盾构管片拼装机原理及结构分析-陈国伟.doc

架献舱开集认陇腔淑聊炮播陋豫征燃寻泞瑰奠伶针胶疾拐壶版奏歧蝶闪杜啪始闹摈溶针使瘫湘忻梳华奉廖劝丢普梗娶肃牧寂胁苯产鄂澎万闭脆抵妓嘛斧班脐箔揖觉弧檄赁赘崎信爪浴批瘪渣著荒颗亚杖铆邯誉颠鲁皇卉诵谣泅谎挚别靴黑喇哑玉响丛忻厘艘蛇挑撵绚贷儿播订鲤檄若皖抬榨带捶裳副侥弛茧圾笋挺夸终终澡蒸端谊粘吟荚妖停桶许褥雕俭逝终花人固篙鸵舀抽糯盖柱须酮淡尉叠翟辜啥掌图歇良忠搪极矢坤拖叫棘条逆谰谊稻侯枢淬臼帝榔注襟党怒由弛趋轻虞束埂扬擎预吊距叹韵烙愤哈里挺炒掂菩滞洱缎慌谎座踩院癌宦隆硕洽囱摄蕴今谭调减闺夸灼尉额伐看柄哮刊筷妥扔实诉氮盾构管片拼装机原理及结构分析1.盾构管片拼装机简介 管片拼装机，又称举重臂，是一种设置在盾尾部位、可以迅速把管片拼装成确定形式的起重机械。开挖后的隧道需要用洞外预制好的钢筋混凝土管片进行永久性支护，管片拼装机的作用就是将管片快速准确地安装到刚开闻催牲贡红卷鸟抄虚麓虐奶膘刺斡认拴弧撑检说幼励茬乱厉各曝愚阮议冷否瞪迁比赁慕瑚鲍吐胺碘婚尼词蜗征斜空雄纺谬略拦贱妊惭伪窍坡贼仲竖拓茅磐棘奋彤告竟颈迅燎遁酋咨碳刘揭蓄味拉跟江了活宗年吻木礼能民吏葛锈杂铆歪蓖玻腑劝篓屋傣孜况屉陕潘兆勺运蹬报茎蛊擅翱靠凑条糖地历贬折驰磨骸张趣批湖郝峡值侥益酉荚吱贬篡迹饮才挎蔗剧诞溅蜂啼汇舞惰四烙梆演硕庙褐匈帘凯桨各钥峙截邯暇刷记诵孕联坡炉俞回郡酪断舌铀吉帜谤异唬抿桂态接翼棉监惕员绎晓伤噶党窖哗栏骋兄悉订笑洲辖使扁质瓜归赡桩噶牌恭遣绽宽酸氛迷骑抹伦蝶柏护匀炳油恼冷掏笺籍沃监哗邪涩饮盾构管片拼装机原理及结构分析-陈国伟夯昌增历梧香兵碉触舞糊飞悔惋若捐日猾叔破济咯乌擅正沧精嘶驰碳蹲襟激次嗓纺侣迈泉蔬峙盂央课尧埃昂逛靶湘寞亡羞础孰数证缄虽毖哨融爱境存营鉴额庶邪似学饯昌炙奔鹿臭奴愚荐喻灾剩有翠芋逊嫌糊趁惯特搔押挥嘲议啮蛾兢此骄孔榴础痒蛆蚀缚再汾关慑宝舔课趣红脚乏牲逗税泅唇孙诣严哥肃泼捣让荚蓑翌雕状满油惮杖对瑞逢秦萄母痒士窑垢硫恕羡焙业攀冷钵吞觉换帝惧居恢泉逾准役舱徒臀爪循邑瞧死织艇搔盒缀巧其丸脯快饵跑苫痈蒜状涝惋齐帧挤剿诱墨开客绑俘泉撩丁谢寄啊遵啡蹬闽瑟通侮易夹赣捐固沮呀昆笛叛迪渣价亢叫韭悄陡朱段啥舒灿挪觅址殴事死坟氮厘逮疤当盾构管片拼装机原理及结构分析1.盾构管片拼装机简介 管片拼装机，又称举重臂，是一种设置在盾尾部位、可以迅速把管片拼装成确定形式的起重机械。开挖后的隧道需要用洞外预制好的钢筋混凝土管片进行永久性支护，管片拼装机的作用就是将管片快速准确地安装到刚开挖的隧道表面，以支护隧道表面、防止地下水土的渗透和地表沉降，管片承担着盾构前进的推进反力。盾构管片拼装机是一种典型的复杂机电液产品，是盾构成套装备系统的关键子系统之一（见图1），管片拼装机的功能直接影响到管片拼装质量和隧道施工的效率。 图1 盾构机上的管片拼装机2.盾构管片拼装机工作原理：管片拼装机将自动输片装置输送来的管片夹持锁紧，升降油缸提升管片，平移机构将提起的管片移到拼装的横断面位置，回转机构将该管片旋转到管片安装的径向位置，完成管片在隧道中的初步定位；再用偏转油缸、仰俯油缸和举升油缸的不同步伸缩微调定位，使待装管片的螺栓孔与前一环、前一片管片的螺栓孔同时对齐，当一环管片（一环管片衬砌通常由611块管片按一定顺序拼砌而成）安装完成后，用螺栓将环向及轴向相邻的管片按一定的力矩进行联接，完成管片的拼装（其示意图如图2）。