盾构机顶升和平移过站施工方法及顶升和下降装置

摘要

本发明公开了一种盾构机顶升和平移过站施工方法，包括以下步骤：S1、施工准备；S2、基座和顶升板的安装；S3、步进撑靴系统的安装；S4、在步进撑靴系统与缸筒之间填满垫板，垫板的U形开口卡住活塞杆的伸出顶升油缸底部的部分；S5、单步顶升：控制所有的顶升油缸同步顶升以使盾构机主机上升第一接收预定高度，然后向缸筒的底部和步进撑靴系统的顶部之间继续放满垫板；S6、至少重复步骤S5直至盾构机主机抬升至接收预定高度；S7、顶推过站；S8、当盾构机主机达到始发盾构井时，按照顶升步骤，反向操作使盾构机主机下降至始发预定高度。根据本发明的盾构机顶升和平移过站施工方法，可以有效保证盾构机主机在顶升过程中的安全性。

权利要求

1.一种盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、施工准备：根据盾构机主机的尺寸、以及车站盾构井接收底板和车站盾构井始发底板高差，定制泵站，制作基座、顶升板、步进撑靴系统和过站轨道；

S2、所述基座和所述顶升板的安装：将多个所述基座成对固定在车站盾构井接收底板上；将多个所述顶升板固定连接在所述盾构机主机的外表面的下部，每个所述顶升板的底部连接有顶升油缸，所述顶升油缸与对应的所述基座上下对应，每个所述顶升油缸包括缸筒和设在所述缸筒内且相对于所述缸筒可向下伸出的活塞杆；

S3、所述步进撑靴系统的安装：在每个所述基座上连接步进撑靴系统，所述步进撑靴系统位于所述基座与对应的所述顶升油缸之间；

S4、调整每个所述顶升油缸的所述活塞杆的底部与所述步进撑靴系统的顶部紧密贴合；在所述步进撑靴系统与所述缸筒之间填满垫板，所述垫板的U形开口卡住所述活塞杆的伸出所述顶升油缸底部的部分；

S5、单步顶升：控制所有的所述顶升油缸同步顶升以使所述盾构机主机上升第一接收预定高度，然后向所述缸筒的底部和所述步进撑靴系统的顶部之间继续放满垫板；

S6、至少重复步骤S5直至所述盾构机主机抬升至接收预定高度，其中所述接收预定高度大于所述第一接收预定高度；

S7、顶推过站：通过所述过站轨道将所述盾构机主机从接收盾构井推向始发盾构井；

S8、当所述盾构机主机达到所述始发盾构井时，按照顶升步骤，反向操作使盾构机主机下降至始发预定高度。

2.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，在步骤S6之前还包括：S51、在所述盾构机主机底部下方安装支撑平台系统，所述支撑平台系统在盾构机主机的横向上位于成对的所述基座之间；

S52、控制所述活塞杆向上回缩以使所述盾构机主机压在所述支撑平台系统上；

S53、在所述步进撑靴系统的顶部连接第一步进撑靴系统，对应的所述顶升油缸的底部与所述第一步进撑靴系统紧密贴合；

所述步骤S6、至少重复步骤S5、S51、S52和S53直至所述盾构机主机抬升至所述接收预定高度。

3.根据权利要求2所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述支撑平台系统包括第一支撑平台框架至第三支撑平台框架，步骤S51具体包括：

S511、沿所述盾构机主机的轴向、在所述盾构机主机的尾盾下方布置彼此相连的所述第一支撑平台框架和第二支撑平台框架；

S512、将彼此相连的所述第一支撑平台框架和所述第二支撑平台框架平移至分别与所述盾构机主机的前盾和中盾处对应；

S513、在所述盾构机主机的盾尾下方设置与所述第二支撑平台框架相连的所述第三支撑平台框架。

4.根据权利要求3所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述第一支撑平台框架至所述第三支撑平台框架均包括：沿上下方向依次连接的多层支撑平台层，每层支撑平台层包括沿所述盾构机主机的轴向间隔设置的两个工字形件和四个连接板，两个所述工字形件的中部通过连接梁相连，其中两个所述连接板连接在两个所述工字形件两端的顶部，另外两个所述连接板连接在两个所述工字形件两端的底部，所述第一支撑平台框架和所述第二支撑平台框架之间通过多个连接杆相连，多个所述连接杆分别连接在所述第一支撑平台框架和所述第二支撑平台框架的两端，所述第二支撑平台框架和所述第三支撑平台框架的连接方式与所述第一支撑平台框架和所述第二支撑平台框架的连接方式相同。

5.根据权利要求4所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，当所述盾构机主机抬升至所述接收预定高度后，还包括：S514、在所述连接杆上安装连接柱，所述连接柱的高度与所述支撑平台系统的高度相同。

6.根据权利要求5所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述连接柱设在所述连接杆的1/3-1/2处。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，步骤S5具体包括：S501、所有的所述顶升油缸按照预定速度同步顶升直至所述盾构机主机上升所述第一接收预定高度；

S502、向所述缸筒的底部和所述步进撑靴系统的顶部之间继续放满垫板；

S503、重复步骤S501和S502直至所述盾构机主机上升第二接收预定高度，所述第二接收预定高度大于所述第一接收预定高度且小于所述接收预定高度。

8.根据权利要求7所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述步骤S501中，所述预定速度为v,其中所述v满足：v≤500mm/h。

9.根据权利要求7所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述步骤S501中，所述第一接收预定高度为d1，其中所述d1满足：30mm≤d1≤40mm。

10.根据权利要求7所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述步骤S503中，所述第二接收预定高度为d2，其中所述d2满足：300mm≤d2≤400mm。

11.根据权利要求10所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述d2进一步满足：d2＝350mm。

12.根据权利要求2所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述步进撑靴系统包括沿上下方向依次连接的多节，所述第一步进撑靴系统与所述步进撑靴系统的结构相同。

13.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，在将所述盾构机主机抬升至所述接收预定高度的过程中，将所述支撑平台系统连接到所述车站盾构井接收底板的侧面。

14.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，在步骤S3之前还包括：S21、将接收底座固定连接在所述盾构机主机的底部；

在步骤S7之前还包括：S61、割除所述盾构机主机与所述接收底座之间的连接。

15.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，每个所述顶升板与所述盾构机主机的垂直中心线之间的夹角为α，其中所述α满足：30°≤α≤60°。

16.根据权利要求15所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述α进一步满足：α＝45°。

17.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述顶升板的面向所述盾构机主机的一侧表面与所述盾构机主机的所述外表面的形状相适配。

18.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，在所述步骤S5之前还包括：对所述泵站和所有的所述顶升油缸进行调试以使所有的所述顶升油缸同步工作。

19.根据权利要求18所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所有的所述顶升油缸与所述泵站并联连接。

20.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，多个所述顶升油缸沿所述盾构机主体的轴向成对布置，每对所述顶升油缸包括沿所述盾构机主机的垂直中心线对称布置的两个所述顶升油缸。

21.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，对所述泵站和所有的所述顶升油缸进行调试后，所有的所述顶升油缸在无压力时底部位于同一水平面内。

22.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，在步骤S7中，将推进千斤顶固定在所述盾构机主机上，所述推进千斤顶顶推安装在所述过站轨道上的反力基座实现所述盾构机主机从所述接收盾构井向所述始发盾构井移动。

23.根据权利要求1所述的盾构机顶升和平移过站施工方法，其特征在于，所述顶升油缸和所述泵站的额定输出载荷大于等于1.5倍的安全系数。

24.一种实施权利要求1-23中任一项所述的盾构机顶升和平移过站施工方法采用的盾构机顶升和下降装置，其特征在于，包括：多对基座，多对所述基座适于沿盾构机主机的轴向间隔设置，每对所述基座中的两个适于在所述盾构机主机的横向上间隔开，多对所述基座适于固定连接在所述车站盾构井底板上；

多个步进撑靴系统，多个所述步进撑靴系统分别连接在多个所述基座的顶部；

多个顶升板，多个所述顶升板适于固定连接在所述盾构机主机的外表面上；

多个顶升油缸，多个顶升油缸分别连接在多个所述顶升板的底部，多个所述顶升油缸与多个所述步进撑靴系统分别上下对应，每个所述顶升油缸包括缸筒和设在缸筒内且相对于所述缸筒可向下伸出的活塞杆，所述活塞杆的底部适于与对应的所述步进撑靴系统的上表面止抵；

多个垫板，多个所述垫板适于填充在所述缸筒的底部和所述步进撑靴系统的上表面之间，所述垫板具有U形开口，所述垫板通过所述U形开口卡住所述活塞杆的伸出所述顶升油缸底部的部分。

