阅读说明：本技术 盾构机台车在已运营车站的负二层内调头的方法 (Method for turning over shield tunneling machine trolley in negative two-layer of operated station ) 是由 李应姣 张闯 张志冰 罗水保 谭桂平 谢强健 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种盾构机台车在已运营车站的负二层内调头的方法。本发明中的盾构机台车平移调头方法具体步骤如下：将盾构机台车通过电瓶车沿着盾构完成的已贯穿隧道拖至该隧道的始发井进行调头后,再通过电瓶车拖至接收端端头井的车站内,采用台车平移托架和平移装置将其平移至二次始发端,并与盾构机拼接好后进行二次盾构始发。本发明中的方法可根据施工环境灵活调整,既可以适用于空间宽广的施工区域,也可以适用于狭小无吊装条件的施工环境,解决了现有盾构机台车调头方法受施工环境影响的问题。(The invention provides a method for turning a shield tunneling machine trolley around in a negative two-layer of an operated station. The shield tunneling machine trolley translation turning method specifically comprises the following steps: and dragging the shield machine trolley to an originating well of the tunnel along the tunnel which is completed by the shield through the storage battery car for turning around, then dragging the trolley to a station of a receiving end well through the storage battery car, translating the trolley to a secondary originating end by adopting a trolley translation bracket and a translation device, and splicing the trolley with the shield machine for secondary shield originating. The method can be flexibly adjusted according to the construction environment, not only can be suitable for construction areas with wide space, but also can be suitable for the construction environment without narrow hoisting conditions, and the problem that the conventional shield tunneling machine trolley turning method is influenced by the construction environment is solved.)

盾构机台车在已运营车站的负二层内调头的方法

技术领域

本发明涉及盾构机施工领域，具体是一种盾构机台车在已运营车站的负二层内调头的方法。

背景技术

随着当前社会的快速发展，科技时代的不断更新，城市容积压力的骤然增加，为此将会采用大面积开采地下空间的手段进行缓解，增加城市的容纳率。盾构机是当前地铁建设领域内首选设备，是一种隧道掘进的专用工程机械，该设备具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，可以满足整个开挖支护过程，同时具备安全、快速等优点。

盾构法施工过程中，根据施工部署安排，经常利用一台盾构机完成一个盾构区间两条线的掘进任务，当盾构机完成一条隧道的掘进施工后，需要调头以便开始第二条临近隧道的掘进，通常的做法是在第一条掘完隧道的端头井进行盾构机的盾体和台车先解体、吊装运输到第二条临近隧道的始发站，然后再拼装的方法。由于盾构机的台车重量和体积都较大，在进行吊运调头时需要大型起吊设备以及吊运旋转的空间，而大型起吊设备的安装对于施工环境的要求也比较高，且花费时间较长，整个工具还具备工艺复杂、施工周期长的缺点。而且当盾构机的端头井处于已运营的车站负二层时，由于上层车站已经施工完成，在运营中，其车站的承受能力较差，不具备大型吊装设备的安装以及吊运环境，而且车站内空间受限，无法进行旋转吊运工作，其台车的调头工作便无法进行，一般需要直接在接收井内进行平移调头作业。

传统的调头或平移施工通常现在地面铺设钢板，然后制作简易平台，将后配套台车或出土电瓶车固定在平台上，采用千斤顶顶推平台在钢板上移动，当千斤顶完成一个油缸行程的顶进后，在其后部添加顶铁，在以此循环进行顶推，该类施工效率低，所需顶铁构件较多，并且现场顶推过程中仅能根据平台所处位置动态调整千斤顶布置位置，再计算伸长量，具有较大的不确定性，同时无法精准控制转弯路径，施工中时常出现顶推位移超限或擦刮侧墙的现象，影响施工安全及进度。公开号为CN110130908A 的发明专利公开了一种盾构台车调头、平移系统及施工方法，其具体是通过采用滑轮组装置和限位装置并利用盾构配套的电瓶车牵引台车调头，最后再采用千斤顶微调，实现台车调头。该方法虽然大大提升了施工效率，增加施工的安全性，使得调头路径更加精准，但是其调头的装置比较复杂，而且整个调头过程需要较大的空间，对于空间狭窄，比如已运营的封闭车站，由于车站内有较多的承重柱，其承重柱之间的间距较小，直接在车站内调头无法完成，且在平移过程中很容易碰撞承重柱。

