阅读说明：本技术 一种盾构机盾体滚动纠回装置及使用方法 (Shield body rolling recovery device of shield machine and using method ) 是由 叶超 郑帅超 贺开伟 冀庆恩 崔俊峰 郑亮奎 张鹏豪 上官鹏 冯书亮 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种盾构机盾体滚动纠回装置及使用方法,包括纠回组件,所述纠回组件套设在每组推进油缸上,且纠回组件与每组推进油缸对应活动连接；所述纠回组件包括周向调节组件、浮动支撑、限位块和调整垫块,所述周向调节组件相对固定设置在浮动支撑的内侧；所述浮动支撑套设在每组推进油缸的缸体的后部；所述限位块设置在周向调节组件的中部,且限位块的下部与盾体隔板固定连接；所述调整垫块设置在限位块与周向调节组件之间,且调整垫块与限位块可拆卸连接。本发明具有操作简单快捷、安全可靠、速度可控、实用性强等特点,可以有效解决不同类型和直径的盾构机盾体滚动的问题。(The invention discloses a shield body rolling recovery device of a shield machine and a using method thereof, wherein the device comprises recovery components, the recovery components are sleeved on each group of thrust cylinders, and the recovery components are correspondingly and movably connected with each group of thrust cylinders; the retraction correcting assembly comprises a circumferential adjusting assembly, a floating support, a limiting block and an adjusting cushion block, and the circumferential adjusting assembly is relatively and fixedly arranged on the inner side of the floating support; the floating support is sleeved at the rear part of the cylinder body of each group of the propulsion oil cylinders; the limiting block is arranged in the middle of the circumferential adjusting assembly, and the lower part of the limiting block is fixedly connected with the shield body partition plate; the adjusting cushion block is arranged between the limiting block and the circumferential adjusting component, and the adjusting cushion block is detachably connected with the limiting block. The method has the characteristics of simple and rapid operation, safety, reliability, controllable speed, strong practicability and the like, and can effectively solve the problem that shield bodies of shield machines with different types and diameters roll.)

一种盾构机盾体滚动纠回装置及使用方法

技术领域

本发明属于隧道施工设备技术领域，具体涉及一种盾构机盾体滚动纠回装置及使用方法。

背景技术

城市交通的快速发展与隧道的建设息息相关，工程机械盾构机凭借其控制精度高、安全高效、安全可靠、质量可控、环境友好等优势，在地铁隧道、穿江越海、公路隧道等建设中得到了广泛的应用。盾构机在掘进过程中，刀盘旋转开挖掌子面时受到反向扭矩，当刀盘扭矩大于隧道对盾体包裹而产生的摩擦力矩时，盾体就会发生滚动形成滚动角，盾体滚动角度过大会带来推进油缸旋转使撑靴顶到管片骑缝上，导致激光导向系统频繁搬站或无法测量、泥水管路受扭爆裂以及盾体滚动纠回困难等安全隐患，因此为了防止盾体产生较大滚动角，掘进时会使刀盘正反转交替掘进。

对于双洞隧道第二台盾构开挖时，由于第一台盾构机掘进过程中对地层的扰动问题，导致中间位置地层较软；另外在水土压力不足、尾盾单侧沙浆注入量过大以及盾构机滚动角纠回不及时导致重心偏移的情况下，在掘进的过程中盾构机主机会单向连续滚转，使盾体滚动角越来越大，盾体滚转纠回愈加困难。对于粉质黏土、淤泥质土等地质较软的地层，降低刀盘转速和增大刀盘贯入度使刀盘扭矩提升量有限，但并不能纠回盾体滚动角，且长时间大贯入度的推进会加快刀盘刀具的磨损，同时增大刀盘结泥饼的概率。