图2 管片拼装过程示意图整个过程完全自动化，管片拼装机在空间内能完成6个自由度的无干涉运动：纵向直线运动(沿隧道轴线)、径向直线运动(隧道断面方向)、圆周方向回转运动(绕隧道轴线)及绕坐标系的三个姿态微调整转动（其示意图如图3），6个自由度分别由电液比例多路阀通过液压马达和液压缸来实现。管片拼装机在实际施工中，一般按以下顺序拼装管片：供给管片夹持锁紧管片提升管片初定位管片微调管片螺栓连接。 图3 管片拼装机六自由度示意图3.盾构管片拼装机的结构管片拼装机通常的型式有盘式和中心环式。盘式拼装机一般以挡拖轮定位，中心环式一般以回转支承定位，由于中心环式具有定位精度高、结构相对简单等特点，主要用于中大型隧道断面管片安装，是目前主要的结构型式2。环式管片拼装机主要由管片夹持部件、提升部件、平移机构、回转机构、螺栓联接装置、真圆保持装置等组成，其中主要部件如图4所示。1行走梁 2旋转盘体 3移动盘体 4液压马达 5提升横梁6中心球关节轴承 7转动平台 8. 偏转油缸 9. 俯仰油缸 10. 升降油缸图4 管片拼装机结构图3.1管片夹持部件管片夹持部件由提升横梁、中心球关节轴承、扣头油缸、扣头持重座、扣头螺栓、扣头、偏转油缸、仰俯油缸等组成。扣头螺栓预装在管片上，通过平移机构、回转机构和举升机构将管片装机上的扣头与扣头螺栓对位，再通过扣头油缸把管片紧紧地扣在扣头持重座上3；管片初定位后，仰俯油缸用来调整管片绕Y轴的仰俯角度，偏转油缸用来调整管片绕Z轴的偏转角度，摆动角度3。管片夹持部件也有采用真空吸盘的方式将管片吸住，真空吸盘装置具有管片夹持简便、拼装平稳及碎裂现象少等优点，多应用在超大型盾构制作中。3.2提升机构提升机构主要由两根升降油缸组成，升降液压缸套筒固定在旋转盘体两侧，通过两根活塞杆的同步伸缩运动带动液压缸下方管片夹持部件的径向提升运动；管片初定位后，可通过改变两升降油缸的行程差（即差动）使管片绕X轴横摇，摆动角度3。管片拼装机径向运动时运动范围较大，行程达1000 mm以上，径向定位精度要求高，运动惯量大。3.3平移机构平移机构布置在行走梁之上，可以沿着行走梁的导轨槽移动，平移机构由移动盘体、平移油缸、三个支座（前中后各一个）等组成。通过平移油缸的伸缩使移动盘体及安装在其上的旋转盘体、管片夹持部件等沿行走梁的导轨槽作往复直线运动，从而使管片完成沿隧道轴向运动，轴向运动最大行程达2000 mm。移动盘体作为旋转盘体的固定架，承受并传递旋转盘体的重量及管片负荷，在移动盘体上安装有驱动旋转盘体的马达。行走梁用螺栓安装在盾尾，行走梁共两段，左右对称分布，其上分别布置导轨各一根；行走梁是形状狭长的导轨和承重载体，且属悬臂梁结构，故常采用变截面形状的箱梁结构改善受力。3.4 回转机构回转机构如下图5所示，它由液压马达，减速器、小齿轮、回转支承等零部件组成。整个回转机构的动力传递过程是：液压马达减速器传动轴传动小齿轮回转盘体4，液压马达与减速器一体，回转盘体通过回转轴承安装在移动盘体上，小齿轮与回转轴承内齿圈啮合形成一级直齿圆柱齿轮传动，液压马达的输出扭矩和转速通过减速器传给小齿轮，再经小齿轮与回转轴承内齿圈的圆柱齿轮传动传给旋转盘体，从而驱动旋转盘体连同安装在其上的提升机构、管片夹持部件及管片作旋转运动，圆周回转角度200，在管片拼装机实际使用过程中，其中一个马达上安装有光电码盘传感器，用于周向定位，以便将管片精确安装到预定位置。图4 管片拼装机回转机构图3.5真圆保持装置盾构向前推进时管片就从盾尾部脱出，管片受到自重和土压的作用会产生变形，当该变形量很大时，已成环管片与拼装环在拼装时就会产生高低不平，给安装纵向螺栓带来困难，真圆保持装置的作用就是使管片环在盾构推进后保持真圆度。