25.根据权利要求24所述的盾构机顶升和下降装置，其特征在于，所述盾构机主机的底部适于固定连接有底座，所述盾构机顶升装置进一步包括：

支撑平台系统，所述支撑平台系统设在每对所述基座中的两个之间，所述盾构机主机的底部适于支撑在所述支撑平台系统上。

26.根据权利要求25所述的盾构机顶升和下降装置，其特征在于，所述支撑平台系统包括多个支撑平台框架，多个支撑平台框架适于沿所述盾构机主机的轴向间隔开，且相邻两个所述支撑平台框架之间通过连接杆连接。

27.根据权利要求26所述的盾构机顶升和下降装置，其特征在于，每个所述支撑平台框架包括沿上下方向依次连接的多层支撑平台层，每层支撑平台层包括沿所述盾构机主机的轴向间隔设置的两个工字形件和四个连接板，两个所述工字形件的中部通过连接梁相连，其中两个所述连接板连接在两个所述工字形件两端的顶部，另外两个所述连接板连接在两个所述工字形件两端的底部。

28.根据权利要求26所述的盾构机顶升和下降装置，其特征在于，所述连接杆处设有沿竖直方向延伸的连接柱，所述连接柱的高度与所述支撑平台系统的高度相同。

29.根据权利要求28所述的盾构机顶升和下降装置，其特征在于，所述连接柱设在所述连接杆的1/3-1/2处。

30.根据权利要求24-29中任一项所述的盾构机顶升和下降装置，其特征在于，每个所述顶升板与所述盾构机主机的垂直中心线之间的夹角为α，其中所述α满足：30°≤α≤60°。

31.根据权利要求30所述的盾构机顶升和下降装置，其特征在于，所述α进一步满足：α＝45°。

32.根据权利要求24所述的盾构机顶升和下降装置，其特征在于，所述顶升板的面向所述盾构机主机的一侧表面适于与所述盾构机主机的所述外表面的形状相适配。

说明书

盾构机顶升和平移过站施工方法及顶升和下降装置

技术领域

[0001] 本发明涉及盾构施工技术领域，尤其是涉及一种盾构机顶升和平移过站施工方法及顶升和下降装置。

背景技术

[0002] 盾构机是隧道施工的大型自动化、机械化装备，其具有系统复杂、体积大、结构重等特点。在市政地铁隧道方面，盾构机直径至少在6米以上，重量在300吨以上，从而盾构机
拆装机耗时较长，成本较高。

[0003] 相关技术中，当采用“先站后隧法”施工时，盾构机需要通过车站过站，现大部分方案选择不拆机，整体空推过站，以减少二次组装成本及工期，然而，此种方法对车站结构有
一定要求，适用于结构相对简单、底板高程相对均一适宜的情况，但对于车站结构复杂、底
板存在较大高差的情况并不适用。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种盾构机顶升和平移过站施工方法，有效保证了盾构机主机在顶升过程中的安
全性。

[0005] 本发明的另一个目的在于提出一种实施盾构机顶升和平移过站施工方法采用的盾构机顶升和下降装置。

[0006] 根据本发明第一方面实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法，包括以下步骤：

[0007] S1、施工准备：根据盾构机主机的尺寸、以及车站盾构井接收底板和车站盾构井始发底板高差，定制泵站，制作基座、顶升板、步进撑靴系统和过站轨道；

[0008] S2、所述基座和所述顶升板的安装：将多个所述基座成对固定在车站盾构井接收底板上；将多个所述顶升板固定连接在所述盾构机主机的外表面的下部，每个所述顶升板
的底部连接有顶升油缸，所述顶升油缸与对应的所述基座上下对应，每个所述顶升油缸包
括缸筒和设在所述缸筒内且相对于所述缸筒可向下伸出的活塞杆；

[0009] S3、所述步进撑靴系统的安装：在每个所述基座上连接步进撑靴系统，所述步进撑靴系统位于所述基座与对应的所述顶升油缸之间；

[0010] S4、调整每个所述顶升油缸的所述活塞杆的底部与所述步进撑靴系统的顶部紧密贴合；在所述步进撑靴系统与所述缸筒之间填满垫板，所述垫板的U形开口卡住所述活塞杆
的伸出所述顶升油缸底部的部分；

[0011] S5、单步顶升：控制所有的所述顶升油缸同步顶升以使所述盾构机主机上升第一接收预定高度，然后向所述缸筒的底部和所述步进撑靴系统的顶部之间继续放满垫板；

[0012] S6、至少重复步骤S5直至所述盾构机主机抬升至接收预定高度，其中所述接收预定高度大于所述第一接收预定高度；

[0013] S7、顶推过站：通过所述过站轨道将所述盾构机主机从接收盾构井推向始发盾构井；

[0014] S8、当所述盾构机主机达到所述始发盾构井时，按照顶升步骤，反向操作使盾构机主机下降至始发预定高度。

[0015] 根据本发明实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法，通过采用多步顶升的方式抬升盾构机主机，并在单步顶升后在缸筒的底部和步进撑靴系统的顶部之间放满垫板，可
以有效保证盾构机主机在顶升过程中的安全性。

[0016] 根据本发明的一些实施例，在步骤S6之前还包括：

[0017] S51、在所述盾构机主机底部下方安装支撑平台系统，所述支撑平台系统在盾构机主机的横向上位于成对的所述基座之间；

[0018] S52、控制所述活塞杆向上回缩以使所述盾构机主机压在所述支撑平台系统上；

[0019] S53、在所述步进撑靴系统的顶部连接第一步进撑靴系统，对应的所述顶升油缸的底部与所述第一步进撑靴系统紧密贴合；

[0020] 所述步骤S6、至少重复步骤S5、S51、S52和S53直至所述盾构机主机抬升至所述接收预定高度。

[0021] 根据本发明的一些实施例，所述支撑平台系统包括第一支撑平台框架至第三支撑平台框架，

[0022] 步骤S51具体包括：

[0023] S511、沿所述盾构机主机的轴向、在所述盾构机主机的尾盾下方布置彼此相连的第一支撑平台框架和第二支撑平台框架；

[0024] S512、将彼此相连的所述第一支撑平台框架和所述第二支撑平台框架平移至分别与所述盾构机主机的前盾和中盾处对应；

[0025] S513、在所述盾构机主机的盾尾下方设置与所述第二支撑平台框架相连的第三支撑平台框架。

[0026] 根据本发明的一些实施例，步骤S511中，所述第一支撑平台框架至所述第三支撑平台框架均包括：

[0027] 沿上下方向依次连接的多层支撑平台层，每层支撑平台层包括沿所述盾构机主机的轴向间隔设置的两个工字形件和四个连接板，两个所述工字形件的中部通过连接梁相
连，其中两个所述连接板连接在两个所述工字形件两端的顶部，另外两个所述连接板连接
在两个所述工字形件两端的底部，

[0028] 所述第一支撑平台框架和所述第二支撑平台框架之间通过多个连接杆相连，多个所述连接杆分别连接在所述第一支撑平台框架和所述第二支撑平台框架的两端，

[0029] 所述第二支撑平台框架和所述第三支撑平台框架的连接方式与所述第一支撑平台框架和所述第二支撑平台框架的连接方式相同。

[0030] 根据本发明的一些实施例，当所述盾构机主机抬升至所述接收预定高度后，还包括：

[0031] S514、在所述连接杆上安装连接柱，所述连接柱的高度与所述支撑平台系统的高度相同。

[0032] 根据本发明的一些实施例，所述连接柱设在所述连接杆的1/3-1/2处。

[0033] 根据本发明的一些实施例，步骤S5具体包括：

[0034] S501、所有的所述顶升油缸按照预定速度同步顶升直至所述盾构机主机上升所述第一接收预定高度；

[0035] S502、向所述缸筒的底部和所述步进撑靴系统的顶部之间继续放满垫板；

[0036] S503、重复步骤S501和S502直至所述盾构机主机上升第二接收预定高度，所述第二接收预定高度大于所述第一接收预定高度且小于所述接收预定高度；

[0037] 步骤S6、至少重复所述步骤S501、S502和S503直至所述盾构机主机抬升至所述接收预定高度。

[0038] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S501中，所述预定速度为v,其中所述v满足：v≤500mm/h。

[0039] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S501中，所述第一接收预定高度为d1，其中所述d1满足：30mm≤d1≤40mm。

[0040] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S502中，所述垫板的厚度与所述第一接收预定高度相同。

[0041] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S503中，所述第二接收预定高度为d2，其中所述d2满足：300mm≤d2≤400mm。