发明内容

针对盾构机盾体滚动难以纠回的问题，本发明提出了一种盾构机盾体滚动纠回装置及使用方法，解决了盾体滚动角过大引起的推进油缸撑靴顶到管片接缝处、激光导向系统测量不准、泥水管路受扭爆裂等问题。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种盾构机盾体滚动纠回装置，包括纠回组件，所述纠回组件套设在每组推进油缸上，且纠回组件与每组推进油缸对应活动连接；所述纠回组件包括周向调节组件、浮动支撑、限位块和调整垫块，所述周向调节组件相对固定设置在浮动支撑的内侧；所述浮动支撑套设在每组推进油缸的缸体的后部，当对周向调节组件加压时可以通过浮动支撑调整每组推进油缸末端的姿态，进而调节每组推进油缸的扭矩；所述限位块设置在周向调节组件的中部，且限位块的下部与盾体隔板固定连接，盾构机正常掘进状态下，周向调节组件的活动端分别与限位块的两侧相配合以使推进油缸归中；所述调整垫块设置在限位块与周向调节组件之间，且调整垫块与限位块可拆卸连接，当盾体滚动且依靠刀盘反转无法减小滚动角时，根据盾体的滚动方向将调整垫块放置在限位块的左侧或右侧，以使周向调节组件对调整垫块和限位块进行施压进而反方向转动浮动支撑。

为了使推进油缸径向归中，所述浮动支撑上还设有径向调节组件，所述径向调节组件包括内侧径向调节组件和外侧径向调节组件，内侧径向调节组件和外侧径向调节组件对称固定设置在浮动支撑的两侧，且外侧径向调节组件的活动端与盾壳相配合，内侧径向调节组件的活动端与盾体隔板相配合。

所述内侧径向调节组件与盾体隔板之间设有顶块II，顶块II与内侧径向调节组件对应设置，且顶块II的一侧与盾体隔板固定连接，顶块II的另一侧与内侧径向调节组件的活动端相配合；所述外侧径向调节组件与盾壳之间设有顶块I，顶块I与外侧径向调节组件对应设置，且顶块I的一侧与盾壳固定连接，顶块I的另一侧与外侧径向调节组件的活动端相配合。

所述内侧径向调节组件包括第三调节油缸和第四调节油缸，为了确保径向调节组件的推力均匀，第三调节油缸和第四调节油缸对称固定设置在浮动支撑的内侧，且第三调节油缸和第四调节油缸的推杆分别与对应的顶块II相配合；所述外侧径向调节组件包括第五调节油缸和第六调节油缸，第五调节油缸和第六调节油缸对称固定设置在浮动支撑的外侧，且第五调节油缸和第六调节油缸的推杆分别与对应的顶块I相配合。

所述周向调节组件包括第一调节油缸和第二调节油缸，且第一调节油缸和第二调节油缸串联连接，以确保第一调节油缸和第二调节油缸的油压相同；第一调节油缸和第二调节油缸相对设置在第三调节油缸和第四调节油缸之间，第一调节油缸和第二调节油缸的缸体均与浮动支撑固定连接；限位块设置在第一调节油缸和第二调节油缸的中间，当盾体滚动且依靠刀盘反转无法减小滚动角时，根据盾体需调节的方向可以将调整垫块放置在限位块与第一调节油缸或限位块与第二调节油缸之间。

为了便于与盾体隔板连接，所述限位块包括横板I和竖板I，所述横板I和竖板I均设置在第一调节油缸和第二调节油缸的中部，且竖板I的下部与横板I的中部垂直固定连接；所述横板I和竖板I均与盾体隔板固定连接；盾构机正常状态下，第一调节油缸和第二调节油缸分别对竖板I的两侧进行施压，以减小推进油缸掘进时的偏离角度；所述调整垫块包括横板II和竖板II，所述横板II与竖板II垂直固定连接，且横板II与竖板I的上部可拆卸连接。

为了便于固定限位块和调整垫块，所述竖板I的顶部对称设有螺纹孔，横板II的上部设有腰型孔，且腰型孔与螺纹孔相对应；所述腰型孔通过螺栓和螺纹孔固定连接以固定调整垫块与限位块。

