阅读说明：本技术 用于盾构机始发防扭转装置及其施工方法 (Starting anti-torsion device for shield tunneling machine and construction method thereof ) 是由 吴伟才 孙国华 徐伟 肖浩 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于盾构机始发防扭转装置及其施工方法,钢套筒内的下部间隔设置一对轨道,包括以下步骤：步骤一、在盾体上对称设置一对内外贯通的插孔,且一对插孔之间的间距设置为可分别位于一对轨道的两侧；步骤二、将套筒密封固定于所述插孔内,在套筒内壁设置螺纹；步骤三、一对螺杆分别螺纹连接于一对插孔内,且可伸出或缩回至盾体外壁面内。本发明具有结构形式简单、使用方便、密封效果好等优点。(The invention discloses an initial anti-torsion device for a shield tunneling machine and a construction method thereof, wherein a pair of tracks are arranged at the lower part in a steel sleeve at intervals, and the method comprises the following steps: step one, symmetrically arranging a pair of through jacks on a shield body, wherein the distance between the jacks is set to be respectively positioned at two sides of a pair of rails; step two, the sleeve is fixed in the jack in a sealing way, and the inner wall of the sleeve is provided with threads; and step three, the pair of screws are respectively in threaded connection with the pair of jacks and can extend out of or retract into the outer wall surface of the shield body. The invention has the advantages of simple structure, convenient use, good sealing effect and the like.)

用于盾构机始发防扭转装置及其施工方法

技术领域

本发明用于隧道施工装置技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于盾构机始发防扭转装置及其施工方法，特别适用使用钢套筒始发时无法在盾体***焊接防挡铁块的技术领域。

背景技术

盾构机钢套筒始发是根据平衡原理研发的一种新型施工工艺，钢套筒始发时盾构机下井前，先将钢套筒下半部分安装到始发井指定位置，并在套筒内底部进行适当的回填碎石，上部铺粗砂，然后将盾构吊装下井，最后将钢套筒安装完毕，继续回填。通过这个钢套筒封闭空间提供平衡掌子面的水压力，盾构机在钢套筒内实现安全始发。该技术已在盾构施工中逐步推广使用。然而，这种始发也有一定的局限性，钢套筒支座对盾体的摩擦阻力力矩、掌子面摩阻力矩和套筒内回填物对盾体外壳的摩阻力矩等不足以克服盾构机刀盘的旋转力矩时，盾体可能会发生旋转，造成钢套筒装置失稳，进而可能始发失败，造成施工重大风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构形式简单、使用方便、密封效果好、经济实用的用于盾构机始发防扭转的施工方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于盾构机始发防扭转的施工方法，钢套筒内的下部间隔设置一对轨道，包括以下步骤：

