本發(fā)明涉及盾構(gòu)隧道工程，具體涉及一種電磁驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動系統(tǒng)和應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

1、城市軌道交通工程一般在城市中開展，盾構(gòu)施工場地狹小。受場地空間限制，一般采用1臺盾構(gòu)機(jī)先施工一條隧道；待盾構(gòu)機(jī)出洞后，再將盾構(gòu)機(jī)盾體解體，采用大型吊車分部吊移至另一條隧道的始發(fā)托架上，將盾體重新組裝調(diào)試后再進(jìn)行始發(fā)掘進(jìn)。該盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)移方案存在一系列的問題，具體如下：1)施工效率低，一般的，對盾構(gòu)機(jī)解體、吊移、組裝和調(diào)試至少需要2個月時間；2)安全風(fēng)險高，吊移盾構(gòu)機(jī)需要采用大型的吊機(jī)，在吊移過程中安全風(fēng)險高；3)施工成本高，吊機(jī)租賃費(fèi)高，工期長，成本高。因此，開展盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動的研究，具有重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2、目前，業(yè)內(nèi)人士對盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動技術(shù)的研究情況及問題大致如下：1)采用液壓油缸頂進(jìn)盾構(gòu)機(jī)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動；該方案需要臨時安裝液壓油缸，而且需要在液壓油缸后端增設(shè)反力裝置；另外，在盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體時還需要實(shí)時改變反力裝置位置和液壓油缸長度，大大降低了施工效率；2)采用電瓶車拖拉牽引盾構(gòu)機(jī)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動；由于盾構(gòu)機(jī)質(zhì)量大，采用電瓶車拖拉需要非常大的牽引力，電池消耗量巨大，成本高，而且接收豎井凈空尺寸狹窄，實(shí)際施工期間電瓶車沒有空間牽引盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)向；3)在托架上安裝電機(jī)驅(qū)使盾構(gòu)機(jī)移動；由于托架體積較小，不方便安裝電機(jī)，同時無法解決盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)向問題；另外電機(jī)功率過大，施工安全風(fēng)險高，成本高。

3、綜上所述，需要提供一種電磁驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動系統(tǒng)和應(yīng)用方法以解決現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動技術(shù)中存在的施工效率低、施工安全風(fēng)險高和成本高的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種電磁驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動系統(tǒng)和應(yīng)用方法，具體技術(shù)方案如下：

2、在第一方面，本發(fā)明提供了一種電磁驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動系統(tǒng)，包括托架機(jī)構(gòu)、永磁體和電磁導(dǎo)向組件；

3、所述電磁導(dǎo)向組件包括軌道、立板和多個電感應(yīng)磁體；所述軌道可拆卸設(shè)置在接收井內(nèi)，且與盾構(gòu)隧道右線和盾構(gòu)隧道左線連通；在所述軌道長度方向的兩外側(cè)均可拆卸設(shè)置所述立板；在各所述立板上沿所述軌道的長度方向均等間距可拆卸設(shè)置多個所述電感應(yīng)磁體；所有的所述電感應(yīng)磁體分區(qū)域通過對應(yīng)的開關(guān)與交流電源并聯(lián)，且每區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體間為串聯(lián)；

4、所述托架機(jī)構(gòu)可移動設(shè)置在所述軌道上，用于承載盾構(gòu)機(jī)；

5、所述永磁體的數(shù)量為多個，在所述托架機(jī)構(gòu)行進(jìn)方向的兩側(cè)邊上均等間距可拆卸設(shè)置多個所述永磁體；每相鄰兩所述永磁體朝向其同一側(cè)的所述電感應(yīng)磁體的磁極均為異性磁極；每相鄰兩所述電感應(yīng)磁體朝向其同一側(cè)的所述永磁體的磁極均為異性磁極；各所述永磁體圍成的永磁面與其同一側(cè)的各所述電感應(yīng)磁體圍成的感應(yīng)磁面的間距為1～2m。在實(shí)際工程中，可以參考經(jīng)驗(yàn)公式y(tǒng)1＝-300x1+700獲得永磁體和電感應(yīng)磁體之間的間距，其中y1為盾構(gòu)機(jī)盾體的質(zhì)量，x1為永磁體和電感應(yīng)磁體之間的間距。

6、可選的，每相鄰兩所述電感應(yīng)磁體間的間距為0.5～1.5m。在實(shí)際工程中，可以參考經(jīng)驗(yàn)公式y(tǒng)2＝-280x2+800獲得相鄰電感應(yīng)磁體之間的間距，其中y2為盾構(gòu)機(jī)盾體的質(zhì)量，x2為相鄰電感應(yīng)磁體之間的間距。

7、可選的，每相鄰兩所述永磁體間的間距為0.5～1.5m。在實(shí)際工程中，可以參考經(jīng)驗(yàn)公式y(tǒng)3＝-280x3+800獲得相鄰永磁體之間的間距，其中y3為盾構(gòu)機(jī)盾體的質(zhì)量，x3為相鄰永磁體之間的間距。