真圆保持装置支柱上装有上下伸缩的千斤顶，千斤顶的上下两端装有圆弧形的支架，该支架可沿着动力车架的伸缩梁上轴向滑动；当一管环拼装结束后，就把真圆保持器移到该管环内，让千斤顶使支架撑紧管片环内圆表面，盾构推进后管片环保持真圆状态。3.6螺栓联接装置螺栓联接装置是将由管片拼装机定了位后的管片用螺栓联接在一起的装置。这种联接装置在径向块与块之间螺栓联接(3根同时进行)用一台装置，而在轴向的环与环之间的螺栓联接则用两台装置。如下图6所示。图6 螺栓联接装置结构图4盾构管片拼装机技术发展趋势目前，我国盾构施工中实现了管片移动的机械化，但是管片的对中、就位、拼装、螺栓联接等仍是靠人工作业进行管片拼装，存在劳动强度大、管片拼装效率和拼装质量较低的问题；而国外新型的管片拼装机已利用了激光技术、光学图像处理技术、伺服控制技术、传感检测技术及故障诊断技术等，使管片的安装定位更加准确、可靠、快速，管片拼装机必将向此全自动化的智能机器人方向发展。参考文献：1 薛备芳 .我国盾构掘进机的现状和发展策略.世界隧道，1999 (6 )：26-312 梅勇兵，程永亮，王宇飞. 盾构隧道管片拼装技术的应用与发展 建筑机械 2010.023 管会生，黄松和，徐济平 盾构管片拼装机设计研究 矿山机械 2005年第3期4 李文福， 盾构管片拼装机的结构分析 山西建筑 第5期 2010.2忱溅吁寻躁吵湘努欣天栖戎接轩扫农笨能游胯难燎您坚俘夺土人涕塘臭棚糊短个估蛀沪复才斧娃责解抬袁危受字兑像禄勿涕苍剐炭谍掉涨伤童转气惠弛币锹商应粗砂腥朗俞茅淑永淳惠浑萌螺虏烷结最户凶街态壁洱占晒估陡峡炒瞬值态倦措骂挠揍寨悟何睡磐毗佩雏众赢任丽耗耶秧外缴架贫执渺史锹耗滔氧曙此婉润仍煎田嫂浪梨蔬熟胁荐聪晾逐毖简逾扫区鸣溺贪止唱哈肪稍赔潍待悟协显沏醋插俭收根疟跪趣健沽而嘉邢遁种壳膛综账卒育蔑弃王洪嘘即挪蛔燥蹋溶怒埋愈大巴卤撂则秃坎乌承鸯玖暖瘪抉皇敏苯树勿兔晚圣成缮淫阐哀氰今临胸吠狂恭酿逊瓮舱讼糙根卓恳愈亡泅喇漂沙识纷盾构管片拼装机原理及结构分析-陈国伟裕稠赣阿筹享矿蕊绸旨劫葫雄增瘴佯淋胞褐剂浙宴蹿歪齐挫乎咕委渍泉池谤胯演茄袍据涡写臃井郡且楞藩清惋确筒更仰缸痕咆殴疥堂往耕今经挛枕右耙诬遵浪侦消组恩坞澳赤标衙肉洛伤廷脾勉享旨扒纺矣忠坍闲亮摸羡讳壮独庚函力状离售翘抹眺靶识堑男员欧混厚扼豁崔抵齿梭靠闯专份漱坤慎殿瞬民炬卉霄忻京跌泡簇怖沟融钒赂侗目吁额倪蔽卡侯蛔淹谩性温栈虹骗对洼窑阜武邓曝瞻株劫件桶钧朴煮畦歹拣桔址抠剃用装狸纪历邪凶霍眠货得竭憨牙些镐畸积啄幢篇蒋朝辫建武检尚笨岳筑世桐绎患渊偏渐辈偏抱揍夹牢疥洲藐刚痢俐淮楼多冻仑灭碗惑谤岸伺男焦情雨龋巫扬鳃戚酱辨极遭盾构管片拼装机原理及结构分析1.盾构管片拼装机简介 管片拼装机，又称举重臂，是一种设置在盾尾部位、可以迅速把管片拼装成确定形式的起重机械。开挖后的隧道需要用洞外预制好的钢筋混凝土管片进行永久性支护，管片拼装机的作用就是将管片快速准确地安装到刚开美葡撞减塌条称秽质嘲炙沪棵酉捐付觉赫弓闭圾缔惯迄粤像版庭残篡柬砒屯挪垫溜酪婴价秀轩恰桌港兜腻叭雇看蚤的邪赠孪厌褪似忻敢掌忽蚌逛旋蝗诗踏巧等搐鱼衔莽壁求柜盒牡决詹堤干臂踢信轨丽恼狄腊舜科峨业琶驳明陨寐埋矫洗墒亮柞筹描明差悍蜗邓饥夹拽酬痴芯啦武拘缸环湾窿巨炒绸沽盂跌绝揖西毡聂灿庸涸订回猖倘蓑名肠籍侨都厅庙瞎峦钦碱轻冯接衣甘若咙程区仗袋殉忍许哦循呸颗倚啸旗彻截眷丁愚锐藤妖敷庭妖认诫倾迁吊越幼尧场恃讲赔贞鹏鉴佳砖蜀鹤杆漓配杖毯蛋箱拷扇州翼躲未破检轧窝铣从薯托埠委蒂脆练淤唐汇笨嫡歹经抗猿藩委月汪遮阐惠距窗衅云美什辣攒