一种盾构机盾体滚动纠回装置的使用方法，包括如下步骤：

当盾体顺时针滚动且依靠刀盘反转无法减小滚动角时，

S1，对第一调节油缸和第二调节油缸泄压，再将推进油缸从顶紧管片的状态收回；

S2，拉起推进油缸为调整垫块的安装预留空间，将调整垫块安装到限位块的右侧；

S3，使推进油缸恢复至水平位置，同时对第一调节油缸和第二调节油缸加压，第一调节油缸和第二调节油缸的推杆同步伸出，第二调节油缸首先顶紧调整垫块，调整垫块对第二调节油缸产生向右的反作用力促使浮动支撑带动推进油缸整体顺时针摆动，直至第一调节油缸顶紧限位块，之后使推进油缸顺时针倾斜伸出并顶紧管片，从而产生逆时针的反转扭矩纠回盾体；

当盾体逆时针滚动且依靠反转刀盘无法减小滚动角时，

a，对第一调节油缸和第二调节油缸泄压，再将推进油缸从顶紧管片的状态收回；

b，拉起推进油缸为调整垫块的安装预留空间，将调整垫块安装到限位块的左侧；

c，使推进油缸恢复至水平位置，同时对第一调节油缸和第二调节油缸加压，第一调节油缸和第二调节油缸的推杆同步伸出，第一调节油缸首先顶紧调整垫块，调整垫块对第一调节油缸产生向左的反作用力促使浮动支撑带动推进油缸整体逆时针摆动，直至第二调节油缸顶紧限位块，之后使推进油缸逆时针倾斜伸出并顶紧管片，从而产生顺时针的反转扭矩纠回盾体。

本发明的有益效果：

I，本发明布置在盾体上周向分组设置的推进油缸的末端，具有安装简单、拆卸快捷、便于操作、可靠性高的特点，且盾体滚动纠回后将调整垫块拆卸下来即可使盾构机恢复正常的推进姿态；II，径向调节组件和周向调节油缸同步工作可为纠回盾构机盾体滚动提供可靠的、较大的反转扭矩；III，根据实际情况，通过改变调整垫块的厚度可以调节纠正盾体滚动的反转扭矩的大小，进而控制盾体滚转纠回速度；IV，根据盾体滚动方向和所需反转力矩的大小，可以调节调整垫块的安装位置和安装数量；V，本发明还具备通用性高、实用性强的特点，可以解决不同类型和直径的盾构机盾体滚动问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明与推进油缸连接的结构示意图。

图2为本发明的A-A向图。

图3为本发明的B向图。

图4为本发明的C-C向图。

图5为本发明在盾构机内的分布图。

图中，1为浮动支撑，2为第一调节油缸，3为螺栓，4为限位块，5为调整垫块，6为第二调节油缸，7为盾壳，8为盾体隔板，9为推进油缸，10为第三调节油缸，11为第四调节油缸，12为第五调节油缸，13为第六调节油缸，14为顶块I，15为顶块II，16为管片。

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。

一种盾构机盾体滚动纠回装置，如图5所示，包括纠回组件，所述纠回组件套设在每组推进油缸9上，且纠回组件与每组推进油缸9对应活动连接；如图1所示，所述纠回组件包括周向调节组件、浮动支撑1、限位块4和调整垫块5，所述周向调节组件对称固定设置在浮动支撑1的内侧，通过调节周向调节组件的伸缩状态以对浮动支撑1进行圆周方向的调节从而带动推进油缸9的整体摆动；如图3所示，所述浮动支撑1设置在盾体隔板8与管片16之间，且浮动支撑1紧靠盾体隔板8，以方便限位块4与盾体隔板8连接；浮动支撑1套设在每组推进油缸9的缸体的末端，当对周向调节组件加压时可以通过浮动支撑1调整每组推进油缸9末端的姿态；如图4所示，所述限位块4设置在周向调节组件的中部，且限位块4的下部与盾体隔板8固定连接，盾构机正常掘进状态时，周向调节组件的活动端分别顶紧限位块4的左右两侧以对推进油缸9的姿态进行调节，使推进油缸9处于正常的工作姿态；所述调整垫块5设置在限位块4与周向调节组件之间，且调整垫块5与限位块4可拆卸连接，对盾体进行纠回时可以通过变换调整垫块5在限位块4上的位置从而调节推进油缸9的摆动方向。