8、可選的，所述永磁體的尺寸為：長0.8～1.6m，寬0.5～1m，厚0.2～0.8m。

9、可選的，所述電感應(yīng)磁體包括電磁體和電磁線圈；所述電磁線圈纏繞在所述電磁體上，且與所述交流電源連接。

10、可選的，所述電磁體的尺寸為：長0.8～1.6m，寬0.8～1.4m，厚0.5～1.2m。

11、可選的，所述軌道為u型結(jié)構(gòu)；所述立板為u型板，且與所述軌道的u型結(jié)構(gòu)適配設(shè)置；

12、在沿所述盾構(gòu)隧道右線至所述盾構(gòu)隧道左線的方向上，依次在所述u型板上按照其u型結(jié)構(gòu)設(shè)置第一直線區(qū)域、第一弧形區(qū)域、第二直線區(qū)域、第二弧形區(qū)域和第三直線區(qū)域；位于所述第一直線區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體間均與第一導(dǎo)線串聯(lián)；位于所述第一弧形區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體間均與第二導(dǎo)線串聯(lián)；位于所述第二直線區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體間均與第三導(dǎo)線串聯(lián)；位于所述第二弧形區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體間均與第四導(dǎo)線串聯(lián)；位于所述第三直線區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體間均與第五導(dǎo)線串聯(lián)；所述第一導(dǎo)線、所述第二導(dǎo)線、所述第三導(dǎo)線、所述第四導(dǎo)線和所述第五導(dǎo)線分別通過開關(guān)與所述交流電源并聯(lián)。

13、可選的，所述托架機(jī)構(gòu)包括托架主體和延伸托架；所述延伸托架設(shè)置在所述托架主體行進(jìn)方向的前端；所述延伸托架在行進(jìn)方向的兩側(cè)為弧形彎曲結(jié)構(gòu)，且其彎曲弧度與所述軌道的u型結(jié)構(gòu)彎曲處的彎曲弧度適配設(shè)置；在所述托架主體和所述延伸托架的兩側(cè)均設(shè)置多個所述永磁體。

14、可選的，所述托架機(jī)構(gòu)還包括防傾覆支承塊；所述防傾覆支承塊設(shè)置在所述托架主體上，且與所述盾構(gòu)機(jī)連接。

15、可選的，所述托架機(jī)構(gòu)還包括與所述軌道適配的軌道輪；所述軌道輪為帶有剎車器的軌道輪；所述軌道輪的數(shù)量為多個，且均布設(shè)置在所述托架主體的底部。

16、可選的，所述電磁驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動系統(tǒng)還包括主控器；所述主控器包括plc控制器，其與所述交流電源和各所述開關(guān)連接。

17、在第二方面，本發(fā)明提供了一種所述的電磁驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動系統(tǒng)的應(yīng)用方法，包括：

18、步驟s1、將所述托架機(jī)構(gòu)吊運(yùn)至所述接收井內(nèi)靠近所述盾構(gòu)隧道右線洞口處的所述軌道上，同時，調(diào)整所述托架機(jī)構(gòu)至初始狀態(tài)，即調(diào)整至所述托架機(jī)構(gòu)兩側(cè)上的各所述永磁體與其對應(yīng)的兩所述立板上的各所述電感應(yīng)磁體間呈錯位狀態(tài)；將在所述盾構(gòu)隧道右線作業(yè)完成后的所述盾構(gòu)機(jī)在后配套臺車的作用下引入所述托架機(jī)構(gòu)上，并斷開與所述盾構(gòu)機(jī)連接的管路和電纜線；

19、步驟s2、首先，通過所述plc控制器閉合所述第一導(dǎo)線上的開關(guān)，用于對所述第一直線區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體通入交流電以產(chǎn)生交變磁場；在初始的錯位狀態(tài)下，借助所述電感應(yīng)磁體與所述永磁體間異性磁極的磁力作用，能夠聚成合力牽引所述托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)所述盾構(gòu)機(jī)在所述軌道上行進(jìn)；

20、其次，通過所述plc控制器閉合所述第二導(dǎo)線上的開關(guān)，用于對所述第二直線區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體通入交流電以產(chǎn)生交變磁場，持續(xù)聚成合力牽引所述托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)所述盾構(gòu)機(jī)在所述軌道上行進(jìn)，完成對所述盾構(gòu)機(jī)的第一次轉(zhuǎn)體動作；

21、隨后，通過所述plc控制器閉合所述第三導(dǎo)線上的開關(guān)，用于對所述第三直線區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體通入交流電以產(chǎn)生交變磁場，持續(xù)聚成合力牽引所述托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)所述盾構(gòu)機(jī)在所述軌道上行進(jìn)；其中，在所述plc控制器閉合所述第三導(dǎo)線上的開關(guān)時，斷開所述第一導(dǎo)線上的開關(guān)和所述第二導(dǎo)線上的開關(guān)；