发明内容

本发明根据现有技术的不足提供一种盾构机台车在已运营车站的负二层内调头的方法，该方法可以解决无吊装条件、且空间狭小环境下的盾构机台车平移调头工作，在降低施工成本的情况下提高施工效率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种盾构机台车在已运营车站的负二层内调头的方法，该盾构施工的端头井位于已封闭的运营车站负二层内，其特征在于具体步骤如下：

(1)在盾构接收端的端头井内沿着盾构机掘进方向铺设电瓶车轨道至临近端头井的车站内，同时在端头井沿着盾构始发方向铺设台车始发轨道，电瓶车轨道通过马凳架设至已贯通盾构隧道内的电瓶车轨道高度，并与已贯通盾构隧道内的电瓶车轨道对接，台车始发轨道一端水平延伸至临近端头井的车站内；并在车站靠近端头井的电瓶车轨道与台车始发轨道之间铺设台车平移钢板形成台车平移区域；

(2)将多节已经达到端头井接收洞口的台车相互拆开，分别利用盾构机的电瓶车沿着盾构完成的已贯穿隧道将拆开的台车从尾部向前部依次拖至该隧道的始发井，并通过吊运设备吊至地面旋转180°进行调头；

(3)将步骤(2)中调头完成的台车从尾部向前部依次吊运下井，再依次通过电瓶车沿着已贯穿隧道运至该隧道的接收洞口，并沿着步骤(1)中铺设的电瓶车轨道拖至对应台车平移区域的位置；

(4)当台车达到对应台车平移区域的位置时，在车站顶板安装手拉葫芦将台车垂直吊起，移开电瓶车，将台车正下方区域的电瓶车轨道拆掉，并在该区域铺设钢板使其与步骤(1)中台车平移区域的钢板无缝对接，然后将两个台车平移托架平行置于台车正下方的钢板上，且两个台车平移托架布设方向与台车行驶方向垂直，分别对应台车的前轮和后轮位置，最后通过手拉葫芦将台车垂直下降至平移托架上；

(5)安装台车平移装置，台车平移装置包括两个卷扬机和两组定滑轮，两组定滑轮固定安装在台车平移方向的车站侧墙上，每个卷扬机固定在盾构机台车平移线路的两侧，通过钢丝绳将两个卷扬机分别与台车下方的两个平移托架连接，每根钢丝绳一端固定在平移托架前端，另一端绕定滑轮后与卷扬机连接，由卷扬机提供盾构机台车平移动力，定滑轮提供反力，带动盾构机台车沿着台车平移区域平移至台车始发轨道侧面；

(6)在平移托架与台车始发轨道之间采用钢板搭设斜坡，当盾构机台车达到台车始发轨道侧面时，将平移装置连接在平移托架上的钢丝绳拆开，直接连接到台车上，将台车沿着搭设的斜坡直接拖拉至台车始发轨道上，然后将平移装置与台车之间的钢丝绳拆开，然后通过拖拉机构将台车从台车平移托架水平拖至台车始发轨道上，并沿着台车始发轨道拖至车站内的台车拼装区；

(7)重复步骤(3)至步骤(6)将多节台车依次转移至车站内的台车拼装区后，再将台车按照从头到尾的顺序组装后与盾构机拼接，等待下次盾构始发。

本发明进一步的技术方案：所述步骤(2)中台车沿已贯穿隧道拖至该隧道的始发井时，先将电瓶车的车头与拖板分离，并将电瓶车的车头与台车连接，然后将电瓶车拖板两侧的台车轨道垫高成型斜坡，其最高端的高度与电瓶车拖板高度相等，通过电瓶车车头直接将台车沿着该斜坡拖至电瓶车拖板上，再将电瓶车车头与台车的分开，并连接拖有台车的拖板，对进行台车的运输。

本发明进一步的技术方案：所述步骤(4)中的平移托架包括长度大于盾构机台车宽度的平移底座和焊接在平移底座前端的拉板，在平移底座的上表面设有两个车轮卡槽，两车轮卡槽的中心距与盾构机台车的左右两侧车轮之间的间距相等，所述车轮卡槽是由弧形凹槽和对称设置在弧形凹槽两侧的挡块组成，其两挡块之间的距离大于盾构机台车车轮的宽度，其挡块的长度大于或等于盾构机台车车轮的直径；在拉板中心位置开设有拉孔，且拉孔中心点和车轮卡槽的中心点均设置在平移托架的中线上。