由于盾构机转弯或管片16安装倾斜时会使推进油缸9的摆动量增大，这可能会损坏推进油缸9的密封、推进油缸9的缸体并压溃管片16边角，因此需要在盾构机推进适量行程后收回和伸出推进油缸9，以重新调整推进油缸9的摆动姿态；当盾体滚动且依靠刀盘反转无法减小滚动角时，根据盾体的滚动方向将调整垫块5放置在限位块4的左侧或右侧，当周向调节组件对调整垫块5和限位块4顺序进行施压时，根据作用力与反作用力的原理，调整垫块5会对周向调节组件产生反向作用力进而驱动浮动支撑1，浮动支撑1的运动带动推进油缸9的整体偏移。另外，结合盾体滚动的实际情况，可以通过合理设置调整垫块5的安装数量、安装位置或选择不同厚度的调整垫块5可以产生所需的反向扭矩。

所述浮动支撑1上还设有径向调节组件，所述径向调节组件包括内侧径向调节组件和外侧径向调节组件，内侧径向调节组件和外侧径向调节组件对称固定设置在浮动支撑1的两侧，且外侧径向调节组件的活动端与盾壳7相配合，内侧径向调节组件的活动端与盾体隔板8相配合，当盾构机处于正常掘进或者盾体滚动且依靠刀盘反转无法减小滚动角时，径向调节组件均处于工作状态，径向调节组件的设置可以阻止推进油缸9上下偏移。

如图1所示，所述内侧径向调节组件与盾体隔板8之间设有顶块II15，顶块II15与内侧径向调节组件对应设置，且顶块II15的一侧与盾体隔板8固定连接，顶块II15的另一侧与内侧径向调节组件的活动端相配合，以便于内侧径向调节组件通过对顶块II15施压以对浮动支撑1进行反向施压；所述外侧径向调节组件与盾壳7之间设有顶块I14，顶块I14与外侧径向调节组件对应设置，且顶块I14的一侧与盾壳7固定连接，顶块I14的另一侧与外侧径向调节组件的活动端相配合，以便于外侧径向调节组件通过对顶块I14施压以对浮动支撑1进行反向施压，外侧径向调节组件与内侧径向调节组件相结合以阻止推进油缸9上下偏移。

所述内侧径向调节组件包括第三调节油缸10和第四调节油缸11，第三调节油缸10和第四调节油缸11对称固定设置在浮动支撑1的内侧，且第三调节油缸10和第四调节油缸11的推杆分别与顶块II15相配合，通过对顶块II15进行施压以对推进油缸9进行径向固定；所述外侧径向调节组件包括第五调节油缸12和第六调节油缸13，第五调节油缸12和第六调节油缸13对称固定设置在浮动支撑1的外侧，且第五调节油缸12和第六调节油缸13的推杆分别与顶块I14相配合，通过对顶块I14进行施压以对推进油缸9进行径向固定。第三调节油缸10、第四调节油缸11、第五调节油缸12和第六调节油缸13通过油管相串联，以使第三调节油缸10、第四调节油缸11、第五调节油缸12和第六调节油缸13同步工作便于均匀施力于浮动支撑1。

所述周向调节组件包括第一调节油缸2和第二调节油缸6，且第一调节油缸2和第二调节油缸6通过油管串联连接，以确保第一调节油缸2和第二调节油缸6两者的油压相同且工作同步；第一调节油缸2和第二调节油缸6相对设置在第三调节油缸10和第四调节油缸11之间，第一调节油缸2和第二调节油缸6的缸体均与浮动支撑1固定连接；限位块4设置在第一调节油缸2和第二调节油缸6之间的居中位置，当盾体处于正常掘进状态时，第一调节油缸2和第二调节油缸6的推杆分别与限位块4的两侧相挤压，以减小推进油缸9掘进时的偏离角度；当盾体滚动且依靠刀盘反转无法减小滚动角时，根据盾体需调节的方向将调整垫块5放置在限位块4与第一调节油缸2或限位块4与第二调节油缸6之间，通过调节第一调节油缸2或第二调节油缸6对调整垫块5的挤压以产生反向的作用力，进而调节推进油缸9的摆动方向，之后再借助于推进油缸9的推进时的切向力分力对盾体进行纠回。

