。

4.根据权利要求3所述的分块管节拼装方法，其特征在于：所述滚动件（3）分为主动辊轴（31）和被动辊轴（32），主动辊轴（31）与驱动装置（4）通过传动机构连接。

5.根据权利要求4所述的分块管节拼装方法，其特征在于：所述传动机构为带传动或链传动。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的分块管节拼装方法，其特征在于：一整环管片包括一个分块管节Ⅰ（10）与一个分块管节Ⅱ（11），分块管节Ⅰ（10）与分块管节Ⅱ（11）均为半圆形节。

7.根据权利要求6所述的分块管节拼装方法，其特征在于：所述弧形滑移架（2）的圆弧面与分块管节Ⅰ（10）外圆弧面同心。

8.根据权利要求1或7所述的分块管节拼装方法，其特征在于：所述步骤S3、S5中的角度α=20°~40°。

9.根据权利要求1或7所述的分块管节拼装方法，其特征在于：所述步骤S7中的角度β=20°~40°；步骤S9中的角度δ=0°~40°。

10.一种如权利要求1~9任一项所述的分块管节拼装方法采用的分块管节拼装机，其特征在于：包括弧形滑移架（2）和横向滑轨（5），横向滑轨（5）上设有横向设置的平移油缸（6），平移油缸（6）的伸缩端与弧形滑移架（2）铰接；弧形滑移架（2）的上表面为光滑的圆弧面，弧形滑移架（2）的两侧设有滚动件（3），至少一个滚动件（3）上连接有驱动装置（4）。