[0042] 根据本发明的一些实施例，所述d2进一步满足：d2＝350mm。

[0043] 根据本发明的一些实施例，所述步进撑靴系统包括沿上下方向依次连接的多节，所述第一步进撑靴系统与所述步进撑靴系统的结构相同。

[0044] 根据本发明的一些实施例，在将所述盾构机主机抬升至所述接收预定高度的过程中，将所述支撑平台系统连接到所述车站盾构井接收底板的侧面。

[0045] 根据本发明的一些实施例，

[0046] 在步骤S3之前还包括：S21、将接收底座固定连接在所述盾构机主机的底部；

[0047] 在步骤S7之前还包括：S61、割除所述盾构机主机与所述接收底座之间的连接。

[0048] 根据本发明的一些实施例，每个所述顶升板与所述盾构机主机的垂直中心线之间的夹角为α，其中所述α满足：30°≤α≤60°。

[0049] 根据本发明的一些实施例，所述α进一步满足：α＝45°。

[0050] 根据本发明的一些实施例，所述顶升板的面向所述盾构机主机的一侧表面与所述盾构机主机的所述外表面的形状相适配。

[0051] 根据本发明的一些实施例，在所述步骤S5之前还包括：

[0052] 对所述泵站和所有的所述顶升油缸进行调试以使所有的所述顶升油缸同步工作。

[0053] 根据本发明的一些实施例，所有的所述顶升油缸与所述泵站并联连接。

[0054] 根据本发明的一些实施例，多个所述顶升油缸沿所述盾构机主体的轴向成对布置，每对所述顶升油缸包括沿所述盾构机主机的垂直中心线对称布置的两个所述顶升油
缸。

[0055] 根据本发明的一些实施例，对所述泵站和所有的所述顶升油缸进行调试后，所有的所述顶升油缸在无压力时底部位于同一水平面内。

[0056] 根据本发明的一些实施例，在步骤S7中，将推进千斤顶固定在所述盾构机主机上，所述推进千斤顶顶推安装在所述过站轨道上的反力基座实现所述盾构机主机从所述接收
盾构井向所述始发盾构井移动。

[0057] 根据本发明的一些实施例，所述顶升油缸和所述泵站的额定输出载荷大于等于1.5倍的安全系数。

[0058] 根据本发明第二方面实施例的实施根据本发明上述第一方面实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法采用的盾构机顶升和下降装置，包括：多对基座，多对所述基座适于
沿盾构机主机的轴向间隔设置，每对所述基座中的两个适于在所述盾构机主机的横向上间
隔开，多对所述基座适于固定连接在所述车站盾构井底板上；多个步进撑靴系统，多个所述
步进撑靴系统分别连接在多个所述基座的顶部；多个顶升板，多个所述顶升板适于固定连
接在所述盾构机主机的外表面上；多个顶升油缸，多个顶升油缸分别连接在多个所述顶升
板的底部，多个所述顶升油缸与多个所述步进撑靴系统分别上下对应，每个所述顶升油缸
包括缸筒和设在缸筒内且相对于所述缸筒可向下伸出的活塞杆，所述活塞杆的底部适于与
对应的所述步进撑靴系统的上表面止抵；多个垫板，多个所述垫板适于填充在所述缸筒的
底部和所述步进撑靴系统的上表面之间，所述垫板具有U形开口，所述垫板通过所述U形开
口卡住所述活塞杆的伸出所述顶升油缸底部的部分。

[0059] 根据本发明的一些实施例，所述盾构机主机的底部适于固定连接有底座，所述盾构机顶升装置进一步包括：支撑平台系统，所述支撑平台系统设在每对所述基座中的两个
之间，所述盾构机主机的底部适于支撑在所述支撑平台系统上。

[0060] 根据本发明的一些实施例，所述支撑平台系统包括多个支撑平台框架，多个支撑平台框架适于沿所述盾构机主机的轴向间隔开，且相邻两个所述支撑平台框架之间通过连
接杆连接。

[0061] 根据本发明的一些实施例，每个所述支撑平台框架包括沿上下方向依次连接的多层支撑平台层，每层支撑平台层包括沿所述盾构机主机的轴向间隔设置的两个工字形件和
四个连接板，两个所述工字形件的中部通过连接梁相连，其中两个所述连接板连接在两个
所述工字形件两端的顶部，另外两个所述连接板连接在两个所述工字形件两端的底部。

[0062] 根据本发明的一些实施例，所述连接杆处设有沿竖直方向延伸的连接柱，所述连接柱的高度与所述支撑平台系统的高度相同。

[0063] 根据本发明的一些实施例，所述连接柱设在所述连接杆的1/3-1/2处。

[0064] 根据本发明的一些实施例，每个所述顶升板与所述盾构机主机的垂直中心线之间的夹角为α，其中所述α满足：30°≤α≤60°。

[0065] 根据本发明的一些实施例，所述α进一步满足：α＝45°。

[0066] 根据本发明的一些实施例，所述顶升板的面向所述盾构机主机的一侧表面适于与所述盾构机主机的所述外表面的形状相适配。

[0067] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0068] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0069] 图1是根据本发明实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法的流程框图；

[0070] 图2是根据本发明实施例的盾构机顶升和下降装置与车站的示意图，其中示出了盾构机主机；

[0071] 图3是图2中所示的盾构机顶升和下降装置与盾构机主机的横向截面示意图；

[0072] 图4是图2中所示的盾构机顶升和下降装置与盾构机主机的局部纵向截面示意图；

[0073] 图5是根据本发明实施例的盾构机顶升和下降装置的示意图；

[0074] 图6是图5中所示的顶升板和顶升油缸的装配示意图；

[0075] 图7是根据本发明实施例的叠置的多个垫板的示意图；

[0076] 图8是根据本发明实施例的步进撑靴系统的示意图；

[0077] 图9是根据本发明实施例的基座的示意图；

[0078] 图10是根据本发明实施例的支撑平台层的示意图；

[0079] 图11是根据本发明实施例的连接柱的示意图。

[0080] 附图标记：

[0081] 100：盾构机主机；

[0082] 210：接收盾构井；211：车站盾构井接收底板；

[0083] 220：始发盾构井；221：车站盾构井始发底板；

[0084] 230：过站轨道；

[0085] 310：基座；311：第一板；312：第二板；313：支撑板；

[0086] 320：顶升板；321：顶升油缸；

[0087] 330：步进撑靴系统；331：垫板；3311：U形开口；

[0088] 332：板体；333：工字形钢；334：加强筋；

[0089] 340：支撑平台系统；

[0090] 341：第一支撑平台框架；342：第二支撑平台框架；

[0091] 343：第三支撑平台框架；344：支撑平台层；

[0092] 3441：工字形件；3442：连接板；3443：连接梁；

[0093] 345：连接杆；346：连接柱；

[0094] 3461：U形槽钢；3462：L形板；3463：底板；3464：连接座；

[0095] 347：连接端头；350：接收底座。

具体实施方式

[0096] 下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

[0097] 下面参考图1-图11描述根据本发明实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法。该施工方法适用于车站结构复杂、底板存在较大高差的情况，尤其适用于顶升高度较大、施工
风险极大的情况。具体地，例如，该施工方法可以先对盾构机进行顶升作业，然后平移过站，
接着再对盾构机进行下降作业。

[0098] 根据本发明实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法在施工时可以保证足够的精度，防止盾构机的盾体发生侧移、滚动乃至倾覆，从而可以很好地保证顶升、平移和下降
过程中的安全性。

[0099] 参照图1并结合图2-图11，根据本发明实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法，包括以下步骤：

[0100] S1、施工准备：根据盾构机主机100的尺寸、以及车站盾构井接收底板211和车站盾构井始发底板221高差，定制泵站，制作基座310、顶升板320、步进撑靴系统330和过站轨道
230；

[0101] S2、基座310和顶升板320的安装：将多个基座310成对固定在车站盾构井接收底板211上；将多个顶升板320固定连接在盾构机主机100的外表面的下部，每个顶升板320的底
部连接有顶升油缸321，顶升油缸321与对应的基座310上下对应，每个顶升油缸321包括缸
筒和设在缸筒内且相对于缸筒可向下伸出的活塞杆；

[0102] S3、步进撑靴系统330的安装：在每个基座310上连接步进撑靴系统330，步进撑靴系统330位于基座310与对应的顶升油缸321之间；

[0103] S4、调整每个顶升油缸321的活塞杆的底部与步进撑靴系统330的顶部紧密贴合；在步进撑靴系统330与缸筒之间填满垫板331，垫板331的U形开口3311卡住活塞杆的伸出顶
升油缸321底部的部分；

[0104] S5、单步顶升：控制所有的顶升油缸321同步顶升以使盾构机主机100上升第一接收预定高度，然后向缸筒的底部和步进撑靴系统330的顶部之间继续放满垫板331；