22、然后，通過所述plc控制器閉合所述第四導(dǎo)線上的開關(guān)，用于對所述第四直線區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體通入交流電以產(chǎn)生交變磁場，持續(xù)聚成合力牽引所述托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)所述盾構(gòu)機(jī)在所述軌道上行進(jìn)，完成對所述盾構(gòu)機(jī)的第二次轉(zhuǎn)體動作；

23、最后，通過所述plc控制器閉合所述第五導(dǎo)線上的開關(guān)，用于對所述第五直線區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體通入交流電以產(chǎn)生交變磁場，持續(xù)聚成合力牽引所述托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)所述盾構(gòu)機(jī)在所述軌道上行進(jìn)；其中，在所述plc控制器閉合所述第五導(dǎo)線上的開關(guān)時，斷開所述第三導(dǎo)線上的開關(guān)；

24、當(dāng)所述托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)所述盾構(gòu)機(jī)在所述軌道上行進(jìn)至所述接收井內(nèi)靠近所述盾構(gòu)隧道左線洞口處時，所述plc控制器斷開所述第四導(dǎo)線上的開關(guān)和所述第五導(dǎo)線上的開關(guān)；

25、在所述盾構(gòu)機(jī)隨所述托架機(jī)構(gòu)完成轉(zhuǎn)體移動的過程中，通過所述plc控制器調(diào)控所述交流電源接入各所述電感應(yīng)磁體中的交變電流大小，進(jìn)而調(diào)控所述盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動的速度。

26、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，至少具有以下有益效果：

27、(1)本發(fā)明提供的一種電磁驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動技術(shù)中存在的施工效率低、施工安全風(fēng)險高和成本高的問題。具體的，本發(fā)明提供的電磁驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動系統(tǒng)，通過在接收井內(nèi)設(shè)置可拆卸的軌道、電感應(yīng)磁體和永磁體，且每相鄰兩所述永磁體朝向其同一側(cè)的所述電感應(yīng)磁體的磁極均為異性磁極，每相鄰兩所述電感應(yīng)磁體朝向其同一側(cè)的所述永磁體的磁極均為異性磁極，各所述永磁體圍成的永磁面與其同一側(cè)的各所述電感應(yīng)磁體圍成的感應(yīng)磁面的間距為1～2m，借助所述電感應(yīng)磁體與所述永磁體間異性磁極的磁力作用，能夠聚成合力牽引所述托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)所述盾構(gòu)機(jī)在所述軌道上行進(jìn)，進(jìn)而完成盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動作業(yè)，這不僅改造工作量小，工時也大大縮短到2.5天，施工效率較傳統(tǒng)方法有極大地提升；其中，軌道和電感應(yīng)磁體均為可拆卸設(shè)置，在實(shí)際應(yīng)用時，可先安裝行進(jìn)前段(如第一直線區(qū)域、第一弧形區(qū)域和第二直線區(qū)域)的軌道和電感應(yīng)磁體，待托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)盾構(gòu)機(jī)行進(jìn)至前段末尾時，再拆卸前段的軌道和電感應(yīng)磁體，并順延鋪設(shè)在行進(jìn)后段(如第二弧形區(qū)域和第三直線區(qū)域)上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)盾構(gòu)機(jī)在低成本下完成轉(zhuǎn)體移動作業(yè)；另外，該系統(tǒng)無需大型的吊機(jī)，不僅節(jié)約了租賃費(fèi)，降低了成本，還充分保證了施工安全。再有，該系統(tǒng)采用的軌道、電感應(yīng)磁體和永磁體均能夠循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)了城市軌道工程綠色建造和低碳可持續(xù)發(fā)展。

28、(2)本發(fā)明提供的一種電磁驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)體移動系統(tǒng)的應(yīng)用方法，能夠安全、高效且低成本的完成對盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)體移動作業(yè)。具體的，在步驟s1中，先調(diào)整所述托架機(jī)構(gòu)至初始狀態(tài)，即調(diào)整至所述托架機(jī)構(gòu)兩側(cè)上的各所述永磁體與其對應(yīng)的兩所述立板上的各所述電感應(yīng)磁體間呈錯位狀態(tài)；在步驟s2中，通過所述plc控制器依次閉合所述第一導(dǎo)線至所述第五導(dǎo)線上的開關(guān)，逐次對所述第一直線區(qū)域至所述第五直線區(qū)域內(nèi)的各所述電感應(yīng)磁體通入交流電以產(chǎn)生交變磁場，借助所述電感應(yīng)磁體與所述永磁體間異性磁極的磁力作用，能夠聚成合力牽引所述托架機(jī)構(gòu)載運(yùn)所述盾構(gòu)機(jī)在所述軌道上完成轉(zhuǎn)體移動作業(yè)。

29、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。