本发明进一步的技术方案：所述步骤(4)平移托架底部设有滑动底座，所述滑动底座设有两个，每个滑动底座为方形底座，方形底座的顶面与平移底座的底面焊接；在方形底座的底部开设有环形凹槽，在环形凹槽内安装有多个滚珠，多个滚珠通过轴承保持架固定在环形凹槽，且滚珠的直径大于环形凹槽的深度，其下部伸出环形凹槽直接与移动区域的地面接触。

本发明进一步的技术方案：所述步骤(6)中，所述拖拉机构为电瓶车车头或卷扬机，当拖拉机构为卷扬机时，直接将卷扬机固定在指定位置，并在台车形式方向安装固定滑轮，卷扬机的钢丝绳绕固定滑轮后与盾构机台车连接，通过卷扬机和固定滑轮拖动盾构机台车沿着台车轨道行驶至指定区域；当拖拉机构为电瓶车车头时，在台车轨道侧面平行铺设电瓶车轨道，在台车轨道和电瓶车轨道水平方向分布安装固定滑轮，将电瓶车车头与盾构台车通过绕固定滑轮后的钢丝绳连接，并通过电瓶车车头拖动盾构机台车沿着台车轨道行驶至指定区域。

本发明进一步的技术方案：所述步骤(4)中的平移托架正面焊接有四个吊耳，每个吊耳具体结构是由圆柱形支撑台、圆形支撑板和带有吊孔的半圆形钢板焊接而成，其圆形支撑板的直径大于圆柱形支撑台，其总高度为20cm；其中两个吊耳分布在临近车轮卡槽的位置，另外两个分布在平移底座的边缘。

本发明中的台车调头，是利用已经贯通的隧道通过电瓶车将台车运至贯通隧道的始发井，通过该始发井将其吊运至地面进行调头后再下井，利用自己的电瓶车提供动力，将台车拖至盾构接收井侧的车站内，在车站内进行平移；本发明利用机械设备在其它可吊装井实现台车调头，降低了台车平移调头过程中的施工难度，其台车利用台车轨道的坡度设计转运到自己电瓶车托板上，减少后配套台车平移时的顶升和降落工作，其平移过程中台车托架利用滚动钢珠加工的平移工具，转换摩擦类型，提高了平移的速度，增加了平移的稳定性。

本发明中的方法可以根据施工环境灵活调整，既可以适用于空间宽广的施工区域，也可以适用于狭小无吊装条件的施工环境，解决了现有盾构机台车调头方法受施工环境影响的问题。

附图说明

图1是实施例中台车沿已贯通隧道返回其始发井的示意图；

图2是实施例中台车调头后移动至车站内的示意图；

图3是实施例中的台车在车站内平移状态示意图；

图4-1、图4-2是实施例中台车达到台车始发轨道后的移动示意图；

图5是实施例中的台车全部平移后组装示意图；

图6是台车平移时的俯视图；

图7是图6中AA剖视图；

图8是图6中BB剖视图；

图9是本发明中台车托架的正面结构示意图；

图10是本发明中台车托架的底面结构示意图；

图11是本发明中台车托架侧面结构示意图；

图12是本发明中在台车托架上焊接吊耳的示意图。

图中：图中：1—盾构机台车，1-1—台车车轮，2—平移托架，2-1—平移底座，2-2—拉板，2-3—车轮卡槽，2-30—弧形凹槽，2-31—挡块，2-4 —滑动底座，2-40—方形底座，2-41—滚珠，2-42—环形凹槽，2-5—拉孔， 2-6—吊耳，3—定滑轮，4—卷扬机，5—牵引钢丝绳，6—B车站，7—电瓶车轨道，8—台车始发轨道，9—台车平移钢板，10—端头井，11—已贯通盾构隧道，12—已贯通隧道始发井，13—拖拉机构，14—盾构机，15—承重柱，16—电瓶车。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图1至图11均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明在盾构机台车进行调头过程中使用台车平移托架以及台车平移装置进行平移，主要是在台车沿着已贯通盾构隧道11返回其始发井后通过龙门支架吊运至地面然后调头后，再沿着已贯通盾构隧道11运输至车站后，采用台车平移托架以及台车平移装置将其平移至相邻隧道的始发线路上，并与已经调头的盾构机14拼装进行二次盾构。