[0105] S6、至少重复步骤S5直至盾构机主机100抬升至接收预定高度，其中接收预定高度大于第一接收预定高度；

[0106] S7、顶推过站：通过过站轨道230将盾构机主机100从接收盾构井210推向始发盾构井220；

[0107] S8、当盾构机主机100达到始发盾构井220时，按照顶升步骤，反向操作使盾构机主机100下降至始发预定高度。

[0108] 其中，步骤S1为在实际进行盾构机主机100顶升和平移过站施工前的准备工作。泵站、基座310、顶升板320、步进撑靴系统330和过站轨道230需要根据现场盾构机主机100的
实际尺寸、车站盾构井接收底板211和车站盾构井始发底板221高差等因素来具体确定。这
里，需要说明的是，泵站的结构以及工作原理等已为本领域的技术人员所熟知，在此不再赘
述，例如，泵站可以是为顶升油缸321提供一定压力和流量的液压动力装置。

[0109] 步骤S2中，例如，结合图2-图5，在盾构机主机100的同一横截面上的两个基座310为一对，沿盾构机主机100的轴向间隔布置有两对共四个基座310，其中，一对中的两个基座
310左右间隔设置。每个基座310固定连接在车站盾构井接收底板211上，此时每个基座310
相对于车站盾构井接收底板211是固定不动的，例如，每个基座310可以通过螺栓固定连接
在车站盾构井接收底板211上，以起到支撑盾构机主机100、对应的顶升油缸321和顶升板
320的作用。当盾构机主机100顶升、平移过站完毕后，可以将基座310从车站盾构井接收底
板211上拆下，不影响车站的正常使用。

[0110] 在图2-图5的示例中，多个顶升板320彼此间隔开地固定连接在盾构机主机100的下部，例如，每个顶升板320可以焊接连接在盾构机主机100上，以保证顶升板320与盾构机
主机100之间连接的可靠性，使得盾构机主机100在后续顶升过程中不易出现由于顶升板
320与盾构机主机100之间发生相对运动而导致的侧移、滚动乃至倾覆的危险。在本发明的
描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。顶升油缸321可以与对应的顶升板320可拆卸地
相连(例如，螺栓连接等)，以便于对顶升油缸321重复利用，节省能源。多个顶升板320和多
个顶升油缸321分别与多个基座310上下一一对应，此时顶升板320、顶升油缸321和基座310
的数量均相同，且顶升板320、对应的顶升油缸321和基座310从上到下依次布置。

[0111] 图2-图5中显示了四个基座310、四个顶升板320、四个顶升油缸321用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了本申请的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用
到其它数量的基座310、顶升板320、顶升油缸321的技术方案中，这也落入本发明的保护范
围之内。其中，基座310、顶升板320、顶升油缸321的具体数量可以根据盾构机主机100的实
际尺寸、重心位置等来具体设置，以更平稳地支撑起盾构机主机100，使盾构机主机100在顶
升过程中更加安全。例如，基座310、顶升板320、顶升油缸321的数量还可以为六个、八个等。

[0112] 可以理解的是，步骤S2中基座310和顶升板320的安装顺序可以根据实际情况具体排布，以更好地满足实际应用。

[0113] 步骤S3中，例如，如图2-图5所示，步进撑靴系统330可以采用螺栓可拆卸地连接在基座310的顶部，以便于步进撑靴系统330和基座310之间的安装和拆卸。步进撑靴系统330
在上下方向上位于顶升油缸321和基座310之间。例如，每个顶升油缸321的底部可以止抵在
步进撑靴系统330的上表面上。

[0114] 步骤S4中，可以通过泵站调试每个顶升油缸321的工作状态，调整每个顶升油缸321的伸缩状态使每个顶升油缸321的活塞杆的底部与步进撑靴系统330的顶部紧密贴合，
使每个顶升油缸321可以稳定地支撑在相应的步进撑靴系统330的顶部，这样可以保证后续
盾构机主机100在顶升过程中的安全性。

[0115] 垫板331填充在步进撑靴系统330与对应的顶升油缸321的缸筒之间，具体地，结合图7，垫板331通过其上的U形开口3311卡在顶升油缸321的活塞杆的下端的伸出顶升油缸
321底部的部分上，此时垫板331的整体厚度与顶升油缸321的活塞杆的下端的伸出顶升油
缸321底部的长度相等。由此，在泵站出现失效时，垫板331可以随时发生支撑作用，使顶升
油缸321的底部(例如，缸筒的底部)支撑在垫板331的上表面上，这样可以有效防止盾构机
主机100出现侧移、滚动乃至倾覆的情况，有效地保证了盾构机主机100在顶升过程中的安
全性。

[0116] 步骤S5中，在盾构机主机100上升第一接收预定高度的过程中，例如，可以通过泵站控制所有的顶升油缸321同步顶升，可以有效保证盾构机主机100在顶升过程中可以平稳
上升，不易出现侧移、滚动乃至倾覆的现象。在上述过程中，由于活塞杆的底面止抵在步进
撑靴系统330上，不会继续向下移动，从而顶升油缸321的缸筒可以相对于活塞杆向上移动
以带动盾构机主机100上升。在盾构机主机100上升第一接收预定高度后，顶升油缸321的底
部与垫板331的顶面之间的距离为第一接收预定高度，此时向该第一接收预定高度内填充
垫板331，以使顶升油缸321的底部支撑在该垫板331的顶面上，这样可以有效保证盾构机主
机100在每步顶升时的安全性。

[0117] 步骤S6中，通过采用多步顶升的方式，盾构机主机100每次上升第一接收预定高度，进过多次顶升后，最终盾构机主机100上升接收预定高度。此时盾构机主机100单次顶升
的高度(即第一接收预定高度)较小，这样可以防止由于单次顶升高度过高，一旦顶升油缸
321失效造成盾构机主机100失稳倾覆的严重后果。

[0118] 步骤S7中，在盾构机主机100上升接收预定高度后，如图1所示，盾构机主机100的底部与连接在接收盾构井210与始发盾构井220之间的过站轨道230大致平齐，盾构机主机
100可以通过过站轨道230从盾构机主机100此时所在的接收盾构井210推向始发盾构井
220。接收盾构井210和始发盾构井220分别位于过站轨道230的两端。

[0119] 步骤S8中，盾构机主机100进行下降操作，此时盾构机主机100的下降操作过程与前述的顶升操作过程正好相反，以使盾构机主机100下降至始发预定高度。其中，始发预定
高度可以与接收预定高度相等。当然，始发预定高度还可以与接收预定高度不等。

[0120] 具体而言，例如，当盾构机主机100移动到始发盾构井220之前，需要先将多个基座310成对固定在车站盾构井始发底板221上；然后在多个基座310上分别连接步进撑靴系统
330。当盾构机主机100移动到始发盾构井220后，调整每个顶升油缸321的活塞杆的底部与
步进撑靴系统330的顶部紧密贴合，然后在步进撑靴系统330与缸筒之间填满垫板331，垫板
331的U形开口3311卡住活塞杆的伸出顶升油缸321底部的部分。之后，取出部分垫板331，通
过泵站控制所有的顶升油缸321同步下降以使盾构机主机100下降第一始发预定高度，第一
始发预定高度小于始发预定高度，第一始发预定高度与上述取出的一部分垫板331的厚度
相等，从而所有的顶升油缸321的底部可以支撑在最上侧的垫板331的上表面上。重复取出
垫板331和控制所有的顶升油缸321同步下降的步骤，直至盾构机主机100下降至始发预定
高度。

[0121] 根据本发明实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法，通过采用多步顶升的方式抬升盾构机主机100，并在单步顶升后在缸筒的底部和步进撑靴系统330的顶部之间放满垫
板331，可以有效保证盾构机主机100在顶升过程中的安全性。

[0122] 根据本发明的一些实施例，参照图2-图5，在步骤S6之前还包括：

[0123] S51、在盾构机主机100底部下方安装支撑平台系统340，支撑平台系统340在盾构机主机100的横向上位于成对的基座310之间；

[0124] S52、控制活塞杆向上回缩以使盾构机主机100压在支撑平台系统340上；

[0125] S53、在步进撑靴系统330的顶部连接第一步进撑靴系统，对应的顶升油缸321的底部与第一步进撑靴系统紧密贴合；

[0126] 上述步骤S6、至少重复步骤S5、S51、S52和S53直至盾构机主机100抬升至接收预定高度。

[0127] 由此，通过在多个成对的基座310之间布置支撑平台系统340，当控制顶升油缸321的活塞杆回缩使盾构机主机100压在支撑平台系统340上后，盾构机主机100的重量由支撑
平台系统340和所有的顶升油缸321共同承担，这样可以相对减轻顶升油缸321的压力，保证
了顶升油缸321工作的可靠性，从而可以进一步保证盾构机主机100顶升和下降过程中的安
全性，且顶升油缸321的数量也可以相对减少，从而可以降低成本。另外，通过在步进撑靴系
统330的顶部连接第一步进撑靴系统，并使对应的顶升油缸321的底部与第一步进撑靴系统
紧密贴合，这样可以有效保证顶升油缸321对盾构机主机100支撑的稳定性。

