适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置及其应用方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010360601.9 (22)申请日 2020.04.30 (71)申请人 中铁上海设计院集团有限公司 地址 200070 上海市静安区共和新路1265 号 (72)发明人 冯宝才赵志国赵旭伟李健 任嘉熙周军海周萌张文龙 吴超俊 (74)专利代理机构 上海申蒙商标专利代理有限 公司 31214 代理人 周宇凡 (51)Int.Cl. E21D 9/08(2006.01) E21D 9/06(2006.01) (54)发明名称 一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防 护装置及。

2、其应用方法 (57)摘要 本发明涉及盾构施工的技术领域， 尤其是一 种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置 及其应用方法， 包括防护钢板和型钢骨架， 防护 钢板和型钢骨架均为弧形结构， 若干防护钢板可 连接成环并安装于盾构的换刀处， 若干型钢骨架 贴设于防护钢板的内侧并也可连接成环。 本发明 的优点是： 防护钢板和型钢骨架的单个设计， 可 通过工厂化生产， 有效地减少现场制作时间， 并 且可以减少施工现场噪音等污染； 通过将单个防 护钢板和单个型钢骨架分别连接组装成闭环结 构， 刚度较高， 可以在浅覆岩层盾构换刀时防止 落石的掉落， 保证施工人员的安全。 权利要求书1页 说明书4页 附图8页。

3、 CN 111365013 A 2020.07.03 CN 111365013 A 1.一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置， 用于保证在浅覆岩层中盾构常压 换刀的安全， 其特征在于： 包括防护钢板和型钢骨架， 所述防护钢板和所述型钢骨架均为弧 形结构， 若干所述防护钢板可连接成环并安装于所述盾构的换刀处， 若干所述型钢骨架贴 设于所述防护钢板的内侧并也可连接成环以对成环的所述防护钢板进行支撑。 2.根据权利要求1所述的一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置， 其特征在 于： 所述防护钢板沿其弧宽方向的两侧分别对称设置有两第一凸台和两第二凸台， 两所述 第一凸台和两所述第二凸台均设于。

4、所述防护钢板的长度方向上并且两所述第二凸台均设 于两所述第一凸台间， 相邻的所述第一凸台和所述第二凸台间各设有第一凹口， 两所述第 二凸台间设有第二凹口； 所述型钢骨架为空心结构， 所述型钢骨架沿其弧宽方向的两端各 设有一接头钢板。 3.根据权利要求2所述的一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置， 其特征在 于： 所述第二凸台上开设有螺栓孔， 每两相邻的所述防护钢板间通过螺栓固定并连接成封 闭的环体结构。 4.根据权利要求2所述的一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置， 其特征在 于： 所述第一凹口和所述第二凹口内均安装有所述型钢骨架， 每两相邻的所述型钢骨架间 通过所述接头钢板连接成。

5、封闭的环体结构， 所述接头钢板设于所述防护钢板内侧的中部。 5.根据权利要求1所述的一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置， 其特征在 于： 所述防护钢板和所述型钢骨架采用错缝拼接， 即连接成环的所述防护钢板的拼接缝与 连接成环的所述型钢骨架的拼接缝相错布置。 6.一种涉及权利要求1-5所述的适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置的应用方 法， 其特征在于： 所述应用方法包括如下步骤： 按盾构施工中现场掌子面前的宽度加工制作与其相适配弧宽的防护钢板； 在所述防护钢板上按要求加工第一凸台、 第二凸台、 第一凹口和第二凹口， 并在第二凸 台上预留螺栓孔； 通过所述盾构的刀盘开口将所述防护钢板运。

6、抵所述刀盘前方， 利用所述螺栓孔置入螺 栓将所述防护钢板连接成环； 通过所述刀盘开口将型钢骨架运抵所述刀盘前方， 之后将所述型钢骨架通过所述第一 凹口和所述第二凹口沿所述防护钢板的环向布置， 并且所述型钢骨架间通过所述接头钢板 进行连接； 所述型钢骨架通过焊接与所述防护钢板连接， 所述型钢骨架对所述防护钢板进行支 撑， 所述防护钢板对所述盾构的常压换刀施工进行保护。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111365013 A 2 一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置及其应用 方法 技术领域 0001 本发明涉及盾构施工的技术领域， 尤其是一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的 防护装置及其应用。

7、方法。 背景技术 0002 现阶段我国轨道交通建设蓬勃发展， 盾构法作为地下隧道修建的主要可选工法并 大量采用， 而在砂卵石、 岩层等地区盾构长距离掘进过程， 刀具磨损不可避免。 为保证掘进 效率每间隔一定距离便采取换刀， 而岩层地区地质稳定性较好， 普遍采用常压换刀。 但是浅 覆岩层地区常压换刀过程落石现象突出， 不采取防护措施时对于换刀工作人员危险性较 大， 伤亡事故时有发生。 为了保证浅覆岩层地区常压换刀安全， 亟待开发一种适用于浅覆岩 层中盾构常压换刀的防护装置。 中国专利CN205370577U公开了一种盾构长距离掘进常压换 刀配套的地层加固结构采用地层加固然后在地面施做工作井的方法。

