一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体为一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台。


背景技术：

2.随着国家经济的飞速发展和城市化进程的不断加快，城市轨道交通也得到了空前发展，盾构法施工以其安全性和高效性成为了城市地铁施工的首选工法。由于各城市地面交通及建构筑物分布的种种条件限制，地铁叠线隧道设计越来越广泛。由于地铁线路的特点和整体施工组织的复杂性，盾构法隧道施工分体始发亦越来越广泛。
3.当前在大坡度隧道渣车出渣施工中，多采用轨道车单轨往返运输施工渣土，但是由于隧道存在坡度，且隧道随着其底部掌子面开挖而不断延伸，因此如何在现有的单轨往返运输渣土施工技术的前提下进行改良，用以提高渣土转运速度，进而提高隧道开掘的施工效率，是本领域人员亟待解决的技术问题。
4.经对公开专利进行检索，发现与本技术方案最相关的如下专利文献：
5.cn210564542u公开了一种地铁盾构隧道快速出渣用轨道运输系统，包括盾构隧道内固装的第一轨道和第二轨道，以及滑动安装在盾构竖井内部的轨道横移装置；轨道横移装置包括横向轨道、横移支架、纵向轨道及液压千斤顶，其中横向轨道固定在盾构竖井的底板上，该横向轨道上滑动支撑横移支架；横移支架的顶部固装有与第一轨道和第二轨道调节连接的纵向轨道；盾构竖井的侧壁上固装有为横移支架提供横移动力的液压千斤顶。该轨道运输系统，无需考虑轨道车的连接总长，并且可实现满载及空载的轨道车同时运行，可在有限的盾构竖井水平纵深范围内最大限度提高渣土运输吞吐效率。
6.上述公开专利中的隧道快速出渣用轨道运输系统是申请人的前期研发成果，该系统可用于提高行程固定且运输面水平的盾构井与竖井之间的渣土转运，但是其无法进行不断开掘延长中的大坡度隧道内的渣土转运，因此上述专利不影响本技术的新颖性。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，该调度平台可实现大坡度且持续开掘中的隧道内的渣土高效转运，可实现满载及空载的渣车同时运行，免去渣车往返及错车时间，且施工安全性高。
8.一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，调度平台滑动吊装连接在大坡度隧道内，该调度平台包括钢框架、上行钢轨、下行钢轨、滑动单元及动力单元；上行钢轨及下行钢轨均平行并轴向固接在钢框架的中部平面上，且上行钢轨与下行钢轨上滑动支撑渣车；钢框架的两端径向滑动连接与上行钢轨及下行钢轨选择对接的滑动单元，且钢框架的两端设有多组为渣车提供上行牵引动力及下行拉扯限位的动力单元。
9.而且，钢框架包括底板，以及分别对应上行钢轨与下行钢轨的两组钢支架，其中钢支架分别竖向固接在底板的两端。
10.而且，动力单元包括主动链轮、从动链轮、驱动电机、链条及挂钩；主动链轮的轮轴安装在底板出渣端的钢支架上；从动链轮的轮轴安装在底板进渣端的钢支架上；驱动电机布设在安装主动链轮一端的钢支架上并通过减速机连接主动链轮；链条缠绕连接在主动链轮及从动链轮上；挂钩的一端挂接在链条上，挂钩的另一端固定挂接渣车。
11.而且，滑动单元包括钢框架两端的径向移动平台及液压油缸，其中径向移动平台上轴向固接有与上行钢轨及下行钢轨可对接的过渡钢轨；液压油缸的一端固接在钢框架底板上，液压油缸的另一端固定在径向移动平台上，径向移动平台与钢框架底板间设径向滑轨滑动支撑。
12.而且，滑动单元朝向进渣侧的底板两侧对向设置有安全栏，该安全栏包括立杆、横杆及气缸；立杆固装在底板上，立杆的顶部铰装连接横杆，且立杆上铰装连接有气缸；气缸的另一端与横杆的中部铰装连接。
13.而且，钢框架出渣侧的底板上对称挂接钢丝绳，该钢丝绳的另一端缠绕连接有设于隧道洞口处并随施工进度控制放线长度的卷扬机。
14.本实用新型的优点和技术效果是：