[0128] 进一步地，如图2、图4和图5所示，支撑平台系统340包括第一支撑平台框架341、第二支撑平台框架342和第三支撑平台框架343，

[0129] 步骤S51具体包括：

[0130] S511、沿盾构机主机100的轴向、在盾构机主机100的尾盾下方布置彼此相连的第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342；

[0131] S512、将彼此相连的第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342平移至分别与盾构机主机100的前盾和中盾处对应；

[0132] S513、在盾构机主机100的盾尾下方设置与第二支撑平台框架342相连的第三支撑平台框架343。

[0133] 支撑平台系统340的各个支撑平台框架的放置顺序可以为：先放置第一支撑平台框架341，再放置第二支撑平台框架342，最后放置第三支撑平台框架343。当支撑平台系统
340安装完毕后，第一支撑平台框架341、第二支撑平台框架342和第三支撑平台框架343沿
盾构机主机100的轴向分别与盾构机主机100的前盾、中盾、尾盾对应。由此，通过采用上述
包括第一支撑平台框架341、第二支撑平台框架342和第三支撑平台框架343的支撑平台系
统340，可以对整个盾构机主机100起到有效支撑。

[0134] 更进一步地，步骤S511中，参照图5并结合图10，第一支撑平台框架341、第二支撑平台框架342和第三支撑平台框架343均包括：沿上下方向依次连接的多层支撑平台层344，
每层支撑平台层344包括沿盾构机主机100的轴向间隔设置的两个工字形件3441和四个连
接板3442，两个工字形件3441的中部通过连接梁3443相连，其中两个连接板3442连接在两
个工字形件3441两端的顶部，另外两个连接板3442连接在两个工字形件3441两端的底部。
由此，通过采用上述结构的多层支撑平台层344，支撑平台层344的结构简单，强度高，可以
很好地支撑起盾构机主机100。可选地，相邻两层支撑平台层344之间可以通过螺栓可拆卸
地连接，装拆方便，且可以重复利用。但不限于此。

[0135] 可选地，工字形件3441为工字钢，连接板3442为钢板。但不限于此。

[0136] 其中，第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342之间通过多个连接杆345相连，多个连接杆345分别连接在第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342的两端。例
如，在图5的示例中，第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342的两端之间分别通过上
下间隔设置的两个连接杆345连接，可选地，每个连接杆345的两端分别与第一支撑平台框
架341和第二支撑平台框架342通过螺栓可拆卸地连接，装拆方便，且可以重复利用。第二支
撑平台框架342和第三支撑平台框架343的连接方式与第一支撑平台框架341和第二支撑平
台框架342的连接方式相同。最下层的支撑平台层344可以通过螺栓与车站盾构井接收底板
211的底面可拆卸地连接。

[0137] 根据本发明的一些实施例，参照图2、图4-图5，当盾构机主机100抬升至接收预定高度后，根据本发明实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法还包括：

[0138] S514、在连接杆345上安装连接柱346，连接柱346的高度与支撑平台系统340的高度相同。

[0139] 例如，在图2、图4-图5的示例中，第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342之间设有两个连接柱346，第二支撑平台框架342和第三支撑平台框架343之间设有两个连接
柱346，每个连接柱346穿过同一侧的多个连接杆345。由此，通过设置与支撑平台系统340等
高的连接柱346，盾构机主机100的一部分重量可以作用在连接柱346上，从而可以更好地盾
构机主机100进行支撑，使得整个支撑体系(包括前述的顶升油缸321、步进撑靴系统330、基
座310和支撑平台系统340)更加稳定。

[0140] 可选地，如图11所示，每个连接柱346可以包括分别位于连接杆345两侧且竖直延伸的两个U形槽钢3461，两个U形槽钢3461的顶部之间设有彼此相连的两个L形板3462，两个
U形槽钢3461的底部之间连接有底板3463，底板3463上设有连接座3464以将两个U形槽钢
3461的下部连接紧固。

[0141] 可选地，连接柱346设在连接杆345的1/3-1/2(包括端点值)处。例如，如图2、图4-图5所示，第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342之间的两个连接柱346、第二支撑
平台框架342和第三支撑平台框架343之间的两个连接柱346分别位于对应的连接杆345的
邻近过站轨道230的1/3处。可以理解的是，连接柱346的设置位置可以根据实际情况具体设
置，以更好地满足实际应用。

[0142] 根据本发明的一些具体实施例，步骤S5具体包括：

[0143] S501、所有的顶升油缸321按照预定速度同步顶升直至盾构机主机100上升第一接收预定高度；

[0144] S502、向缸筒的底部和步进撑靴系统330的顶部之间继续放满垫板331；

[0145] S503、重复步骤S501和S502直至盾构机主机100上升第二接收预定高度，第二接收预定高度大于第一接收预定高度且小于接收预定高度。

[0146] 由此，通过控制盾构机主机100的单步顶升高度为第一接收预定高度，并使盾构主机在上升第二接收预定高度后再安装支撑平台系统340，在有效保证盾构机主机100顶升安
全、平稳的同时，可以相对提高盾构机主机100的顶升速度，加快施工进度，节约时间。

[0147] 可选地，步骤S501中，预定速度为v,其中v满足：v≤500mm/h。由此，通过设置使所有的顶升油缸321按照不大于500mm/h的速度缓慢顶升，可以保障整个顶升过程更加稳定可
靠。

[0148] 可选地，步骤S501中，第一接收预定高度为d1，其中d1满足：30mm≤d1≤40mm。由此，通过控制盾构机主机100的单步顶升高度在30mm-40mm之间，单步顶升高度小，从而可以有
效保证不易出现由于顶升油缸321失效导致盾构机主机100失稳倾覆的严重后果。

[0149] 可选地，步骤S503中，第二接收预定高度为d2，其中d2满足：300mm≤d2≤400mm。由此，通过控制盾构机主机100经过多步顶升上升300mm-400mm后再安装支撑平台系统340，在
保证盾构机主机100施工安全性的同时，加快了施工速度，减少了施工时间。进一步地，d2进
一步满足：d2＝350mm。

[0150] 根据本发明的一些实施例，如图2-图5所示，步进撑靴系统330包括沿上下方向依次连接的多节，第一步进撑靴系统与步进撑靴系统330的结构相同。可以理解的是，步骤S3
中，步进撑靴系统330放置的节数可以根据实际设计来确定，以更好地满足实际应用。可选
地，第一步进撑靴系统和步进撑靴系统330中的相邻两节之间均可以通过螺栓可拆卸地相
连。

[0151] 参照图5并结合图8，每节步进撑靴系统330和第一步进撑靴系统分别包括上下间隔设置的两个板体332和设在两个板体332之间的支撑结构，两个板体332均水平布置且相
互平行，支撑结构可以包括彼此间隔开的两个工字形钢333，两个工字形钢333之间可以连
接有多个加强筋334，每个工字形件3441的远离另一个工字形钢333的一侧也设有多个加强
筋334。由此，通过采用上述结构的步进撑靴系统330和第一步进撑靴系统，步进撑靴系统
330和第一步进撑靴系统的结构强度高，可以很好地起到支撑起盾构机主机100的作用。

[0152] 根据本发明的一些实施例，参照图2、图4-图5，在将盾构机主机100抬升至接收预定高度的过程中，将支撑平台系统340连接到车站盾构井接收底板211的侧面。例如，第三支
撑平台框架343可以通过螺栓等与车站盾构井接收底板211的侧面可拆卸地连接。由此，可
以有效保证整个支撑平台系统340在水平面内的稳定性。

[0153] 根据本发明的一些实施例，

[0154] 在步骤S3之前还包括：S21、将接收底座350固定连接在盾构机主机100的底部；

[0155] 在步骤S7之前还包括：S61、割除盾构机主机100与接收底座350之间的连接。

[0156] 例如，接收底座350可以通过焊接的方式固定连接在盾构机主机100的底部。由此，能够对盾构机主机100和接收底座350进行整体提升，不用拆机及二次组装，具有方便、快
捷、成本低等优点。而且，接收底座350的设置可以相对简化支撑平台系统340的结构形式，
且在后续平移过站时可以通过接收底座350将盾构机主机100向前推进(例如，接收底座350
可以与过站轨道230配合以将盾构机主机100从接收盾构井210推向始发盾构井220)，无需
另外安装推进底座。

