[0001] 本申请涉及盾构机施工辅助设备的技术领域，尤其是涉及盾构机机头平移掉头设备及平移掉头方法。

[0002] 盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机，主要用于隧道建设。盾构机施工过程中，通常会出现从隧道一端到另一端，然后由另一条线反向掘进的情况，该情况下需要使盾构机掉头。

[0003] 盾构机机头掉头方式主要是在盾构机的机头出洞接收时设置托架，然后在托架侧面设置油缸推动托架移动或转动，实现盾构机机头的掉头。例如公告号为CN216950374U的实用新型专利公开了一种用于盾构机的托架。其主要包括托架本体、滚动装置、升降油缸以及旋转油缸。升降油缸安装在托架本体上，用于在托架接收盾构机时调节托架本体的角度。滚动装置安装在托架本体底部，带盾构机接收完成后，升降油缸的活塞杆收回，使滚动装置与地面接触，此时在侧面安装在旋转油缸，使旋转油缸由一侧顶推托架从而使托架旋转，实现托架的转动，进而带动盾构机掉头。

[0004] 在实际施工过程中，为了提高油缸的利用率，降低生产成本，在托架接收完成后，通过会将用于带动托架的升降油缸拆下，用于托架的旋转和移动。大型盾构机掉头的过程中其油缸尺寸较大，而且质量较大。在拆卸和再次安装油缸的过程中不但使施工人员劳动负担较重，而且不利于效率的提高。

[0037] 以下结合附图1‑9对本申请作进一步详细说明。

[0038] 本申请实施例公开盾构机机头平移掉头设备。

[0039] 参照图1，盾构机机头平移掉头设备,包括托架本体1以及多个转向升降组件2。多个转向升降组件2分为两组，分别设置在托架本体1长度方向（本实施例中托架本体1的长度方向与盾构机放置在托架上后的轴线的方向平行）的轨迹线的两侧。转向升降组件2安装在托架本体1上，转向升降组件2用于对托架本体1施加竖直方向或者水平方向上的力，从而使托架本体1能够升降、转动或平移。

[0040] 参照图1和图2，托架本体1包括多个支撑单元11，多个支撑单元11沿水平方形排列。支撑单元11保护支撑架12和两个支腿13，支腿13方形柱状结构，两个支腿13分别竖直设置在支撑架12的两侧，从而对支撑架12进行支撑。支撑架12侧面焊接有法兰盘，相邻的两个支撑架12的法兰盘相互贴合，并通过螺钉固定连接，形成托架本体1，实现对盾构机的支撑。

[0041] 参照图2和图3，支腿13远离支撑架12的侧面上对应转向升降组件2的位置开设有容纳槽14，转向升降组件2安装在容纳槽14内。转向升降组件2包括转向件21以及顶推油缸22，容纳槽14的两个相互平行的侧壁上开设有卡槽23，卡槽23侧面为弧形面，弧形面的轴线垂直于地面。转向件21为球形结构，转向件21侧面与两个卡槽23的侧面相切。两个卡槽23对转向件21沿水平方向上的移动进行限位，阻挡转向件21与支腿13脱离，提高转向件21使用过程中的稳定性。转向件21能够任意转动，并且能够沿弧形面的轴线方形滑动。顶推油缸22的活塞杆端部通过螺钉（图中未示出）固定连接在转向件21上转动转向件21，能够带动顶推油缸22转动。容纳槽14靠近地面的侧面上设置有避让口。顶推油缸22呈竖直状态时，顶推油缸22的缸体相对活塞杆向下运动，并穿处至容纳槽14外部抵接在地面上，进而带动托架本体1升降。