为了便于与盾体隔板连接，所述限位块4包括横板I和竖板I，所述竖板I设置在第一调节油缸2和第二调节油缸6的中部，且竖板I的下部与横板I的中部垂直固定连接；所述横板I与盾体隔板8固定连接；盾构机正常状态下，第一调节油缸2和第二调节油缸6分别对竖板I的两侧进行施压，使推进油缸9处于正常的工作姿态；所述调整垫块5包括横板II和竖板II，所述横板II的端部与竖板II垂直固定连接，且横板II与竖板I的上部可拆卸连接；所述竖板II与竖板I紧密贴合，以确保周向调节组件对限位块4和调整垫块5的作用力的相互传递。

为了便于固定限位块4和调整垫块5，所述竖板I的顶部对称设有螺纹孔，横板II的上部设有腰型孔，且腰型孔与螺纹孔相对应；如图2所示，所述腰型孔通过螺栓3与螺纹孔固定连接以便于固定调整垫块5与限位块4。

为了便于固定径向调节组件，所述浮动支撑1的两侧均对称设有凹槽，所述凹槽的数量为四个，第三调节油缸10、第四调节油缸11、第五调节油缸12和第六调节油缸13的缸体分别固定设置在四个凹槽中；为了便于固定周向调节组件，浮动支撑1的内侧对称固定设有突出的固定块，固定块的数量为两个，两个固定块位于第三调节油缸10和第四调节油缸11之间，第一调节油缸2和第二调节油缸6的缸体分别与两个固定块的内侧固定连接。

一种盾构机盾体滚动纠回装置的使用方法，包括如下步骤：

当盾体顺时针滚动且依靠刀盘反转无法减小滚动角时，

S1，通过控制器对第一调节油缸2和第二调节油缸6进行泄压，再使用吊具I拉紧推进油缸9，以使推进油缸9从顶紧管片16的状态收回；

S2，然后利用吊具II拉起推进油缸9以调整出适合安装调整垫块5的空间，如图4所示，利用螺栓3将调整垫块5安装到限位块4的右侧，并使调整垫块5的竖板II与限位块4的竖板I贴紧；

S3，缓慢收回吊具II以使推进油缸9恢复至水平位置，同时对第一调节油缸2和第二调节油缸6加压，第一调节油缸2和第二调节油缸6的推杆同步伸出，第二调节油缸6首先顶紧调整垫块5，调整垫块5对第二调节油缸6产生向右的反作用力促使浮动支撑1带动推进油缸9整体顺时针摆动，直至第一调节油缸2顶紧限位块4，此时限位块4和调整垫块5两侧的作用力大小相同，之后使推进油缸9顺时针倾斜伸出并顶紧管片16，从而产生逆时针的反转扭矩纠回盾体；

当盾体逆时针滚动且依靠反转刀盘无法减小滚动角时，

a，通过控制器对第一调节油缸2和第二调节油缸6进行泄压，再使用吊具I拉紧推进油缸9，以使推进油缸9从顶紧管片16的状态收回；

b，然后利用吊具II拉起推进油缸9以调整出适合安装调整垫块5的空间，利用螺栓3将调整垫块5安装到限位块4的左侧，并使调整垫块5的竖板II与限位块4的竖板I贴紧；

c，缓慢收回吊具II以使推进油缸9恢复至水平位置，同时对第一调节油缸2和第二调节油缸6加压，第一调节油缸2和第二调节油缸6的推杆同步伸出，第一调节油缸2首先顶紧调整垫块5，调整垫块5对第一调节油缸2产生向左的反作用力促使浮动支撑1带动推动推进油缸9整体逆时针摆动，直至第二调节油缸6顶紧限位块4，此时限位块4和调整垫块5两侧的作用力大小相同，之后使推进油缸9逆时针倾斜伸出并顶紧管片16，从而产生顺时针的反转扭矩纠回盾体。

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。