阅读说明：本技术 一种竖井掘进防扭转方法 (Anti-twisting method for shaft tunneling ) 是由 曾文 杨芳 张君松 周任伟 夏理 范如谷 顾杨丹 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种竖井掘进防扭转方法,属于竖井施工技术领域,其特征在于,包括以下步骤：a、将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管；b、压紧机构工作,压紧油缸伸出将摩擦垫块推向环状钢管并压紧环状钢管的外壁,摩擦垫块将压紧力传递到盾体上,掘进机的刀盘开始掘进作业；c、掘进作业完成后,压紧油缸缩回,将摩擦垫块拉离环状钢管,复位油缸缩回,将压紧油缸上提,带动摩擦垫块上移复位到初始位置,压紧油缸再次伸出将摩擦垫块推向环状钢管并压紧环状钢管的外壁,进行下一循环掘进作业。本发明能够有效防止竖井掘进时盾体和弧形钢管片产生旋转,利于提高竖井掘进的可靠性和掘进效率,操作简单易行。(The invention discloses a shaft tunneling anti-twisting method, which belongs to the technical field of shaft construction and is characterized by comprising the following steps of: a. splicing and connecting a plurality of arc-shaped steel pipe sheets into an annular steel pipe; b. the pressing mechanism works, the pressing oil cylinder extends out to push the friction cushion block to the annular steel pipe and press the outer wall of the annular steel pipe, the friction cushion block transmits the pressing force to the shield body, and a cutter head of the tunneling machine starts tunneling operation; c. after the tunneling operation is finished, the pressing oil cylinder retracts, the friction cushion block is pulled away from the annular steel pipe, the resetting oil cylinder retracts, the pressing oil cylinder is lifted up to drive the friction cushion block to move upwards and reset to the initial position, the pressing oil cylinder extends out again to push the friction cushion block to the annular steel pipe and tightly press the outer wall of the annular steel pipe, and the next circular tunneling operation is carried out. The invention can effectively prevent the shield body and the arc-shaped steel pipe sheet from rotating during shaft tunneling, is beneficial to improving the reliability and the tunneling efficiency of shaft tunneling, and has simple and easy operation.)

一种竖井掘进防扭转方法

技术领域

本发明涉及到竖井施工技术领域，尤其涉及一种竖井掘进防扭转方法。

背景技术

洞壁直立的井状管道称为竖井，竖井实际是一种坍陷漏斗。竖井在平面轮廓上呈方形、长条状或不规则圆形。长条状是沿一组节理发育的，方形或圆形则是沿着两组节理发育的。井壁陡峭，近乎直立。

竖井被广泛应用于水利水电工程的取水、引水、通排风、溜渣和补气， 竖井施工具有占地面积小和对周边施工干扰少的特点。然而，由于竖井施工空间小、工期长、登高及临边作业多、通行不便，导致竖井施工的安全风险突出。

竖井在地下工程中占有重要地位，其应用范围越来越广。目前竖井施工中常采用普通凿井法，现有掘进机存在开挖速度慢、结构复杂、提供推进力困难、管片拼装工序和流程长、以及设备拆装不方便的问题；且机械化程度较低，安全性风险大。

公开号为CN 110671113A，公开日为2020年01月10日的中国专利文献公开了一种竖井掘进机，其特征在于，包括：中心刀盘和外圈刀盘，所述外圈刀盘可移动的套设于所述中心刀盘的外圈；中心驱动机构和外圈驱动机构，分别用于连接所述中心刀盘和所述外圈刀盘，并驱动其转动；所述中心驱动机构通过可伸缩的中心驱动推进机构连接于盾体，所述外圈驱动机构连接于所述盾体。

该专利文献公开的竖井掘进机，通过实现步履式的掘进状态，从而提升了竖井掘进机的工作效率，但是竖井掘进时盾体和管片还是容易旋转，导致竖井掘进可靠性低，影响掘进效率。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种竖井掘进防扭转方法，本发明能够有效防止竖井掘进时盾体和弧形钢管片产生旋转，利于提高竖井掘进的可靠性和掘进效率，操作简单易行。

本发明通过下述技术方案实现：

一种竖井掘进防扭转方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、井口开挖及基础施工，将掘进机的机架安装固定在地平面上，通过起重机吊装弧形钢管片，将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管；

b、压紧机构工作，压紧油缸伸出将摩擦垫块推向环状钢管并压紧环状钢管的外壁，摩擦垫块将压紧力传递到盾体上，掘进机的刀盘开始掘进作业；

c、掘进作业完成后，压紧油缸缩回，将摩擦垫块拉离环状钢管，复位油缸缩回，将压紧油缸上提，带动摩擦垫块上移复位到初始位置，压紧油缸再次伸出将摩擦垫块推向环状钢管并压紧环状钢管的外壁，进行下一循环掘进作业。