[0157] 其中，当盾构机主机100的底部设有支撑平台系统340后，盾构机主机100可以通过接收底座350压在支撑平台系统340上，如图3所示。

[0158] 根据本发明的一些可选实施例，参照图3，每个顶升板320与盾构机主机100的垂直中心线之间的夹角为α，其中α满足：30°≤α≤60°。进一步地，α进一步满足：α＝45°。由此，通过将顶升板320与盾构机主机100的垂直中心线之间的夹角α限定在上述范围内，可以使得
盾构机主机100可以更加稳定地支撑在顶升油缸321上，且便于顶升油缸321向上顶升盾构
机主机100。

[0159] 可选地，如图3和图6所示，顶升板320的面向盾构机主机100的一侧表面与盾构机主机100的外表面的形状相适配。例如，在图3和图6的示例中，顶升板320的上表面可以形成
为弧面。由此，顶升板320与盾构机主机100之间的接触为面接触，顶升油缸321通过顶升板
320作用在盾构机主机100上的作用力可以更好地传递给盾构机主机100，且顶升板320与盾
构机主机100之间的连接也更加可靠。

[0160] 例如，顶升板320与盾构机主机100的焊接过程可以如下：

[0161] a、测量工程师进行精确放样；

[0162] b、专业焊工按照技术要求依次进行盾构机主机100的盾体表面清理、加温、支座位置支撑与固定；

[0163] c、现场工程师对位置与高度再次确认；

[0164] d、二保焊分层焊接、焊接厚度与宽度外观检查，并进行无损检测。

[0165] 根据本发明的一些实施例，在步骤S5之前还包括：

[0166] 对泵站和所有的顶升油缸321进行调试以使所有的顶升油缸321同步工作。

[0167] 具体地，例如，对泵站可以按照说明及设计要求进行系统维护与测试，满足要求后在泵站与顶升油缸321之间连接油管，与顶升油缸321一起进行系统测试，在压力一定的情
况下观察顶升油缸321的行程，在压力减少的情况下观察顶升油缸321的收缩情况，以确保
所有的顶升油缸321可以同步工作。

[0168] 进一步地，所有的顶升油缸321与泵站并联连接。由此，使所有的顶升油缸321压力相同，从而可以有效保证所有的顶升油缸321同步工作。

[0169] 根据本发明的一些具体实施例，参照图2并结合图4-图5，多个顶升油缸321沿盾构机主体的轴向成对布置，每对顶升油缸321包括沿盾构机主机100的垂直中心线对称布置的
两个顶升油缸321。例如，如图2、图4-图5所示，盾构机主体的底部共设有两对共四个顶升油
缸321。由此，通过采用上述布置的顶升油缸321，顶升油缸321大体均匀分布在盾构机主体
的底部，顶升油缸321受力更均匀，且可以很好地保证顶升油缸321更平稳地支撑起盾构机
主体。

[0170] 根据本发明的一些实施例，对泵站和所有的顶升油缸321进行调试后，所有的顶升油缸321在无压力时底部位于同一水平面内。由此，可以进一步保证所有的顶升油缸321同
步工作。

[0171] 具体地，在步骤S7中，将推进千斤顶固定在盾构机主机100上，推进千斤顶顶推安装在过站轨道230上的反力基座310实现盾构机主机100从接收盾构井210向始发盾构井220
移动。推进千斤顶可以水平布置在盾构机主机100的下部，当推进千斤顶向反力基座310施
加作用力时，可以推动盾构机主机100沿过站轨道230水平移动。

[0172] 可选地，顶升油缸321和泵站的额定输出载荷大于等于1.5倍的安全系数。由此，可以进一步保证顶升油缸321和泵站顺利工作，不易出现失效的情况。

[0173] 可选地，如图9所示，基座310可以包括上下平行设置的第一板311和第二板312、以及连接在第一板311和第二板312之间的多个支撑板313，第一板311位于第二板312的上方，
且第一板311的表面积小于第二板312的表面积，多个支撑板313沿周向依次设置，且每个支
撑板313的宽度从上到下逐渐增加。由此，通过采用上述结构的基座310，可以很好地起到基
础承重的作用。

[0174] 下面结合图1-图11详细描述根据本发明一个具体实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法。

[0175] 1)首先进行施工准备。具体而言，根据现场盾构机主机100尺寸、车站盾构井接收底板211高差和车站盾构井始发底板221高差等因素，定制泵站和顶升油缸321，制作顶升板
320、步进撑靴系统330、基座310、支撑平台系统340等，现场施工人员和机具准备妥当，其中
泵站和顶升油缸321可以根据盾构机主机100的盾构参数，采购额定输出荷载不小于1.5倍
安全系数的四套顶升油缸321及泵站。

[0176] 2)然后，安装基座310及顶升板320。具体地，盾构机主机100到达盾构接收区域(例如，图2中的车站盾构井接收底板211上方)的接收底座350上；通过螺栓将基座310固定在底
板3463上，并在盾构机主机100外壳上焊接顶升板320，顶升板320底部通过螺栓与对应的顶
升油缸321连接；将接收底座350和盾构机主机100焊接。

[0177] 3)接着，安装步进撑靴系统330。顶升油缸321固定后，在其正下方放置步进撑靴系统330，步进撑靴撑靴系统与基座310相连。其中，步进撑靴系统330的放置节数根据实际设
计确定。

[0178] 4)在步进撑靴系统330安装完成后，通过泵站调试顶升油缸321的工作状态，具体地，调整顶升油缸321的伸缩状态使顶升油缸321的活塞杆的底部与步进撑靴系统330的顶
面紧密贴合，并在步进撑靴系统330和顶升油缸321的缸筒之间放置垫板331，垫板331正好
卡住活塞杆的伸出部分。可选地，垫板331为U型连接板。但不限于此。

[0179] 5)然后，对泵站和顶升油缸321进行调试。具体地，对泵站按照说明及设计要求进行系统维护与测试，满足要求后将泵站与多个顶升油缸321之间通过油管连接，与顶升油缸
321一起进行系统测试，在压力一定的情况下观察顶升油缸321行程，在压力减少的情况下
观察顶升油缸321的收缩情况，以确保所有的顶升油缸321可以同步工作。

[0180] 6)接着，进行单步顶升操作。四个顶升油缸321同步顶升，具体地，a、四个顶升油缸321同步开始工作，按照不大于500mm/小时的速度缓慢顶升；b、待整个盾构机主机100的盾
体抬升30mm后，利用夹钳等工具在顶升板320与步进撑靴系统330之间放入30mm厚的垫板
331，用以保护在泵站出现失效时，随时发生支撑作用；c、重复上述操作直至盾构机主机100
抬高达到300mm。此时盾构机主机100一次抬升的高度为30mm，一步抬升的高度为300mm。可
以理解的是，盾构机主机100抬升分次、分步高度可根据设计要求做出调整。

[0181] 7)安装支撑平台系统340。分层安装支撑平台系统340：

[0182] a、按照设计要求，安装第一层的第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342并放置到盾构机主机100的尾盾的接收底座350下，第一支撑平台框架341和第二支撑平台框
架342通过连接杆345固定；

[0183] b、利用叉车等工具将连接好的第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342向盾构机主机100的前盾方向平移；

[0184] c、在尾盾处安装第一层的第三支撑平台框架343，且第三支撑平台框架343通过连接杆345与第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342相连。

[0185] 8)缓慢降压，顶升油缸321收缩，使接收底座350压在上述的支撑平台系统340上。

[0186] 9)在顶升油缸321下面安装一节第一步进撑靴系统，与上一节步进撑靴系统330栓接，顶升油缸321的底部与新安装的第一步进撑靴系统紧密贴合。对泵站和顶升油缸321继
续进行调试，以确保所有的顶升油缸321可以同步工作。

[0187] 10)重复上述步骤3～9，将盾构机主机100顶升到接收预定高度。在此过程中，按照设计要求，通过连接端头347将支撑平台系统340连接到车站盾构井接收底板211的侧面，并
且在盾构机主机100达到上述接收预定高度后，在连接杆345约1/3处安装固定连接柱346，
连接柱346的高度与支撑平台系统340的高度一致。

[0188] 11)顶推过站。割除盾构机和接收底座350之间的焊接，通过推进千斤顶和过站轨道230将盾构机主机100推进过站，推进千斤顶固定在盾构机主机100上，过站轨道230上安
装的反力基座310可以使盾构机主机100沿着过站轨道230向前移动。