15.本实用新型的一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，该调度平台以倾斜滑动姿态吊装在大坡度隧道内部，并随着挖机开掘隧道掌子面而倾斜向下行进；在调度平台行进过程中，其内部的上行钢轨用于支撑满载渣车，而下行钢轨用于支撑空载渣车，调度平台两端的动力单元用于为上行钢轨及下行钢轨上的渣车提供牵引动力及防下滑限位，调度平台两端的滑动单元用于实现渣车在上行钢轨与下行钢轨之间的轨道对接，进而在无需错车甚至往返的前提下实现空载渣车与满载渣车的同步运行，有效提升渣土运输效率。
附图说明
16.图1为本实用新型的大坡度隧道开掘状态示意图；
17.图2为本实用新型的俯视图；
18.图3为本实用新型中滑动单元的截面视图(滑动单元对接下行钢轨)；
19.图4为本实用新型中滑动单元的截面视图(滑动单元对接上行钢轨)；
20.图中：1-掌子面；2-扒渣机；3-调度平台；4-渣车；5-链条；6-钢支架；7-连接段轨道； 8-钢丝绳；9-底板；10-从动链轮；11-滑动单元；12-主动链轮；13-驱动电机；14-横杆；15
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气缸；16-立杆；17-径向移动平台；18-液压油缸；19-挂钩。
具体实施方式
21.为能进一步了解本实用新型的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本实用新型的保护范围。
22.一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，调度平台3滑动吊装连接在大坡度隧道内，该调度平台包括钢框架、上行钢轨、下行钢轨、滑动单元11及动力单元；上行钢轨及下行钢轨均平行并轴向固接在钢框架的中部平面上，径向移动的滑动单元，设在钢框架两端的平面上；上行钢轨、下行钢轨及滑动单元组成闭合循环环路，循环环路的上行钢轨、下行钢轨及滑运单元上排列出渣渣车；钢框架的两端设有两套动力单元，一套通过电力驱动的
主动链轮和被动链轮，带动循环环路中渣车上方的上行链条和下行链条，提供钢轨上渣车运行的动力；另一套通过液压油缸伸缩，使两端滑动单元上部滑动层产生径向移动，使滑动单元上部滑动层的单列钢轨，与循环环路的上行钢轨或下行钢轨精准对接。
23.而且，钢框架包括底板9，以及分别对应上行钢轨与下行钢轨的两组钢支架6，其中钢支架分别竖向固接在底板的两端。
24.而且，动力单元包括主动链轮12、从动链轮10、链条5、驱动电机13及挂钩19；所述主动链轮轴安装在钢框架出渣端的钢支架上；所述从动链轮轴安装在钢框架进渣端的钢支架上；所述驱动电机布置在主动链轮端并通过减速机连接主动链轮；所述主链条缠绕连接在主动链轮及从动链轮上；所述上行钢轨、下行钢轨上的渣车配置挂钩，挂钩的一端挂在链条下部，另一端挂接渣车。
25.而且，滑动单元包括钢框架两端的径向移动平台19及液压油缸18，其中径向移动平台上轴向固接有与上行钢轨及下行钢轨可对接的过渡钢轨；液压油缸的一端固接在钢框架底板上，液压油缸的另一端固定在径向移动平台上，径向移动平台与钢框架底板间设径向滑轨滑动支撑。
26.而且，滑动单元朝向进渣侧的底板两侧对向设置有安全栏，该安全栏包括立杆16、横杆 14及气缸15；立杆固装在底板上，立杆的顶部铰装连接横杆，且立杆上铰装连接有气缸；气缸的另一端与横杆的中部铰装连接。
27.而且，调度平台钢框架底板上对称挂接钢丝绳8，该钢丝绳的另一端缠绕连接隧道洞口处的卷扬机，随施工进度延伸。
28.另外，本实用新型优选的，滑动单元可采用现有技术中的成熟产品，如我单位的前期研发成果cn210564542u中使用的轨道横移装置。
29.为了更清楚地说明本实用新型的具体实施方式，下面提供一种实施例：