所述竖井掘进防扭转装置包括盾体、压紧机构和多个弧形钢管片，多个弧形钢管片首尾连接形成环状钢管，盾体与环状钢管的底部固定连接，压紧机构包括导向支架、复位油缸、压紧油缸和用于压紧环状钢管外壁的摩擦垫块，导向支架包括横板、竖板和导向板，横板的一端与竖板固定连接，横板的另一端与导向板固定连接，导向板上开有用于摩擦垫块上下滑动的导向槽，压紧油缸的一端滑动连接在竖板上，压紧油缸的另一端与摩擦垫块固定连接，复位油缸贯穿横板并与压紧油缸的中部连接。

所述步骤b中，掘进机的刀盘开始掘进作业，摩擦垫块随掘进机刀盘掘进沿导向槽下移，带动压紧油缸下移，复位油缸伸出。

所述压紧机构为两个，两个压紧机构沿环状钢管的中心轴线对称分布。

所述压紧机构为六个，六个压紧机构沿环状钢管的圆周均匀分布。

所述竖板的下端固定连接有第一限位块，导向板的下端固定连接有第二限位块，第一限位块和第二限位块相对应。

所述摩擦垫块在复位油缸的作用下沿导向板的导向槽作上下往复运动，摩擦垫块在压紧油缸的作用下作水平往复运动。

本发明竖井掘进防扭转装置的工作原理如下：

在竖井掘进作业时，通过压紧油缸伸出将摩擦垫块压到环状钢管外壁上；摩擦垫块能够沿导向槽进行上下方向运动，导向槽能够承受扭转力矩；当一个步进掘进循环完成后松开压紧油缸，复位油缸将摩擦垫块复位到下一步进掘进循环的初始位置，重新压紧，并可进行下一循环掘进，从而达到防止竖井掘进时盾体和弧形钢管片旋转的目的。

本发明的有益效果主要表现在以下方面：

1、本发明，“a、井口开挖及基础施工，将掘进机的机架安装固定在地平面上，通过起重机吊装弧形钢管片，将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管；b、压紧机构工作，压紧油缸伸出将摩擦垫块推向环状钢管并压紧环状钢管的外壁，摩擦垫块将压紧力传递到盾体上，掘进机的刀盘开始掘进作业；c、掘进作业完成后，压紧油缸缩回，将摩擦垫块拉离环状钢管，复位油缸缩回，将压紧油缸上提，带动摩擦垫块上移复位到初始位置，压紧油缸再次伸出将摩擦垫块推向环状钢管并压紧环状钢管的外壁，进行下一循环掘进作业”，较现有技术而言，能够有效防止竖井掘进时盾体和弧形钢管片产生旋转，利于提高竖井掘进的可靠性和掘进效率，操作简单易行。

2、本发明，竖井掘进防扭转装置包括盾体、压紧机构和多个弧形钢管片，多个弧形钢管片首尾连接形成环状钢管，盾体与环状钢管的底部固定连接，压紧机构包括导向支架、复位油缸、压紧油缸和用于压紧环状钢管外壁的摩擦垫块，导向支架包括横板、竖板和导向板，横板的一端与竖板固定连接，横板的另一端与导向板固定连接，导向板上开有用于摩擦垫块上下滑动的导向槽，压紧油缸的一端滑动连接在竖板上，压紧油缸的另一端与摩擦垫块固定连接，复位油缸贯穿横板并与压紧油缸的中部连接，使用时，通过压紧油缸伸出将摩擦垫块压到环状钢管外壁上；摩擦垫块能够沿导向槽进行上下方向运动，导向槽能够承受扭转力矩；较现有技术而言，能够有效防止竖井掘进时盾体和弧形钢管片产生旋转，提高竖井掘进的可靠性，进而提高掘进效率。

3、本发明，步骤b中，掘进机的刀盘开始掘进作业，摩擦垫块随掘进机刀盘掘进沿导向槽下移，带动压紧油缸下移，复位油缸伸出，当一个掘进循环完成后，复位油缸收缩复位，又能够进行下一循环掘进作业，整个操作顺畅连续，有利于提高掘进效率。