步骤一、在盾体上对称设置一对内外贯通的插孔，且一对插孔之间的间距设置为可分别位于一对轨道的两侧；

步骤二、将套筒密封固定于所述插孔内，在套筒内壁设置螺纹；

步骤三、一对螺杆分别螺纹连接于一对插孔内，且可伸出或缩回至盾体外壁面内。

优选的是，还包括步骤四、始发时，旋出螺杆，使得螺杆朝向钢套筒的外端伸出盾体3-5cm。

优选的是，还包括步骤五、盾构机在正常掘进前，将第一锁紧螺母锁紧于螺杆上并与套筒的内端面相抵，所述第一锁紧螺母和套筒的内端面之间设置有第一密封圈；

将第二锁紧螺母锁紧于螺杆上并通过密封垫与第一锁紧螺母密封，所述第二锁紧螺母上设置有封闭的盖帽，将所述螺杆罩设其中。

优选的是，螺杆的外端的横截面为正十二边形，且旋出螺杆时，保证螺杆的其中一个侧面与对应轨道的侧面平行。

优选的是，所述螺杆为经过调质处理的42CrMo制造加工而成，其屈服强度需至少达到930MPa。

优选的是，位于同侧的轨道侧面与螺杆外端的侧面的间距设置为2～5cm。

优选的是，所述套筒外端侧壁向两侧形成凸台，所述插孔与所述套筒外壁相匹配，所述凸台和插孔之间设置有第二密封圈。

优选的是，所述套筒的凸台与盾体上对应的插孔之间为过盈配合；所述盾体内壁绕套筒外周焊接有挡块。

优选的是，所述螺杆的螺纹上缠绕有一圈生胶带，所述螺杆的内端的截面为正六边形。

本发明还提供了一种用于盾构机始发防扭转装置，包括：

一对插孔，其相对设置于所述盾体上；

一对套筒，分别同轴密封设置于一对所述插孔内；

一对螺杆，其与所述套筒一一对应，所述螺杆螺纹连接在对应的套筒内，从而使得螺杆的外端能伸出或缩回至套筒内；

其中，一对螺杆的外端伸出对应的套筒时，一对螺杆的外端将一对轨道夹在中部，从而防止盾体在钢套筒内旋转。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明结构简单实用、结构尺寸较小，所开圆通孔对盾体结构及强度无重大影响。当螺杆伸出至盾体外部时，可以将盾体临时限位在一对轨道上，以防止盾体在钢套筒内旋转；当螺杆缩回至盾体内部时，对盾构正常施工不会造成干涉。

2、本发明密封效果好，设置了多道密封，其包括两道O形密封圈密封以及一耐腐蚀的橡胶密封垫，内周有螺纹牙自身密封、生胶带以及带帽螺母密封，对盾构机开孔有着极好的密封作用，不会导致泥浆倒灌进入盾体。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明与一对轨道的位置关系示意图；

图2是图1A处放大图；

图3为本发明所述螺杆未伸出套筒的示意图；

图4为本发明所述螺杆伸出套筒的示意图。

附图标记说明：1、螺杆，2、生胶带，3、第二锁紧螺母，4、橡胶密封垫，5、第一锁紧螺母，6、第一密封圈，7、挡块，8、套筒，9、第二密封圈，10、盾体，11、钢套筒，12、轨道。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～4所示，本发明提供一种用于盾构机始发防扭转装置的施工方法，钢套筒11内的下部间隔设置一对轨道12，所述轨道12沿钢套筒11的长度方向延伸，钢套筒11与现有盾构施工中的钢套筒11一样，仅仅是轨道12要与防扭转装置配合。包括以下步骤：

步骤一、在盾体10上对称设置一对内外贯通的插孔，且一对插孔之间的间距设置为可分别位于一对轨道12的两侧；

步骤二、将套筒8密封固定于所述插孔内，在套筒8内壁设置螺纹，在本实施例中，插孔为两节同轴的圆柱状结构构成，且沿盾体10径向往外延伸的圆柱结构的直径略大，套筒8***插孔的部分与插孔的结构相匹配。

步骤三、一对螺杆1分别螺纹连接于一对插孔内，且可伸出或缩回至盾体10外壁面内。

步骤四、始发时，旋出螺杆1，使得螺杆1朝向钢套筒11的外端伸出盾体103-5cm。盾构机推进过程中，由于刀盘扭力过大时，造成盾体10旋转，当盾体10旋转一定角度时，螺杆1端头就会碰到钢套筒11内的轨道12侧面，在轨道12侧面的阻力下，阻止了盾体10的进一步旋转，进而起到了盾体10机防扭转的作用。

在实际施工过程中，较常见的是：盾体10外径直径为6460mm，轨道12为P43钢轨，轨道12内侧焊接有一排挡块7；螺杆1安装前，螺杆1螺纹面须事先涂抹黄油，当盾构机套钢筒始发时起到盾体10防扭作用，螺杆1伸出盾体10外约4cm，钢套筒11始发时，螺杆1外端与盾体10外的轨道12的距离保持约2cm，且螺杆1与同侧的轨道12的边缘平行，使得在盾构机的盾体10发生扭转时，螺杆1外端的正十二边形的一边会与轨道12侧面接触。需要说明的是：螺杆1外端与盾体10外的轨道12的距离保持约2cm，使得盾构机的盾体10最多发生正向或反向的0.5°的扭转后，就会使得螺杆1与轨道12相抵，从而防止盾体10在钢套筒11内旋转。不管盾体10顺时针还是逆时针旋转，一对螺杆1中的一个总能起到限位作用，以防止盾体10在钢套筒11内旋转。手动旋转螺杆1的内端，使得螺杆1的外端伸出或缩回套筒8。