30.本实用新型的一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，在开掘施工中应连接在扒渣机 2末端，由扒渣机开掘隧道掌子面1，并由扒渣机的出渣端向位于调度平台进渣端的滑动单元上的渣车投放渣土；渣土投放完成后滑动单元将渣车平移至对接上行钢轨位置，而后人工连接挂钩至上行渣车上方的链条，由链条带动该满载渣车上行至位于调度平台出渣端的滑动单元上，而后人工摘除渣车与链条的挂钩，并用隧道口处投放的渣车钢缆挂接渣车，使渣车从现有技术中的单轨轨道(即连接段轨道7)送出隧道卸渣。需要注意的是，在施工过程中无论渣车驶入或驶离滑动单元，都需要人工进行链条与渣车的挂钩。
31.1、出渣工序的时间测试：正常情况下不同距离的装渣出渣每循环共用时间测试：隧洞掘进至桩号sg0+198时，出渣距离约198米，通过现场实测装车、出洞、卸渣和进洞时间，并进行计算得出重车上坡车速和空车下坡车速。如表1所示。
32.表1.
[0033][0034]
2、根据上表所得车速求得正常情况下不同距离的装渣出渣每循环共用时间，考虑渣车在调度平台上调度或扒渣修理洞壁等每斗用时2min，则装渣时间为每斗7min，根据实测计算，无调车台不同距离情况下的每循环用出渣时间如表2所示：
[0035]
表2.
[0036][0037]
3、调度平台所需渣车容量计算：
[0038]
由以上计算表可知，在单轨运行状况下，每循环出渣时间随着掘进里程增加而加大，由 500m时的323.3min到掘进1000m时将增加到518.6min，其中装渣占时均为112min，拉运渣进出洞占时相应随距离增加由211.3min增加至406.6min。
[0039]
设置调度平台后，如果调度平台上有足够的渣车供扒渣机装满车，则可把扒渣机装渣和渣车进出洞拉运渣两个工序分开，使扒渣机在装车任务完成后掌子面即可进行下一道钻孔工序，不需等待渣车出渣完成后才能清理开掌子面再开始钻孔。隧洞共长1000m,调度平台取 500m时的掘进距离进行计算，决定调度平台的渣车储放台数：
[0040]
(1)掘进500m时，设调度平台上渣车储放台数为x台。
[0041]
则有：每循环出渣计16渣斗，装渣时间为每斗7min，共用时＝16*7＝112min，500m时渣车进出洞用时13.2min，可供一台渣车至调度平台上，装渣时段渣车可供渣车数的时间为 (x+1)*13.2min，则有如下等量关系：
[0042]
112＝(x+1)*13.2
[0043]
求得x＝(112-13.2)/13.2＝7.5≈8(台)
[0044]
结论，500m掘进距离时，设置调度平台，储备8台渣车，则可在保证扒渣机出渣过程不需要等待渣车而进行连续作业，装渣与出渣共用时112min后，调渣台上已储备了8台装满的渣车，可提前进入下一道工序
‑‑‑
爆破孔钻孔(三台钻机打孔73个，每孔预计占时18～20min，钻孔时间约为480min),期间运渣可继续，再用时211.3-112＝99.3min后，出渣完成，即每循环提前99.3min进入下一道工序施工。且渣车出渣时间只占用换挂钩时间(每台渣车
用时设为2min)，每循环用时16*2＝32min，相应每循环减少80min。
[0045]
(2)掘进距离为1000m时，调度平台上有8辆渣车，设装车等待时间为y。
[0046]
1000m时进出洞渣车每台占时为25.4min/台，则有如下等量关系：
[0047]
112+y＝(8+1)*25.4
[0048]
求得：y＝116.6min，则总装渣时间应为112+116.6＝228.6min。
[0049]
结论，1000m掘进距离时，设置调度平台，储备8台渣车，则可在保证扒渣机出渣过程不需要等待渣车而进行连续作业，装渣与出渣共用时228min后，调渣台上已储备了8台装满的渣车，可提前进入下一道工序
‑‑‑
爆破孔钻孔(三台钻机打孔73个，每孔预计占时18～20min，钻孔时间约为480min),期间运渣可继续，再用时406.6-228＝178min后，出渣完成，即每循环提前228min进入下一道工序施工。且渣车出渣时间只占用换挂钩时间(每渣车用时设为 2min)，每循环用时16*2＝32min，相应每循环减少16*5＝80min。