[0189] 12)当到达过站轨道230另一端的始发盾构井220时，按照顶升步骤，反向操作使盾构机主机100下降至盾构井始发底座上。

[0190] 根据本发明实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法，具有以下优点：

[0191] (1)能够对盾构机主机100和接收底座350进行整体提升，不用拆机及二次组装，具有方便、快捷、成本低等优点。

[0192] (2)采用步进撑靴系统330和支撑平台系统340，最大程度上保证了顶升和下降过程中的安全性。例如，步进撑靴系统330在顶升油缸321顶升过程中，多个顶升油缸321同步
顶升3-4cm后，插入垫板331，可以防止顶升油缸321突然泄压造成盾构机主机100的盾体倾
覆危险，而且，支撑平台系统340在步进撑靴系统330累计顶升达到30-40cm后，放入支撑平
台系统340固定后，进入下一循环顶升，支撑平台系统340可以降低一次性顶升盾体过高带
来的失稳风险。

[0193] (3)步进撑靴系统330、基座310、支撑平台系统340等都是可拆卸的，可重复利用。

[0194] (4)提供一种系统性的盾构机顶升和平移过站施工方法，便于指导现场施工。

[0195] 根据本发明实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法，属于盾构机顶升和平移过站专用，且结构简便，措施完备、可靠，安全性高、分级步进式顶升和下降，可以确保施工安
全。而且，提升、平移过站速度快，能够有效缩短施工工期，节省施工成本和资源，操作过程
的可控性高，可重复利用。

[0196] 根据本发明第二方面实施例的盾构机顶升和下降装置1000。盾构机顶升和下降装置1000适用于车站结构复杂、底板存在较大高差的情况，尤其适用于顶升高度较大、施工风
险极大的情况。具体地，例如，盾构机可以通过盾构机顶升和下降装置1000先进行顶升作
业，然后平移过站，接着再通过盾构机顶升和下降装置1000对盾构机进行下降作业。

[0197] 根据本实用新型实施例的盾构机顶升和下降装置1000在施工时可以保证足够的精度，防止盾构机的盾体发生侧移、滚动乃至倾覆，从而可以很好地保证顶升和下降过程中
的安全性。

[0198] 如图1-图11所示，根据本实用新型实施例的盾构机顶升和下降装置1000，包括多对基座310、多个步进撑靴系统330、多个顶升板320、多个顶升油缸321以及多个垫板331。实
施根据本发明上述第一方面实施例的盾构机顶升和平移过站施工方法可以采用盾构机顶
升和下降装置1000。

[0199] 具体而言，参照图5，多对基座310适于沿盾构机主机100的轴向间隔设置，每对基座310中的两个适于在盾构机主机100的横向上间隔开。在本实用新型的描述中，“多个”的
含义是两个或两个以上。例如，在图2-图5的示例中，在盾构机主机100的同一横截面上的两
个基座310为一对，沿盾构机主机100的轴向间隔布置有两对共四个基座310，其中，一对中
的两个基座310左右间隔设置。

[0200] 多对基座310适于固定连接在车站盾构井底板上。这里，需要说明的是，车站盾构井底板包括车站盾构井接收底板211和车站盾构井始发底板221，在接收盾构井210处，基座
310布置车站盾构井接收底板211上；在始发盾构井220处，基座310布置车站盾构井始发底
板221上。每个基座310相对于车站盾构井底板是固定不动的，例如，每个基座310可以通过
螺栓固定连接在车站盾构井底板上，以起到支撑盾构机主机100、对应的顶升油缸321和顶
升板320的作用。当盾构机主机100顶升或下降完毕后，可以将基座310从车站盾构井底板上
拆下，不影响车站的正常使用。

[0201] 多个步进撑靴系统330分别连接在多个基座310的顶部。例如，如图2-图5所示，步进撑靴系统330可以采用螺栓可拆卸地连接在基座310的顶部，以便于步进撑靴系统330和
基座310之间的安装和拆卸。

[0202] 多个顶升板320适于固定连接在盾构机主机100的外表面上。多个顶升油缸321分别连接在多个顶升板320的底部，多个顶升油缸321与多个步进撑靴系统330分别上下对应，
每个顶升油缸321包括缸筒和设在缸筒内且相对于缸筒可向下伸出的活塞杆，活塞杆的底
部适于与对应的步进撑靴系统330的上表面止抵。例如，在图2-图5的示例中，多个顶升板
320彼此间隔开地固定连接在盾构机主机100的下部，例如，每个顶升板320可以焊接连接在
盾构机主机100上，以保证顶升板320与盾构机主机100之间连接的可靠性，使得盾构机主机
100在后续顶升过程中不易出现由于顶升板320与盾构机主机100之间发生相对运动而导致
的侧移、滚动乃至倾覆的危险。顶升油缸321可以与对应的顶升板320可拆卸地相连(例如，
螺栓连接等)，以便于对顶升油缸321重复利用，节省能源。多个顶升板320和多个顶升油缸
321分别与多个基座310上下一一对应，此时顶升板320、顶升油缸321和基座310的数量均相
同，且顶升板320、对应的顶升油缸321和基座310从上到下依次布置。步进撑靴系统330可以
采用螺栓可拆卸地连接在基座310的顶部，以便于步进撑靴系统330和基座310之间的安装
和拆卸。步进撑靴系统330在上下方向上位于顶升油缸321和基座310之间。例如，每个顶升
油缸321的底部可以止抵在步进撑靴系统330的上表面上。

[0203] 图2-图5中显示了四个基座310、四个顶升板320、四个顶升油缸321用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了本申请的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用
到其它数量的基座310、顶升板320、顶升油缸321的技术方案中，这也落入本实用新型的保
护范围之内。其中，基座310、顶升板320、顶升油缸321的具体数量可以根据盾构机主机100
的实际尺寸、重心位置等来具体设置，以更平稳地支撑起盾构机主机100，使盾构机主机100
在顶升过程中更加安全。例如，基座310、顶升板320、顶升油缸321的数量还可以为六个、八
个等。

[0204] 多个垫板331适于填充在缸筒的底部和步进撑靴系统330的上表面之间，垫板331具有U形开口，垫板331通过U形开口卡住活塞杆的伸出顶升油缸321底部的部分。例如，结合
图7，垫板331通过其上的U形开口3311卡在顶升油缸321的活塞杆的下端的伸出顶升油缸
321底部的部分上，此时垫板331的整体厚度与顶升油缸321的活塞杆的下端的伸出顶升油
缸321底部的长度相等。由此，在顶升油缸321出现失效时，垫板331可以随时发生支撑作用，
使顶升油缸321的底部(例如，缸筒的底部)支撑在垫板331的上表面上，这样可以有效防止
盾构机主机100出现侧移、滚动乃至倾覆的情况，有效地保证了盾构机主机100在顶升、下降
过程中的安全性。

[0205] 如图1所示，采用根据本实用新型实施例的上述盾构机顶升和下降装置来进行盾构机的顶升的施工过程具体如下：

[0206] 首先，将多个基座310成对固定在接收盾构井210的车站盾构井接收底板211上，并将多个顶升板320固定连接在盾构机主机100的外表面的下部，且在每个顶升板320的底部
连接顶升油缸321，顶升油缸321与对应的基座310上下对应；

[0207] 然后，在每个基座310上连接步进撑靴系统330；

[0208] 接着，调整每个顶升油缸321的活塞杆的底部与步进撑靴系统330的顶部紧密贴合，并在步进撑靴系统330与缸筒之间填满垫板331，垫板331的U形开口3311卡住活塞杆的
伸出顶升油缸321底部的部分；

[0209] 然后，控制所有的顶升油缸321同步顶升以使盾构机主机100上升第一接收预定高度，然后向缸筒的底部和步进撑靴系统330的顶部之间继续放满垫板331；重复该步骤，直至
盾构机主机100抬升至接收预定高度。其中，接收预定高度大于第一接收预定高度。

[0210] 当盾构机进行下降操作时，按照顶升步骤，反向操作使盾构机主机100下降至始发预定高度。具体而言，例如，当盾构机主机100移动到始发盾构井220之前，需要先将多个基
座310成对固定在始发盾构井220的车站盾构井始发底板221上；然后在多个基座310上分别
连接步进撑靴系统330。当盾构机主机100移动到始发盾构井220后，调整每个顶升油缸321
的活塞杆的底部与步进撑靴系统330的顶部紧密贴合，然后在步进撑靴系统330与缸筒之间
填满垫板331，垫板331的U形开口3311卡住活塞杆的伸出顶升油缸321底部的部分。之后，取
出部分垫板331，通过泵站控制所有的顶升油缸321同步下降以使盾构机主机100下降第一
始发预定高度，第一始发预定高度小于始发预定高度，第一始发预定高度与上述取出的一
部分垫板331的厚度相等，从而所有的顶升油缸321的底部可以支撑在最上侧的垫板331的
上表面上。重复取出垫板331和控制所有的顶升油缸321同步下降的步骤，直至盾构机主机
100下降至始发预定高度。