[0042] 参照图2、图3和图4，容纳槽14远离地面的侧面上设置有贴合槽24，贴合槽24顶推油缸22竖直状态时，转向件21部分置入贴合槽24中，并且贴合槽24侧面与转向件21的侧面贴合。通过贴合槽24增大转向件21与托架本体1之间的接触面积，提高顶推油缸22带动托架本体1升降过程中的稳定性。同时贴合槽24与卡槽23配合，对顶推油缸22在竖直平面上的转动进行限位，从而阻挡顶推油缸22在调节托架本体1的高度的过程中出现倾斜的情况，进一步提高顶推油缸22使用过程中的稳定性。

[0043] 参照图2和图5，需要对托架本体1进行平移时，将托架一侧的顶推油缸22转动至水平状态，然后对顶推油缸22远离转向件21的一端与钢板连接，当顶推油缸22活塞杆伸缩时能够对托架本体1施加水平的作用力，从而带动托架移动。

[0044] 参照图2和图6，当需要对托架本体1进行转动时，转动顶推油缸22，使顶推油缸22平行于地面。这里需要注意的是，托架本体1转动过程中，无需将所有的顶推油缸22转动至平行于地面的状态，仅需将位于托架本体1两侧的两组转向升降组件2中位于对角处（也即位于托架本体1两侧的转向升降组件2中位于托架本体1的两端的顶推油缸22）的顶推油缸22转动至平行于地面的状态即可。使顶推油缸22远离转向件21的一端与钢板转动连接，以适应托架转动过程中顶推油缸22的长度方向与托架本体1长度方向之间夹角的变化。

[0045] 参照图2和图6，为了方便描述，本实施例中托架本体1转动时，位于对角处的两个油缸平行于地面，并定义呈对角设置两个油缸为第一油缸和第二油缸。通过液压系统控制第一油缸和第二油缸顶推，从而对托架本体1的两端实现两个方向相反的作用力，进而带动托架本体1转动。由于顶推油缸22行程有限，实际施工过程中，可根据实际情况移动顶推油缸22与钢板连接的位置，从而完成托架本体1大角度的转动。

[0046] 参照图5和图7，托架本体1转动过程中，顶推油缸22与钢板之间设置有转动支撑组件5，以方便顶推油缸22与钢板连接。转动支撑组件5包括固定座51和转动壳52，固定座51可拆卸连接在地面上。本实施例中固定座51焊接在钢板上，后续对固定座51与钢板的连接处进行切割实现固定座51与钢板之间的可拆卸连接。在其他实施例中也可以使用螺钉固定固定座51。转动壳52转动连接在固定座51上，转动壳52为壳体结构，并且转动壳52远离地面的侧面上以及靠近托架的侧面上均设置有开口，以使顶推油缸22能够由转动壳52上方转动插入至转动壳52中，实现顶推油缸22与钢板之间的转动连接。

[0047] 参照图5和图7，转动支撑组件5还包括垫板53，垫板53位于转动壳52中，并且位于顶推油缸22远离转向件21的一侧。通过垫板53增加顶推油缸22与转动壳52之间的摩擦力，提高顶推油缸22带动托架本体1转动过程中的稳定性。本实施例中垫板53为木板，在其他实施例中垫板53也可以由橡胶等具有一定弹性的材料制成。

[0048] 参照图2和图8，为了方便使用人员调节转向件21在竖直方向上的位置，托架本体1上对应顶推油缸22的位置设置有驱动组件3，驱动组件3包括驱动块31，驱动块31沿竖直方向滑动连接在容纳槽14与卡槽23相邻的侧壁上。参照图9，驱动块31靠近转向件21的侧面上开设有转动槽34，转向件21与转动槽34转动配合。滑动驱动块31，能够带动转向件21移动，进而带动顶推油缸22移动，方便施工人员转换顶推油缸22的状态。

[0049] 参照图2和图8，驱动组件3还包括驱动螺杆32和连接块33，连接块33一侧焊接在驱动块31上。驱动螺杆32沿竖直方向穿过连接块33并绕自身轴线转动连接在托盘本体上。驱动螺杆32与连接块33螺纹连接，转动驱动螺杆32能够带动连接块33移动，进而带动驱动块31移动。驱动块31移动能够带动顶推油缸22一端升降，进而改变顶推油缸22的状态。