8、换刀， 中国专利 CN207934897U公开了一种盾构换刀地连墙加固机构， 通过预先在盾构需要换刀处通过布置 加固结构保证换刀安全。 但是以上方法投资大且受周边环境限制等问题， 并未涉及在浅覆 岩层盾构换刀时防止落石的防护。 发明内容 0003 本发明的目的是根据上述现有技术的不足， 提供了一种适用于浅覆岩层中盾构常 压换刀的防护装置及其应用方法， 该防护装置通过将单个防护钢板和单个型钢骨架分别连 接组装成闭环结构， 刚度较高， 可以在浅覆岩层盾构换刀时防止落石的掉落， 保证施工人员 的安全。 0004 本发明目的实现由以下技术方案完成： 一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置， 用于保。

9、证在浅覆岩层中盾构常压换 刀的安全， 其特征在于： 包括防护钢板和型钢骨架， 所述防护钢板和所述型钢骨架均为弧形 结构， 若干所述防护钢板可连接成环并安装于所述盾构的换刀处， 若干所述型钢骨架贴设 于所述防护钢板的内侧并也可连接成环以对成环的所述防护钢板进行支撑。 0005 所述防护钢板沿其弧宽方向的两侧分别对称设置有两第一凸台和两第二凸台， 两 所述第一凸台和两所述第二凸台均设于所述防护钢板的长度方向上并且两所述第二凸台 均设于两所述第一凸台间， 相邻的所述第一凸台和所述第二凸台间各设有第一凹口， 两所 述第二凸台间设有第二凹口； 所述型钢骨架为空心结构， 所述型钢骨架沿其弧宽方向的两 端各。

10、设有一接头钢板。 0006 所述第二凸台上开设有螺栓孔， 每两相邻的所述防护钢板间通过螺栓固定并连接 成封闭的环体结构。 0007 所述第一凹口和所述第二凹口内均安装有所述型钢骨架， 每两相邻的所述型钢骨 架间通过所述接头钢板连接成封闭的环体结构， 所述接头钢板设于所述防护钢板内侧的中 说明书 1/4 页 3 CN 111365013 A 3 部。 0008 所述防护钢板和所述型钢骨架采用错缝拼接， 即连接成环的所述防护钢板的拼接 缝与连接成环的所述型钢骨架的拼接缝相错布置。 0009 一种涉及上述的适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护装置的应用方法， 其特征 在于： 所述应用方法包括如下步骤：。

11、 按盾构施工中现场掌子面前的宽度加工制作与其相适配弧宽的防护钢板； 在所述防护钢板上按要求加工第一凸台、 第二凸台、 第一凹口和第二凹口， 并在第二凸 台上预留螺栓孔； 通过所述盾构的刀盘开口将所述防护钢板运抵所述刀盘前方， 利用所述螺栓孔置入螺 栓将所述防护钢板连接成环； 通过所述刀盘开口将型钢骨架运抵所述刀盘前方， 之后将所述型钢骨架通过所述第一 凹口和所述第二凹口沿所述防护钢板的环向布置， 并且所述型钢骨架间通过所述接头钢板 进行连接； 所述型钢骨架通过焊接与所述防护钢板连接， 所述型钢骨架对所述防护钢板进行支 撑， 所述防护钢板对所述盾构的常压换刀施工进行保护。 0010 本发明的优点。

12、是： 1、 防护钢板和型钢骨架的单个设计， 可通过工厂化生产， 有效地减少现场制作时间， 并 且可以减少施工现场噪音等污染； 2、 通过将单个防护钢板和单个型钢骨架分别连接组装成闭环结构， 刚度较高， 可以在 浅覆岩层盾构换刀时防止落石的掉落， 保证施工人员的安全； 3、 该防护装置在现场通过螺栓和接头钢板分块连接便可施工， 操作简单； 4、 将接头钢板设于防护钢板内侧的中部， 不仅方便两接头钢板间的连接， 还增强了型 钢骨架与防护钢板间连接稳定性。 附图说明 0011 图1为本发明的总装横断面； 图2为图1中A的放大图； 图3为图2中I-I的横剖面图； 图4为本发明的单块防护钢板的三维示意图。

13、； 图5为本发明的单块防护钢板的正视图； 图6为本发明的单块防护钢板的侧视图； 图7为本发明的单块型钢骨架的结构示意图； 图8为本发明的接头钢板的结构示意图。 具体实施方式 0012 以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明， 以便 于同行业技术人员的理解： 如图1-8所示， 图中标记分别表示为： 防护钢板1、 第一凸台1-1、 第二凸台1-2、 第一凹口 1-3、 第二凹口1-4、 螺栓孔1-5、 型钢骨架2、 接头钢板3、 螺栓4、 焊缝5。 说明书 2/4 页 4 CN 111365013 A 4 0013 实施例： 本实施例中一种适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防。