[0211] 根据本实用新型实施例的盾构机顶升和下降装置1000，通过采用上述的多对基座310、多个步进撑靴系统330、多个顶升板320、多个顶升油缸321以及多个垫板331，可以有效
保证盾构机主机100在顶升、下降过程中的安全性。

[0212] 根据本实用新型的一些实施例，参照图5并结合图2-图4，盾构机主机100的底部适于固定连接有底座。这里，需要说明的是，底座包括接收底座350和始发底座，在接收盾构井
210处，盾构机主机100的底部适于连接有接收底座350；在始发盾构井220处，盾构机主机
100的底部适于连接有始发底座。例如，在接收盾构井210处，接收底座350可以通过焊接的
方式固定连接在盾构机主机100的底部。由此，能够对盾构机主机100和接收底座350进行整
体提升，不用拆机及二次组装，具有方便、快捷、成本低等优点。而且，接收底座350的设置可
以相对简化支撑平台系统340的结构形式，且在后续平移过站时可以通过接收底座350将盾
构机主机100向前推进(例如，接收底座350可以与过站轨道230配合以将盾构机主机100从
接收盾构井210推向始发盾构井220)，无需另外安装推进底座。

[0213] 进一步地，如图5和图10所示，盾构机顶升和下降装置进一步包括：支撑平台系统340，支撑平台系统340设在每对基座310中的两个之间，盾构机主机100的底部适于通过底
座支撑在支撑平台系统340上。由此，通过设置使盾构机主机100的底部通过底座支撑在支
撑平台系统340上，此时盾构机主机100通过支撑平台系统340和顶升油缸321共同支撑，这
样可以相对减轻顶升油缸321的压力，保证了顶升油缸321工作的可靠性，最大程度上保证
了顶升和下降过程中的安全性。而且，顶升油缸321的数量也可以相对减少，从而可以降低
成本。

[0214] 例如，当盾构机进行顶升操作时，在盾构机主机100上升第一接收预定高度后，可以在盾构机主机100底部下方安装支撑平台系统340，然后控制顶升油缸321的活塞杆向上
回缩以使盾构机主机100压在支撑平台系统340上，接着，在步进撑靴系统330的顶部连接第
一步进撑靴系统，并使对应的顶升油缸321的底部与第一步进撑靴系统紧密贴合。至少重复
上述步骤和盾构机主机100的顶升操作直至盾构机主机100抬升至接收预定高度。可选地，
第一步进撑靴系统与步进撑靴系统330的结构相同。

[0215] 具体而言，如图2-图5和图10所示，支撑平台系统340可以包括多个支撑平台框架，多个支撑平台框架适于沿盾构机主机100的轴向间隔开，且相邻两个支撑平台框架之间通
过连接杆345连接。例如，在图2-图5和图10的示例中，支撑平台系统340包括沿盾构机主机
100的轴向依次布置的第一支撑平台框架341、第二支撑平台框架342和第三支撑平台框架
343。装配时，先沿盾构机主机100的轴向、在盾构机主机100的尾盾下方布置彼此相连的第
一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342，然后将彼此相连的第一支撑平台框架341和
第二支撑平台框架342平移至分别与盾构机主机100的前盾和中盾处对应，接着，在盾构机
主机100的盾尾下方设置与第二支撑平台框架342相连的第三支撑平台框架343。支撑平台
系统340的各个支撑平台框架的放置顺序可以为：先放置第一支撑平台框架341，再放置第
二支撑平台框架342，最后放置第三支撑平台框架343。当支撑平台系统340安装完毕后，第
一支撑平台框架341、第二支撑平台框架342和第三支撑平台框架343沿盾构机主机100的轴
向分别与盾构机主机100的前盾、中盾、尾盾对应。由此，通过采用上述包括第一支撑平台框
架341、第二支撑平台框架342和第三支撑平台框架343的支撑平台系统340，可以对整个盾
构机主机100起到有效支撑。

[0216] 可选地，参照图10，每个支撑平台框架包括沿上下方向依次连接的多层支撑平台层344，每层支撑平台层344包括沿盾构机主机100的轴向间隔设置的两个工字形件3441和
四个连接板3442，两个工字形件3441的中部通过连接梁3443相连，其中两个连接板3442连
接在两个工字形件3441两端的顶部，另外两个连接板3442连接在两个工字形件3441两端的
底部。由此，通过采用上述结构的多层支撑平台层344，支撑平台层344的结构简单，强度高，
可以很好地支撑起盾构机主机100。可选地，相邻两层支撑平台层344之间可以通过螺栓可
拆卸地连接，装拆方便，且可以重复利用。但不限于此。

[0217] 可选地，工字形件3441为工字钢，连接板3442为钢板。但不限于此。

[0218] 参照图5，多个连接杆345分别连接在第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342的两端。例如，在图1的示例中，第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342的两端之
间分别通过上下间隔设置的两个连接杆345连接，可选地，每个连接杆345的两端分别与第
一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342通过螺栓可拆卸地连接，装拆方便，且可以重
复利用。第二支撑平台框架342和第三支撑平台框架343的连接方式与第一支撑平台框架
341和第二支撑平台框架342的连接方式相同。最下层的支撑平台层344可以通过螺栓与车
站盾构井接收底板211的底面可拆卸地连接。

[0219] 根据本实用新型的一些实施例，如图1、图2和图4、图11所示，连接杆处设有沿竖直方向延伸的连接柱，连接柱的高度与支撑平台系统的高度相同。例如，在图1、图2和图4、图
11的示例中，第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342之间设有两个连接柱346，第二
支撑平台框架342和第三支撑平台框架343之间设有两个连接柱346，每个连接柱346穿过同
一侧的多个连接杆345。由此，通过设置与支撑平台系统340等高的连接柱346，盾构机主机
100的一部分重量可以作用在连接柱346上，从而可以更好地盾构机主机100进行支撑，使得
整个支撑体系(包括前述的顶升油缸321、步进撑靴系统330、基座310和支撑平台系统340)
更加稳定。

[0220] 可选地，如图11所示，每个连接柱346可以包括分别位于连接杆345两侧且竖直延伸的两个U形槽钢3461，两个U形槽钢3461的顶部之间设有彼此相连的两个L形板3462，两个
U形槽钢3461的底部之间连接有底板3463，底板3463上设有连接座3464以将两个U形槽钢
3461的下部连接紧固。

[0221] 可选地，连接柱设在连接杆的1/3-1/2(包括端点值)处。例如，如图1、图2和图4所示，第一支撑平台框架341和第二支撑平台框架342之间的两个连接柱346、第二支撑平台框
架342和第三支撑平台框架343之间的两个连接柱346分别位于对应的连接杆345的邻近过
站轨道230的1/3处。可以理解的是，连接柱346的设置位置可以根据实际情况具体设置，以
更好地满足实际应用。

[0222] 根据本实用新型的一些实施例，结合图3，每个顶升板与盾构机主机的垂直中心线之间的夹角为α，其中α满足：30°≤α≤60°。进一步地，夹角α进一步满足：α＝45°。由此，通过将顶升板320与盾构机主机100的垂直中心线之间的夹角α限定在上述范围内，可以使得盾
构机主机100可以更加稳定地支撑在顶升油缸321上，且便于顶升油缸321向上顶升盾构机
主机100。

[0223] 可选地，如图3和图5所示，顶升板的面向盾构机主机的一侧表面适于与盾构机主机的外表面的形状相适配。例如，在图3和图6的示例中，顶升板320的上表面可以形成为弧
面。由此，顶升板320与盾构机主机100之间的接触为面接触，顶升油缸321通过顶升板320作
用在盾构机主机100上的作用力可以更好地传递给盾构机主机100，且顶升板320与盾构机
主机100之间的连接也更加可靠。

[0224] 根据本实用新型实施例的盾构机顶升和下降装置1000，属于盾构机顶升和下降专用，且结构简便，措施完备、可靠，安全性高，可以实现分级步进式顶升和下降，确保施工安
全。而且，提升、平移过站速度快，能够有效缩短施工工期，节省施工成本和资源，操作过程
的可控性高，可重复利用。

[0225] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定
的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0226] 在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”、“第三特征”可以包括一个或者更多个该特征。

[0227] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

[0228] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。