本實(shí)用新型涉及地下綜合管廊施工設(shè)備中的U形盾構(gòu)，具體涉及一種可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)。

背景技術(shù)：

所謂地下綜合管廊，是指將兩種以上的城市管線集中設(shè)置于同一地下人工空間中所形成的一種現(xiàn)代化、集約化的城市基礎(chǔ)設(shè)施，它較好地解決了城市發(fā)展過程中馬路反復(fù)刨挖問題，并且能相對集中的管理各種管線，是解決地上空間過密化、實(shí)現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施功能聚集、創(chuàng)造和諧的城市生態(tài)環(huán)境的有效途徑。

目前地下綜合管廊的施工設(shè)備有盾構(gòu)、頂管等，但這些設(shè)備造價(jià)高昂，施工成本較大，且需要針對不同的管廊斷面具體設(shè)計(jì)。另外還可用明挖工法進(jìn)行施工，即先對地面進(jìn)行大面積開挖，在工作面形成后再進(jìn)行綜合管廊的進(jìn)一步施工。明挖工法在建設(shè)施工的過程中雖然直接成本較低，但對地表的破壞性大，而且施工占地面積大，僅適用于城市新區(qū)的地下綜合管廊建設(shè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，從而實(shí)現(xiàn)一種可適應(yīng)不同管廊斷面的，成本適中，且適用于城市老區(qū)的地下綜合管廊施工的可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)，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(jié)構(gòu)、側(cè)部伸縮插板和底部推土板，所述側(cè)部伸縮插板固定設(shè)置于前盾鋼結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，側(cè)部伸縮插板在伸出時(shí)圍護(hù)土體，保證挖掘機(jī)的安全工作，底部推土板鉸接設(shè)置于前盾鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和推進(jìn)油缸；尾部盾體包括尾盾鋼結(jié)構(gòu)、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(jìn)油缸一端鉸接固定于中盾鋼結(jié)構(gòu)上，另一端鉸接固定于尾部盾體的頂鐵上，所述頂鐵活動設(shè)置于尾盾鋼結(jié)構(gòu)中；中部橫撐貫穿固定設(shè)置于前部盾體、中部盾體和尾部盾體的內(nèi)側(cè)中上部。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述前盾鋼結(jié)構(gòu)、中盾鋼結(jié)構(gòu)和尾盾鋼結(jié)構(gòu)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(shù)量分別為Q、Z、W，當(dāng)Q=Z=W=1時(shí)，為單倉盾構(gòu)，當(dāng)Q=Z=W=2時(shí)，為雙倉盾構(gòu)，當(dāng)Q=Z=W=3時(shí)，為三倉盾構(gòu)。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述中部盾體的推進(jìn)油缸為4組，且分別固定于中盾鋼結(jié)構(gòu)的上、下、左、右四個(gè)面上，每組推進(jìn)油缸均設(shè)置有一個(gè)行程傳感器，主要為U形盾構(gòu)的前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎提供動力，同時(shí)提供管片的壓緊力。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述鉸接油缸一端鉸接設(shè)置于中盾鋼結(jié)構(gòu)后部，鉸接油缸的另一端鉸接設(shè)置于尾盾鋼結(jié)構(gòu)前部，所述鉸接油缸分為3組，且分別設(shè)置于中部盾體和尾部盾體的兩側(cè)和底部，每組鉸接油缸均設(shè)置有一個(gè)行程傳感器，鉸接油缸可以整體浮動，適應(yīng)轉(zhuǎn)彎需求，也可以分組控制伸縮，調(diào)整尾盾姿態(tài)。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)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(shè)置于尾盾鋼結(jié)構(gòu)中，頂鐵在推進(jìn)油缸和管片之間起到緩沖作用。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述中部橫撐是由型鋼和鋼板焊接而成的桁架結(jié)構(gòu)，中部橫撐用于支撐和連接整個(gè)盾體，增大整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)剛性。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，中部盾體和尾部盾體接觸部位設(shè)置有鉸接密封件。

本實(shí)用新型的可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)的工作流程如下：

（1）U形盾構(gòu)在始發(fā)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，然后依次用起重機(jī)吊運(yùn)至基坑中相應(yīng)位置，之后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(gòu)掘進(jìn)過程。