[0050] 参照图3和图4，容纳槽14内设置有用于引导顶推油缸22一端向容纳槽14外部移动的引导组件4。引导组件4包括引导板41，容纳槽14的侧壁上开设有引导槽47，引导板41沿水平方向滑动连接在引导槽47内，并且引导板41位于顶推油缸22下方。滑动引导板41，能够使引导板41位于顶推油缸22正下方。引导板41靠近顶推油缸22的侧面上设置有引导面48，引导面48沿竖直向下的方向向容纳槽14外部延伸。驱动块31带动转向件21向下移动时，顶推油缸22靠近引导板41的一端抵接在引导面48上。在引导面48的作用下，顶推油缸22远离转向件21的一端自动转动至容纳槽14外部，从而使顶推油缸22由竖直状态自动转换至水平状态。当顶推油缸22远离转向件21的一端位于容纳槽14外部后，可控制引导板41移动至引导槽47中。

[0051] 参照图3和图4，引导组件4还包括连接杆43和转动杆42，转动杆42一端转动连接在支腿13上，转动杆42的转动轴线垂直于引导板41的移动方向。连接杆43一端转动连接转动杆42上，另一端转动连接在引导板41上。转动转动杆42能够带动引导板41移动，实现对引导板41的调节。

[0052] 参照图3和图4，引导组件4还包括连接轴44和摇杆45，连接轴44转动连接在托架本体1上，转动杆42焊接在连接轴44上，实现转动杆42与托架本体1之间的转动连接。摇杆45一端焊接在连接轴44上，另一端沿垂直于连接轴44轴线的方向向远离连接轴44的方向沿伸，转动摇杆45能够带动转动杆42转动，进而调节引导板41的位置。

[0053] 参照图3和图4，转动杆42以及连接轴44外部罩设有保护壳，以减少转动杆42或连接轴44的损坏。

[0054] 参照图3和图4，引导组件4还包括锁紧件46，锁紧件46用于对摇杆45的转动进行限位，本实施例中锁紧件46为限位螺钉。当引导板41的位置处于极限位置（即引导板41位于远离顶推油缸22的极限位置或者靠近顶推油缸22的极限位置）时，摇杆45平行于转动杆42所在的支腿13的平面。摇杆45上沿垂直于摇杆45的方向贯穿开设有限位孔。支腿13上开设有两个螺纹孔，两个螺纹孔分别与引导板41处于两个极限位置时摇杆45上的限位孔的位置对应。锁紧螺钉穿过限位孔然后螺纹连接在螺纹孔中，实现对摇杆45的限位，提高引导板41在使用过程中或者闲置过程中的稳定性。

[0055] 本申请实施例盾构机机头平移掉头设备及平移掉头方法的实施原理为：当顶推油缸22由竖直状态向水平状态转变时，首先转动摇杆45，使摇杆45带动转动杆42转动，进而带动引导板41位于顶推油缸22下方，即顶推油缸22下移过程中能够与引导板41抵接的位置。然后使用限位螺钉穿过限位孔螺纹连接在螺纹孔中，对摇杆45的转动进行限位。此时转动驱动螺杆32，使驱动螺杆32带动驱动块31下移。顶推油缸22下移过程中，顶推油缸22端部与引导板41抵接，在引导板41的作用下，顶推油缸22远离转向件21的一端向容纳槽14外部转动，从而使顶推油缸22能够自动转变至水平状态。此时在钢板上安装固定座51对顶推油缸
22进行支撑，从而使顶推油缸22伸缩时能够带动托架本体1移动或者转动，实现盾构机的移动或掉头。而且无需拆卸顶推油缸22，减轻工作人员劳动负担，提高施工效率。

[0056] 本申请还公开一种盾构机机头平移掉头方法一种盾构机平移掉头方法包括：
S100：钢板的铺设及固定
钢板的铺设及固定步骤包括
S110：工作井（这里的工作井是指盾构机掉头的场地）汞底板上利用黄沙进行找平
处理，也可以抹砂浆进行找平处理。