4、本发明，压紧机构为两个，两个压紧机构沿环状钢管的中心轴线对称分布，能够提高压紧效果，防止竖井掘进时盾体和弧形钢管片产生旋转。

5、本发明，压紧机构为六个，六个压紧机构沿环状钢管的圆周均匀分布，能够进一步提高压紧均匀性，有效防止竖井掘进时盾体和弧形钢管片产生旋转。

6、本发明，竖板的下端固定连接有第一限位块，导向板的下端固定连接有第二限位块，第一限位块和第二限位块相对应，能够防止摩擦垫块滑出，使摩擦垫块始终能够沿导向槽进行上下方向运动。

7、本发明，摩擦垫块在复位油缸的作用下沿导向板的导向槽作上下往复运动，摩擦垫块在压紧油缸的作用下作水平往复运动，在复位油缸和压紧油缸的作用下，摩擦垫块能够有效实现压紧，利于提高掘进效率。

附图说明

下面将结合说明书附图和

具体实施方式

对本发明作进一步的具体说明，其中：

图1为本发明竖井掘进的结构示意图；

图2为本发明竖井掘进防扭转装置的结构示意图；

图3为本发明竖井掘进防扭转装置的俯视图；

图中标记：1、机架，2、环状钢管，3、压紧油缸，4、摩擦垫块，5、盾体，6、刀盘，7、复位油缸，8、导向支架，9、横板，10、竖板，11、导向板，12、导向槽，13、第一限位块，14、第二限位块。

具体实施方式

实施例1

参见图1-图3，一种竖井掘进防扭转方法，包括以下步骤：

a、井口开挖及基础施工，将掘进机的机架1安装固定在地平面上，通过起重机吊装弧形钢管片，将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管2；

b、压紧机构工作，压紧油缸3伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，摩擦垫块4将压紧力传递到盾体5上，掘进机的刀盘6开始掘进作业；

c、掘进作业完成后，压紧油缸3缩回，将摩擦垫块4拉离环状钢管2，复位油缸7缩回，将压紧油缸3上提，带动摩擦垫块4上移复位到初始位置，压紧油缸3再次伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，进行下一循环掘进作业。

本实施例为最基本的实施方式，“a、井口开挖及基础施工，将掘进机的机架1安装固定在地平面上，通过起重机吊装弧形钢管片，将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管2；b、压紧机构工作，压紧油缸3伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，摩擦垫块4将压紧力传递到盾体5上，掘进机的刀盘6开始掘进作业；c、掘进作业完成后，压紧油缸3缩回，将摩擦垫块4拉离环状钢管2，复位油缸7缩回，将压紧油缸3上提，带动摩擦垫块4上移复位到初始位置，压紧油缸3再次伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，进行下一循环掘进作业”，较现有技术而言，能够有效防止竖井掘进时盾体5和弧形钢管片产生旋转，利于提高竖井掘进的可靠性和掘进效率，操作简单易行。

实施例2

参见图1-图3，一种竖井掘进防扭转方法，包括以下步骤：

a、井口开挖及基础施工，将掘进机的机架1安装固定在地平面上，通过起重机吊装弧形钢管片，将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管2；

b、压紧机构工作，压紧油缸3伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，摩擦垫块4将压紧力传递到盾体5上，掘进机的刀盘6开始掘进作业；

c、掘进作业完成后，压紧油缸3缩回，将摩擦垫块4拉离环状钢管2，复位油缸7缩回，将压紧油缸3上提，带动摩擦垫块4上移复位到初始位置，压紧油缸3再次伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，进行下一循环掘进作业。

所述竖井掘进防扭转装置包括盾体5、压紧机构和多个弧形钢管片，多个弧形钢管片首尾连接形成环状钢管2，盾体5与环状钢管2的底部固定连接，压紧机构包括导向支架8、复位油缸7、压紧油缸3和用于压紧环状钢管2外壁的摩擦垫块4，导向支架8包括横板9、竖板10和导向板11，横板9的一端与竖板10固定连接，横板9的另一端与导向板11固定连接，导向板11上开有用于摩擦垫块4上下滑动的导向槽12，压紧油缸3的一端滑动连接在竖板10上，压紧油缸3的另一端与摩擦垫块4固定连接，复位油缸7贯穿横板9并与压紧油缸3的中部连接。