本申请的用于盾构机始发防扭转装置的施工方法的一优选实施例中，还包括步骤五、盾构机在正常掘进前，将第一锁紧螺母5锁紧于螺杆1上并与套筒8的内端面相抵，所述第一锁紧螺母5和套筒8的内端面之间设置有第一密封圈6；

将第二锁紧螺母3锁紧于螺杆1上并通过橡胶密封垫4与第一锁紧螺母5密封，所述第二锁紧螺母3上设置有封闭的盖帽，将所述螺杆1罩设其中。

在上述技术方案中，钢套筒11始发时，仅插孔和套筒8之间密封，但在盾构掘时简单插孔和套筒8密封无法保证泥浆不倒灌进入盾体10，因此在套筒8伸入盾体10内的部分做了进一步的密封，通过锁紧螺母达到了二次密封的效果。

第一锁紧螺母5和第二锁紧螺母3的安装操作是，可采用扳手控制第一锁紧螺母5不动，再拧第二锁紧螺母3。在本申请中设置两组锁紧螺母目的之一是可以防松动，之二是加强密封作用，之三是防止操作人员误操作，将螺杆1拧出套筒8或拧松。

本申请的用于盾构机始发防扭转装置的施工方法的一优选实施例中，螺杆1的外端的横截面为正十二边形，且旋出螺杆1时，保证螺杆1的其中一个侧面与对应轨道12的侧面平行，保证盾体10在发生旋转时，轨道12面提供阻力促使盾构机的盾体10不发生扭转；当盾构正常掘进时，螺杆1缩回盾体10内，也是通过旋转螺杆1的内端来调节螺杆1缩回长度。

本申请的用于盾构机始发防扭转装置的施工方法的一优选实施例中，所述螺杆1为经过调质处理的42CrMo制造加工而成，其屈服强度需至少达到930Mpa，调质后的螺杆1具有高强度和韧性，中间段为带粗牙螺纹的螺纹杆结构，通过螺纹牙在套筒8旋转伸出或缩回，进而伸出盾体10外或缩于盾体10内。

本申请的用于盾构机始发防扭转装置的施工方法的一优选实施例中，位于同侧的轨道12侧面与螺杆1外端的侧面的间距设置为2～5cm。

本申请的用于盾构机始发防扭转装置的施工方法的一优选实施例中，所述套筒8外端侧壁向两侧形成凸台，所述插孔与所述套筒8外壁相匹配，所述凸台和插孔之间设置有第二密封圈9。

本申请的用于盾构机始发防扭转装置的施工方法的一优选实施例中，所述套筒8的凸台与盾体10上对应的插孔之间为过盈配合；所述盾体10内壁绕套筒8外周焊接有挡块7。

在上述技术方案中，套筒8与插孔之间设置为过盈配合，是保证套筒8的螺纹失效时，方便对套筒8进行更换。挡块7与套筒8之间也可设置为过盈配合，挡块7的设置可以增加盾体10开设插孔附近的强度。更优选的是，仅套筒8的凸台与盾体10插孔为过盈配合，套筒8其它部分与插孔为间隙配合，这样既能保证密封性，又能降低套筒8的安装难度。

本申请的用于盾构机始发防扭转装置的施工方法的一优选实施例中，所述螺杆1的螺纹上缠绕有一圈生胶带2，加强密封，防止泥浆倒灌进入盾体10。所述螺杆1的内端的截面为正六边形。可以配合常见的拆装工具，如六角套筒8扳手使用，省时省力。

本申请另一实施例中提供了一种用于盾构机始发防扭转装置，包括：一对插孔，其相对设置于所述盾体10上；一对套筒8，分别同轴密封设置于一对所述插孔内；一对螺杆1，其与所述套筒8一一对应，所述螺杆1螺纹连接在对应的套筒8内，从而使得螺杆1的外端能伸出或缩回至套筒8内；其中，一对螺杆1的外端伸出对应的套筒8时，一对螺杆1的外端将一对轨道12夹在中部，从而防止盾体10在钢套筒11内旋转。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。