[0057] S120：铺设钢板；钢板错缝拼接，即相邻的两个钢板的平行于自身厚度的侧面在水平方形上交错。并且拼接后的钢板整体高度差不大于5mm，以方便托架本体1的移动。

[0058] S130：在钢板上以及砼底板上打孔，并植入钢筋，然后将钢筋与钢板焊接。

[0059] S200：盾构机机头的接收。

[0060] 盾构机机头的接收包括以下步骤：S210：将托架本体1吊装至工作井内，此时顶推油缸22处于竖直状态，通过液压控
制系统控制多个顶推油缸22伸缩，从而改变托架本体1的高度，以方便接收盾构机机头。

[0061] S220：盾构机接收完成后，控制顶推油缸22收回，使托架本体1底部的滚动装置与钢板接触。

[0062] S300：盾构机的移动。

[0063] 盾构机的移动包括：S310：转换顶推油缸22状态，使顶推油缸22平行于地面；
转换顶推油缸22的状态包括以下步骤：
S311：引导板41位置的调节；转动摇杆45，使摇杆45带动引导板41从引导槽47内移
出，并使引导板41位于顶推油缸22下方。然后是使用限位螺钉穿过摇杆45上的限位孔，并螺纹连接在支腿13上的螺纹孔中，以对摇杆45的转动进行限位，提高引导板41使用过程中的稳定性。

[0064] S312：转动驱动螺杆32，控制驱动块31下移，驱动块31下移带动转向件21下移，进而使顶推油缸22下移。顶推油缸22下移后与引导板41抵接，在引导板41的作用下，顶推油缸22远离转向件21的一端向容纳槽14外部移动。随着驱动件的不断下移，顶推油缸22之间转变至水平状态。

[0065] S320：转向支撑组件的安装；将固定座51焊接在钢板上对应顶推油缸22的位置，然后将顶推油缸22远离转向件21的一端插入转动壳52中。

[0066] S330：通过液压控制系统控制多个顶推油缸22活塞杆伸缩，进而带动托架本体1以及盾构机移动。

[0067] S340：控制两个对角的顶推油缸22的伸缩杆收回，然后拆卸转动支撑组件5，并改变固定座51的位置再次焊接固定。

[0068] S350：重复步骤S320、S330以及S340，直至盾构机转动至指定位置。

[0069] S400：盾构机的转动；盾构机的转动包括以下步骤：
S410：参照步骤S301、S302以及S303，将位于对角处的两个顶推油缸22由竖直状态
转换为水平状态。

[0070] S420：通过液压系统控制两个对角的顶推油缸22的活塞杆伸缩，两个顶推油缸22从托架的两端对托架本体1施加相反的作用力，进而带动托架本体1转动。

[0071] S430：控制两个对角的顶推油缸22的伸缩杆收回，然后拆卸转动支撑组件5，并改变固定座51的位置。

[0072] S440：重复步骤S420和S430，直至盾构机转动至指定位置。

[0073] 本申请实施例盾构机机头平移掉头方法的实施原理为：转动摇杆45，使引导板41位于顶推油缸22下方，然后控制驱动块31下移。顶推油缸22下移过程中，顶推油缸22端部与引导板41抵接，在引导板41的作用下顶推油缸22远离转向件21的一端向容纳槽14外部移动。随着驱动件的不断下移，实现顶推油缸22有竖直状态到水平状态的转变。在需要移动盾构机时，可调节托架本体1一侧的顶推油缸22的状态，然后对应顶推油缸22在钢板上安装转动支撑组件5，然后控制顶推油缸22伸缩实现托架本体1的移动。当需要转动盾构机时，控制处于对角位置的顶推油缸22转换至水平状态，然后两个顶推油缸22对托架本体1施加相反的作用力，实现盾构机的转动掉头。

[0074] 以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。