实施例中在台车平移过程中使用的台车平移托架2，如图9和图11所示，所述平移托架2包括长度大于盾构机台车1宽度的平移底座2-1和焊接在平移底座2-1前端的拉板2-2，在平移底座2-1的上表面设有两个车轮卡槽2-3，所述车轮卡槽2-3是由弧形凹槽2-30和对称设置在弧形凹槽2-30两侧的挡块2-31组成，其两挡块2-31之间的距离大于盾构机台车车轮1-1的宽度，其挡块2-31的长度大于或等于盾构机台车车轮1-1的直径，两车轮卡槽2-3的中心距与盾构机台车1的左右两侧车轮之间的间距相等。在平移底座2-1 的底部设有滑动底座2-4，所述滑动底座2-4设有两个，对应设置在车轮卡槽2-3下方的位置。如图10所示，所述滑动底座2-4包括方形底座2-40，方形底座2-40的顶面与平移底座2-1的底面焊接；在方形底座的底部开设有环形凹槽2-42，在环形凹槽2-42内安装有多个滚珠2-41，多个滚珠2-41 通过轴承保持架固定在环形凹槽2-42，滚珠2-41的安装与滚动轴承的安装方式类似，确保滚珠2-41能够在环形凹槽2-42内360°旋转，且滚珠2-41 的直径大于环形凹槽2-42的深度，其下部伸出环形凹槽2-42直接与移动区域的地面接触。所述滑动底座2-4也可以直接采用滑动轮代替。实施例中的滑动底座2-4也可以直接由两个直径不同的方形框体组成，两个框体之间形成截面呈八字形的滚珠固定槽，且八字形的滚珠固定槽的小口直径小于滚珠2-41的直径，大口直径大于或等于滚珠2-41的直径，滚珠2-41其直径较大的开口嵌设在滚珠固定槽内，并通过直径较大的开口面与平移底座2-1 的底面焊接，确保滚珠2-41不会脱落，并能够在两个方形框体之间360°旋转。

未来方便平移托架的运输以及遇到转弯情况时受力，可以在平移托架 2的平移底座2-1的上表面设有四个吊耳2-6，吊耳2-6具体结构是由圆柱形支撑台、圆形支撑板和带有吊孔的半圆形钢板焊接而成，其圆形支撑板的直径大于圆柱形支撑台，其总高度为20cm，四个吊耳的分布位置如图12 所示，其中两个分布在临近车轮卡槽2-3的位置，另外两个分布在平移底座 2-1的边缘，吊耳的作用有两个，其一作为转移平移底座时的吊耳，转移时悬挂上部吊耳，其二作为台车需要转弯时或者钢丝绳需要更换辅助吊点时的作用点，作用在下面圆柱体上，顶部饼状体防止钢丝绳滑脱，同时为了保证上部吊耳焊接牢固。

实施中的平移装置如图6所示，包括两组由卷扬机、钢丝绳和定滑轮组成的平移组件，每组平移组件的定滑轮3固定在盾构机台车1平移方向的车站侧墙上，两组平移组件的平移托架2分别横向置于盾构机台车1的前轮和后轮底部，且盾构机台车1两侧的车轮1-1分别卡设在对应的车轮卡槽2-3内，车轮刚好嵌入弧形凹槽2-30，其两侧通过挡块2-31挡住，避免其在移动过程中与平移托架2分离，每个卷扬机4固定在车站的地面，其牵引钢丝绳5一端固定在拉板2-2上，另一端绕定滑轮3后与卷扬机4连接，由卷扬机4提供盾构机台车1平移动力。每个平移托架2的拉板2-2中心位置开设有拉孔2-5，且拉孔2-5中心点、车轮卡槽2-3的中心点以及滑动底座2-4的中心点均设置在平移托架2的中线上。两组平移组件的定滑轮3 固定在同一直线上，且卷扬机4通过螺栓固定在盾构机台车1平移线路的两侧。

下面结合实施例对本发明中的具体施工方法进一步说明，实施例具体为本申请单位施工的某个地铁项目，整个工程量包括两站两区间，盾构区间为单线双圆结构，分别为A站～B站，B站～C站。其中B站为已通的地铁运营站，该车站为双层结构，从地面至车站负一层仅有一个裸露的下井楼梯口，其余地面道路、建筑及绿化均已恢复原状。由于B车站6已经成封闭状，内部设有多根承重柱15，且上部是运营车站，其负二层的车站高度仅比台车高30-50cm，且车站承重能力差，无法安装大型吊装设备，无法进行吊装调头，为了能够使盾构机和台车能够整体调头，施工项目将盾构机与台车分开进行调头，先将盾构机采用千斤顶在端头井内顶推平移至二次始发的洞门口，对于台车采用在车站内进行平移调头，具体过程如下：