[0050]
因：无调度平台时出渣时间为518.6min。
[0051]
故：每循环可节省518.6-228＝290.6min，提高施工效率1倍以上。
[0052]
最后，本实用新型的未述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
[0053]
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，其特征在于：所述调度平台滑动吊装连接在大坡度隧道内，该调度平台包括钢框架、上行钢轨、下行钢轨、滑动单元及动力单元；所述上行钢轨及下行钢轨均平行并轴向固接在钢框架的中部平面上，且上行钢轨与下行钢轨上滑动支撑渣车；所述钢框架的两端径向滑动连接与上行钢轨及下行钢轨选择对接的滑动单元，且钢框架的两端设有多组为渣车提供上行牵引动力及下行拉扯限位的动力单元。2.根据权利要求1所述的一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，其特征在于：所述钢框架包括底板，以及分别对应上行钢轨与下行钢轨的两组钢支架，其中钢支架分别竖向固接在底板的两端。3.根据权利要求2所述的一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，其特征在于：所述动力单元包括主动链轮、从动链轮、驱动电机、链条及挂钩；所述主动链轮的轮轴安装在底板出渣端的钢支架上；所述从动链轮的轮轴安装在底板进渣端的钢支架上；所述驱动电机布设在安装主动链轮一端的钢支架上并通过减速机连接主动链轮；所述链条缠绕连接在主动链轮及从动链轮上；所述挂钩的一端挂接在链条上，挂钩的另一端固定挂接渣车。4.根据权利要求1所述的一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，其特征在于：所述滑动单元包括钢框架两端的径向移动平台及液压油缸，其中径向移动平台上轴向固接有与上行钢轨及下行钢轨可对接的过渡钢轨；所述液压油缸的一端固接在钢框架底板上，液压油缸的另一端固定在径向移动平台上，径向移动平台与钢框架底板间设径向滑轨滑动支撑。5.根据权利要求1所述的一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，其特征在于：所述滑动单元朝向进渣侧的底板两侧对向设置有安全栏，该安全栏包括立杆、横杆及气缸；所述立杆固装在底板上，立杆的顶部铰装连接横杆，且立杆上铰装连接有气缸；所述气缸的另一端与横杆的中部铰装连接。6.根据权利要求1所述的一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，其特征在于：所述钢框架出渣侧的底板上对称挂接钢丝绳，该钢丝绳的另一端缠绕连接有设于隧道洞口处并随施工进度控制放线长度的卷扬机。

技术总结
一种大坡度隧道绞车出渣施工用调度平台，调度平台滑动吊装连接在大坡度隧道内，该调度平台包括钢框架、上行钢轨、下行钢轨、滑动单元及动力单元；上行钢轨及下行钢轨均平行并轴向固接在钢框架的中部平面上，且上行钢轨与下行钢轨上滑动支撑绞车，由上行钢轨、下行钢轨及滑动单元组成闭合循环环路；钢框架的两端径向滑动连接与上行钢轨及下行钢轨选择对接的滑动单元，且钢框架的两端设有多组为绞车提供上行牵引动力及下行拉扯限位的动力单元。该调度平台可实现大坡度且持续开掘中的隧道内的渣土高效转运，可实现满载及空载的绞车同时运行，免去绞车往返及错车时间，且施工安全性高。且施工安全性高。且施工安全性高。


技术研发人员：王灿林 王宝友 刘蕊 李勇 刘传普
受保护的技术使用者：中铁十八局集团有限公司
技术研发日：2021.08.03
技术公布日：2022/5/25