本实施例为一较佳实施方式，竖井掘进防扭转装置包括盾体5、压紧机构和多个弧形钢管片，多个弧形钢管片首尾连接形成环状钢管2，盾体5与环状钢管2的底部固定连接，压紧机构包括导向支架8、复位油缸7、压紧油缸3和用于压紧环状钢管2外壁的摩擦垫块4，导向支架8包括横板9、竖板10和导向板11，横板9的一端与竖板10固定连接，横板9的另一端与导向板11固定连接，导向板11上开有用于摩擦垫块4上下滑动的导向槽12，压紧油缸3的一端滑动连接在竖板10上，压紧油缸3的另一端与摩擦垫块4固定连接，复位油缸7贯穿横板9并与压紧油缸3的中部连接，使用时，通过压紧油缸3伸出将摩擦垫块4压到环状钢管2外壁上；摩擦垫块4能够沿导向槽12进行上下方向运动，导向槽12能够承受扭转力矩；较现有技术而言，能够有效防止竖井掘进时盾体5和弧形钢管片产生旋转，提高竖井掘进的可靠性，进而提高掘进效率。

实施例3

参见图1-图3，一种竖井掘进防扭转方法，包括以下步骤：

a、井口开挖及基础施工，将掘进机的机架1安装固定在地平面上，通过起重机吊装弧形钢管片，将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管2；

b、压紧机构工作，压紧油缸3伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，摩擦垫块4将压紧力传递到盾体5上，掘进机的刀盘6开始掘进作业；

c、掘进作业完成后，压紧油缸3缩回，将摩擦垫块4拉离环状钢管2，复位油缸7缩回，将压紧油缸3上提，带动摩擦垫块4上移复位到初始位置，压紧油缸3再次伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，进行下一循环掘进作业。

所述竖井掘进防扭转装置包括盾体5、压紧机构和多个弧形钢管片，多个弧形钢管片首尾连接形成环状钢管2，盾体5与环状钢管2的底部固定连接，压紧机构包括导向支架8、复位油缸7、压紧油缸3和用于压紧环状钢管2外壁的摩擦垫块4，导向支架8包括横板9、竖板10和导向板11，横板9的一端与竖板10固定连接，横板9的另一端与导向板11固定连接，导向板11上开有用于摩擦垫块4上下滑动的导向槽12，压紧油缸3的一端滑动连接在竖板10上，压紧油缸3的另一端与摩擦垫块4固定连接，复位油缸7贯穿横板9并与压紧油缸3的中部连接。

所述步骤b中，掘进机的刀盘6开始掘进作业，摩擦垫块4随掘进机刀盘6掘进沿导向槽12下移，带动压紧油缸3下移，复位油缸7伸出。

本实施例为又一较佳实施方式，步骤b中，掘进机的刀盘6开始掘进作业，摩擦垫块4随掘进机刀盘6掘进沿导向槽12下移，带动压紧油缸3下移，复位油缸7伸出，当一个掘进循环完成后，复位油缸7收缩复位，又能够进行下一循环掘进作业，整个操作顺畅连续，有利于提高掘进效率。

实施例4

参见图1-图3，一种竖井掘进防扭转方法，包括以下步骤：

a、井口开挖及基础施工，将掘进机的机架1安装固定在地平面上，通过起重机吊装弧形钢管片，将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管2；

b、压紧机构工作，压紧油缸3伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，摩擦垫块4将压紧力传递到盾体5上，掘进机的刀盘6开始掘进作业；

c、掘进作业完成后，压紧油缸3缩回，将摩擦垫块4拉离环状钢管2，复位油缸7缩回，将压紧油缸3上提，带动摩擦垫块4上移复位到初始位置，压紧油缸3再次伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，进行下一循环掘进作业。

所述竖井掘进防扭转装置包括盾体5、压紧机构和多个弧形钢管片，多个弧形钢管片首尾连接形成环状钢管2，盾体5与环状钢管2的底部固定连接，压紧机构包括导向支架8、复位油缸7、压紧油缸3和用于压紧环状钢管2外壁的摩擦垫块4，导向支架8包括横板9、竖板10和导向板11，横板9的一端与竖板10固定连接，横板9的另一端与导向板11固定连接，导向板11上开有用于摩擦垫块4上下滑动的导向槽12，压紧油缸3的一端滑动连接在竖板10上，压紧油缸3的另一端与摩擦垫块4固定连接，复位油缸7贯穿横板9并与压紧油缸3的中部连接。