(1)如图1所示，在盾构接收端的端头井10内沿着盾构机掘进方向铺设电瓶车轨道7至临近端头井的B车站6内，同时在端头井10沿着盾构始发方向铺设台车始发轨道8，电瓶车轨道7通过马凳架设至已贯通盾构隧道内的电瓶车轨道高度，并与已贯通盾构隧道11内的电瓶车轨道对接，台车始发轨道8一端水平延伸至临近端头井的B车站6内；并在B车站6靠近端头井的电瓶车轨道7与台车始发轨道8之间铺设台车平移钢板9形成台车平移区域，其台车平移区域在两相邻承重柱之间；

(2)首先将多节盾构机台车1相互拆开，如图1所示，该盾构机有五个台车，其编号顺序是从临近盾构机的一侧按照①-⑤的顺序进行编号，从⑤台车开始进行调头工作，现将台车按照⑤-①的顺序分别利用电瓶车沿着盾构完成的已贯穿盾构隧道11拖至该隧道的始发井，并通过龙门架吊至地面旋转180°进行调头后，再次按照⑤-①顺序下井，并通过电瓶车沿着已贯通隧道始发井12运至端头井10内；其台车1在已贯穿隧道内运输是利用其现有盾构机的电瓶车提供动力，具体是先将电瓶车的车头与拖板分离，并将电瓶车的车头与台车连接，电瓶车轨道保持不变，然后将电瓶车拖板两侧的台车轨道垫高形成边坡轨道，边坡轨道的最高端的高度满足台车下横梁高于电瓶车拖板一定的高度，可以下穿担梁(担梁为轨道)即可；通过电瓶车车头拖着台车在设计好的坡轨道上爬行，直至台车下横梁高度高于电瓶车拖板时，横穿43#钢轨担空，并用手拉葫芦绑定台车，再将电瓶车车头与台车分开，并连接拖有台车的拖板，利用电瓶车车头给台车移动提供动力，使得台车在隧道内沿着电瓶车轨道运输；电瓶车是可以前进，也可以倒退，所以台车的整个运输过程均采用电瓶车完成；

(3)如图2所示，先将⑤号沿着步骤(1)中铺设的电瓶车轨道拖至B 车站6内对应台车平移区域的位置，并将⑤号台车从电瓶车轨道7转移至台车平移托架2上，其转移过程具体是在车站顶板安装电葫芦将⑤号台车吊至脱离电瓶车拖板，并将电瓶车移开，然后将台车正下方区域的电瓶车轨道7拆掉，并在该区域铺设钢板使其与平移区域的钢板无缝对接，然后将两个台车平移托架2平行置于⑤号台车正下方的钢板上，且两个台车平移托架2分别对应台车的前轮和后轮位置，最后通过电葫芦将台车下降至平移托架上；然后如图3所示，安装平移装置，台车平移装置包括两个卷扬机4和两组定滑轮3，两组定滑轮3固定安装在台车平移方向的车站侧墙上，每个卷扬机4固定在盾构机台车平移线路的两侧，通过钢丝绳5将两个卷扬机4分别与台车下方的两个平移托架2连接，每根钢丝绳5一端固定在平移托架2前端，另一端绕定滑轮3后与卷扬机4连接，由卷扬机4 提供盾构机台车平移动力，定滑轮3提供反力，带动盾构机台车平移至台车始发轨道8侧面，然后在平移托架与台车始发轨道之间采用钢板搭设斜坡，并将连接在平移托架上的钢丝绳拆开，直接连接到台车1上，将台车1沿着搭设的斜坡直接拖拉至台车始发轨道8上；

(4)当台车转移至台车始发轨道8后，将台车与平移装置之间的钢丝绳拆开，通过卷扬机或电瓶车头将台车沿着台车始发轨道移动至车站内的台车拼装区；当拖拉机构为卷扬机时，如图4-1所示，直接将卷扬机固定在指定位置，并在台车形式方向安装固定滑轮，卷扬机的钢丝绳绕固定滑轮后与盾构机台车连接，通过卷扬机和固定滑轮拖动盾构机台车沿着台车轨道行驶至指定区域；当拖拉机构为电瓶车车头时，如图4-2所示，在台车轨道侧面平行铺设电瓶车轨道，在台车轨道和电瓶车轨道水平方向分布安装固定滑轮，将电瓶车车头与盾构台车通过绕固定滑轮后的钢丝绳连接，并通过电瓶车车头拖动盾构机台车沿着台车轨道行驶至指定区域；

(5)重复步骤(3)和步骤(4)将剩下的①～④号台车依次转移至车站内的台车拼装区后，如图5所示，再将台车按顺序组装后与盾构机拼接，等待下次盾构始发。

以上所述，只是本发明的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。