如圖4所示，在U形盾構(gòu)的前部，挖掘機(jī)從地上向地下逐層開挖，側(cè)部伸縮插板也從上向下逐層伸出，圍護(hù)兩側(cè)的土體。開挖到要求深度后，底部推土板伸出，平整挖掘機(jī)開挖出的底面。此時(shí)側(cè)部伸縮插板和底部推土板的油缸均全部伸出，然后這些油缸保持浮動狀態(tài)，推進(jìn)油缸活塞桿伸出一半的行程，頂推整個(gè)U形盾構(gòu)前進(jìn)。接著，重復(fù)一遍上面的過程。此時(shí)推進(jìn)油缸活塞桿伸出全部的行程，然后控制推進(jìn)油缸活塞桿全部縮回，頂鐵在回拉推進(jìn)油缸的作用下緊隨著活塞桿運(yùn)動，最終遠(yuǎn)離管片。接著，在尾部盾體的底面打上墊層，之后用起重機(jī)從尾部盾體上方吊運(yùn)管片，放置在打好的墊層上，而后推進(jìn)油缸活塞桿伸出，通過頂鐵頂緊在管片上，然后安裝管片之間的連接螺栓，這樣就完成一環(huán)管片的拼裝，即完成一環(huán)的掘進(jìn)。

本實(shí)用新型的可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)的有益效果：

1.本實(shí)用新型的可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)，前盾鋼結(jié)構(gòu)、中盾鋼結(jié)構(gòu)和尾盾鋼結(jié)構(gòu)分別由前盾單元模塊、中盾單元模塊和尾盾單元模塊組成，采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，可以適用于單倉、雙倉、三倉的管廊開挖，從而實(shí)現(xiàn)變斷面施工，極大降低了設(shè)備成本和變斷面施工成本。

2.本實(shí)用新型的可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)，利用該設(shè)備進(jìn)行管廊施工，不僅占用施工場地面積小，而且可以極大較少開挖土方量，降低對環(huán)境的破壞，使得在城市老區(qū)內(nèi)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(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中A-A的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)施工狀態(tài)示意圖。

參見圖1-4：1-前部盾體,101-前盾鋼結(jié)構(gòu)，111-前盾單元模塊，102-側(cè)部伸縮插板，103-底部推土板，2-中部盾體，201-中盾鋼結(jié)構(gòu)，211-中盾單元模塊，202-推進(jìn)油缸，3-尾部盾體，301-尾盾鋼結(jié)構(gòu)，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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體的實(shí)施方式對本實(shí)用新型的可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)做更加詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1：

本實(shí)用新型的可變斷面的U形盾構(gòu)機(jī)，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(jié)構(gòu)101、側(cè)部伸縮插板102和底部推土板103，所述側(cè)部伸縮插板102固定設(shè)置于前盾鋼結(jié)構(gòu)101的兩側(cè)，底部推土板103鉸接設(shè)置于前盾鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)201和推進(jìn)油缸202；尾部盾體3包括尾盾鋼結(jié)構(gòu)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(jìn)油缸202一端鉸接固定于中盾鋼結(jié)構(gòu)201上，另一端鉸接固定于尾部盾體3的頂鐵302上，所述頂鐵302活動設(shè)置于尾盾鋼結(jié)構(gòu)301中；中部橫撐貫4穿固定設(shè)置于前部盾體1、中部盾體2和尾部盾體3的內(nèi)側(cè)中上部。

所述前盾鋼結(jié)構(gòu)101、中盾鋼結(jié)構(gòu)201和尾盾鋼結(jié)構(gòu)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(shù)量分別為Q、Z、W，且Q=Z=W=1，此時(shí)U形盾構(gòu)為單倉盾構(gòu)。

所述中部盾體2的推進(jìn)油缸202為4組，且分別固定于中盾鋼結(jié)構(gòu)201的上、下、左、右四個(gè)面上，每組推進(jìn)油缸202均設(shè)置有一個(gè)行程傳感器，主要為U形盾構(gòu)的前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎提供動力，同時(shí)提供管片的壓緊力。

所述鉸接油缸303一端鉸接設(shè)置于中盾鋼結(jié)構(gòu)201后部，鉸接油缸303的另一端鉸接設(shè)置于尾盾鋼結(jié)構(gòu)301前部，所述鉸接油缸303分為3組，且分別設(shè)置于中部盾體2和尾部盾體3的兩側(cè)和底部，每組鉸接油缸303均設(shè)置有一個(gè)行程傳感器，鉸接油缸303可以整體浮動，適應(yīng)轉(zhuǎn)彎需求，也可以分組控制伸縮，調(diào)整尾部盾體姿態(tài)。

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(shè)置于尾盾鋼結(jié)構(gòu)301中，頂鐵302在推進(jìn)油缸202和管片5之間起到緩沖作用。

所述中部橫撐4是由型鋼和鋼板焊接而成的桁架結(jié)構(gòu)，中部橫撐4用于支撐和連接整個(gè)盾體，增大整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)剛性。

中部盾體2和尾部盾體3接觸部位設(shè)置有鉸接密封件。

實(shí)施例2：

與實(shí)施例1內(nèi)容相同的不再贅述，不同之處在于：

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

實(shí)施例3：

與實(shí)施例1內(nèi)容相同的不再贅述，不同之處在于：

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

以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。