所述步骤b中，掘进机的刀盘6开始掘进作业，摩擦垫块4随掘进机刀盘6掘进沿导向槽12下移，带动压紧油缸3下移，复位油缸7伸出。

所述压紧机构为两个，两个压紧机构沿环状钢管2的中心轴线对称分布。

本实施例为又一较佳实施方式，压紧机构为两个，两个压紧机构沿环状钢管2的中心轴线对称分布，能够提高压紧效果，防止竖井掘进时盾体5和弧形钢管片产生旋转。

实施例5

参见图1-图3，一种竖井掘进防扭转方法，包括以下步骤：

a、井口开挖及基础施工，将掘进机的机架1安装固定在地平面上，通过起重机吊装弧形钢管片，将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管2；

b、压紧机构工作，压紧油缸3伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，摩擦垫块4将压紧力传递到盾体5上，掘进机的刀盘6开始掘进作业；

c、掘进作业完成后，压紧油缸3缩回，将摩擦垫块4拉离环状钢管2，复位油缸7缩回，将压紧油缸3上提，带动摩擦垫块4上移复位到初始位置，压紧油缸3再次伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，进行下一循环掘进作业。

所述竖井掘进防扭转装置包括盾体5、压紧机构和多个弧形钢管片，多个弧形钢管片首尾连接形成环状钢管2，盾体5与环状钢管2的底部固定连接，压紧机构包括导向支架8、复位油缸7、压紧油缸3和用于压紧环状钢管2外壁的摩擦垫块4，导向支架8包括横板9、竖板10和导向板11，横板9的一端与竖板10固定连接，横板9的另一端与导向板11固定连接，导向板11上开有用于摩擦垫块4上下滑动的导向槽12，压紧油缸3的一端滑动连接在竖板10上，压紧油缸3的另一端与摩擦垫块4固定连接，复位油缸7贯穿横板9并与压紧油缸3的中部连接。

所述步骤b中，掘进机的刀盘6开始掘进作业，摩擦垫块4随掘进机刀盘6掘进沿导向槽12下移，带动压紧油缸3下移，复位油缸7伸出。

所述压紧机构为六个，六个压紧机构沿环状钢管2的圆周均匀分布。

本实施例为又一较佳实施方式，压紧机构为六个，六个压紧机构沿环状钢管2的圆周均匀分布，能够进一步提高压紧均匀性，有效防止竖井掘进时盾体5和弧形钢管片产生旋转。

实施例6

参见图1-图3，一种竖井掘进防扭转方法，包括以下步骤：

a、井口开挖及基础施工，将掘进机的机架1安装固定在地平面上，通过起重机吊装弧形钢管片，将多个弧形钢管片拼装连接成环状钢管2；

b、压紧机构工作，压紧油缸3伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，摩擦垫块4将压紧力传递到盾体5上，掘进机的刀盘6开始掘进作业；

c、掘进作业完成后，压紧油缸3缩回，将摩擦垫块4拉离环状钢管2，复位油缸7缩回，将压紧油缸3上提，带动摩擦垫块4上移复位到初始位置，压紧油缸3再次伸出将摩擦垫块4推向环状钢管2并压紧环状钢管2的外壁，进行下一循环掘进作业。

所述竖井掘进防扭转装置包括盾体5、压紧机构和多个弧形钢管片，多个弧形钢管片首尾连接形成环状钢管2，盾体5与环状钢管2的底部固定连接，压紧机构包括导向支架8、复位油缸7、压紧油缸3和用于压紧环状钢管2外壁的摩擦垫块4，导向支架8包括横板9、竖板10和导向板11，横板9的一端与竖板10固定连接，横板9的另一端与导向板11固定连接，导向板11上开有用于摩擦垫块4上下滑动的导向槽12，压紧油缸3的一端滑动连接在竖板10上，压紧油缸3的另一端与摩擦垫块4固定连接，复位油缸7贯穿横板9并与压紧油缸3的中部连接。

所述步骤b中，掘进机的刀盘6开始掘进作业，摩擦垫块4随掘进机刀盘6掘进沿导向槽12下移，带动压紧油缸3下移，复位油缸7伸出。

所述压紧机构为六个，六个压紧机构沿环状钢管2的圆周均匀分布。

所述竖板10的下端固定连接有第一限位块13，导向板11的下端固定连接有第二限位块14，第一限位块13和第二限位块14相对应。

所述摩擦垫块4在复位油缸7的作用下沿导向板11的导向槽12作上下往复运动，摩擦垫块4在压紧油缸3的作用下作水平往复运动。

本实施例为最佳实施方式，竖板10的下端固定连接有第一限位块13，导向板11的下端固定连接有第二限位块14，第一限位块13和第二限位块14相对应，能够防止摩擦垫块4滑出，使摩擦垫块4始终能够沿导向槽12进行上下方向运动。

摩擦垫块4在复位油缸7的作用下沿导向板11的导向槽12作上下往复运动，摩擦垫块4在压紧油缸3的作用下作水平往复运动，在复位油缸7和压紧油缸3的作用下，摩擦垫块4能够有效实现压紧，利于提高掘进效率。