14、护装置， 主要用于 在浅覆岩层盾构开舱换刀时防止落石的掉落， 保证施工人员的安全。 0014 如图1-8所示， 本防护装置主要包括防护钢板1、 型钢骨架2和接头钢板3， 防护钢板 1和型钢骨架2均为弧形结构， 型钢骨架2为空心结构， 接头钢板3设于型钢骨架2沿其弧宽方 向的两端。 单块防护钢板1的厚度为2mm， 长度2m。 如图4所示， 防护钢板1沿其弧宽方向的两 侧分别对称设置有两第一凸台1-1和两第二凸台1-2， 两第一凸台1-1和两第二凸台1-2均设 于防护钢板1的长度方向上并且两第二凸台1-1均设于两第一凸台1-2间。 第二凸台1-2的长 度为700mm。 0015 结合图2和图4所示。

15、， 第二凸台1-2上等间距预留2个10螺栓孔1-5。 通过4个螺栓 4， 可将两相邻的防护钢板1上的相对的第二凸台1-2连接固定起来， 形成闭环结构， 即封闭 的环体结构。 0016 结合图4、 图5和图7所示， 相邻的第一凸台1-1和第二凸台1-2间各设有第一凹口1- 3， 两第二凸台1-2间设有第二凹口1-4。 第一凹口1-3和第二凹口1-4的宽度均为100mm。 第一 凹口1-3和第二凹口1-4的宽度均与型钢骨架2的外轮廓形状、 大小相吻合适配， 以满足于在 第一凹口1-3和第二凹口1-4内分别安装有型钢骨架2的要求。 每两相邻的型钢骨架2间通过 接头钢板3连接并形成封闭的环体结构。 结。

16、合图5和图8所示， 接头钢板3通过两个M10螺栓连 接， 型钢骨架2与接头钢板3焊接后通过接头钢板3连接成整体， 接头钢板3的结构如图8所 示。 如图5所示， 接头钢板3设于防护钢板1内侧的中部， 不仅方便两接头钢板3间的连接， 还 可以增强型钢骨架2与防护钢板1间连接稳定性。 0017 在防护钢板1与型钢骨架2均连接成环后， 型钢骨架2对成环的防护钢板1起到加强 支撑作用， 保证成环的防护钢板1的整体结构受力及稳定性， 从而可对浅覆岩层中盾构常压 换刀的作业进行有效保护， 即使在换刀时发生落石也会被防护钢板1所遮挡， 避免对内部的 操作人员造成人身危险。 如图8所示， 通过焊接将防护钢板1与。

17、型钢骨架2连接固定， 两者之 间形成焊缝5。 0018 此外， 结合图1至图8所示， 本实施例中的适用于浅覆岩层中盾构常压换刀的防护 装置在具体实施时， 具有应用方法， 步骤如下： 1） 防护钢板1的弧宽按现场掌子面前宽度加工制作； 2） 按要求加工第一凸台1-1、 第二凸台1-2、 第一凹口1-3和第二凹口1-4， 并在第二凸台 1-4上预留螺栓孔1-5； 3） 通过盾构的刀盘开口将防护钢板1运抵刀盘前方， 利用螺栓4连接成环； 4） 型钢骨架2通过刀盘开口运抵刀盘前方后， 型钢骨架2通过第一凹口1-3和第二凹口 1-4沿防护钢板1环向布置， 并且型钢骨架2间通过接头钢板3进行连接； 5） 。

18、型钢骨架2通过焊接与防护钢板1连接。 0019 本发明防护钢板1和型钢骨架2的单元式设计， 可通过工厂化生产， 有效地减少现 场制作时间， 并且可以减少施工现场噪音等污染， 尤其是每个防护钢板1和型钢骨架2均满 足于穿过盾构的刀盘开口运抵至刀盘前方的要求， 从而无需在盾构常压换刀时施作其他额 外的加强、 加固结构， 更无需使盾构位置发生变化。 0020 此外， 通过将单个防护钢板1和单个型钢骨架2分别连接组装成闭环结构， 刚度较 高， 可以在浅覆岩层盾构换刀时防止落石的掉落， 保证施工人员的安全； 防护装置在现场通 说明书 3/4 页 5 CN 111365013 A 5 过螺栓4和接头钢板3。

19、分块连接便可施工， 操作简单。 0021 虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明， 但本 领域普通技术人员可以认识到， 在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下， 仍然可以对 本发明作出各种改进和变换， 故在此不一一赘述。 说明书 4/4 页 6 CN 111365013 A 6 图1 说明书附图 1/8 页 7 CN 111365013 A 7 图2 说明书附图 2/8 页 8 CN 111365013 A 8 图3 说明书附图 3/8 页 9 CN 111365013 A 9 图4 说明书附图 4/8 页 10 CN 111365013 A 10 图5 说明书附图 5/8 页 11 CN 111365013 A 11 图6 说明书附图 6/8 页 12 CN 111365013 A 12 图7 说明书附图 7/8 页 13 CN 111365013 A 13 图8 说明书附图 8/8 页 14 CN 111365013 A 14 。