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技术领域 本实用新型涉及盾构施工，特别涉及一种盾构被动铰接系统。 背景技术 盾构机是目前国际上最先进的隧道施工机械之一，其依靠机械的强大推力和刀盘上刀具的挤压力或剪切力破碎岩石，使盾构掘进、出渣、同步注浆、管片拼装等工序连续作业，具有安全风险低、成型隧道质量好、施工进度快、成本低等多个优点，广泛应用于城市轨道交通建设中。然而在盾构施工中还会或多或少出现这样、那样的问题，由于多种原因盾尾经常被困住，盾尾如何安全脱困是盾构施工经常面临的难题。 为便于盾构掘进中转弯，一般情况下盾构中盾与盾尾之间设计有被动铰接装置。中盾与盾尾之间通过多个铰接油缸连接，铰接油缸有一定行程，确保中盾与盾尾之间可成一定夹角，一般情况下铰接油缸总拉力可将盾尾拉着随中盾前移。当由于盾尾外地层对盾尾摩擦力增加、同步浆液将盾尾包裹、盾尾刷与管片之间摩擦力增大等各种原因导致盾尾随中盾前移所需拉力超过铰接油缸最大总拉力时铰接油缸将被动拉长到极限，并可能导致铰接油缸损坏，甚至达到中盾与盾尾分离的程度，造成盾构施工安全风险。这就是所说的盾尾被困住，需要通过辅助措施解决，不能产生中盾与盾尾分离的安全问题。现今盾尾脱困常用的方法有：一是中盾与盾尾之间焊钢板增加拉力；二是盾尾与管片之间加油缸增加支顶力；三是将部分铰接油缸拆下更换成固定钢棒。这些方法虽然有时能够解决盾尾被困住难题，但存在施工效率慢、拉力不可控制容易造成盾尾变形、施工成本高等缺点。这就需要找到一个被动铰接方案，既能控制拉力不超过盾尾承受能力又能够提高施工效率、降低施工成本。 实用新型内容 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种盾构被动铰接系统； 由多个铰接油缸和刚性拉伸组件构成，采用组合式的结构，便于盾尾脱困。 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的： 一种盾构被动铰接系统，包括刚性拉伸组件和铰接油缸，刚性拉伸组件和铰接油缸设置在中盾支座和盾尾支座之间，其中，刚性拉伸组件设置有10个，铰接油缸的数量为4个；2个铰接油缸之间至少设置1个刚性拉伸组件； 铰接油缸的两端分别设置两个铰接部，两个铰接部分别通过销轴与中盾支座和盾尾支座铰接；刚性拉伸组件包括主拉伸杆、副拉伸杆、标准垫块和调整垫块；副拉伸杆包括第一受力部、第二受力部以及第一受力部、第二受力部之间的中间杆件，主拉伸杆包括第三受力部和受力套，副拉伸杆的中间杆件穿过受力套底部与第二受力部焊接； 标准垫块：用于设置在第二受力部和受力套底部之间，作为主垫块使用；调整垫块：用于设置在第二受力部和受力套底部之间，作为辅助垫块使用；使用时，标准垫块和/或调整垫块填充第二受力部和受力套底部之间的空间；第一受力部与盾尾支座铰接，第三受力部与中盾支座铰接，或者，第一受力部与中盾支座铰接，第三受力部与盾尾支座铰接。 作为优选方式，使用时，第二受力部和受力套底部之间的空间中还设置有轴力计。 作为优选方式，所有中盾支座的铰点位于第一虚拟圆上，第一虚拟圆分为四个象限，四个象限包括第一象限、第二象限、第三象限和第四象限；4个铰接油缸与中盾支座的油缸铰点分别位于四个象限中。 作为优选方式，所有盾尾支座的铰点位于第二虚拟圆上，第二虚拟圆分为四个象限，四个象限包括第一象限、第二象限、第三象限和第四象限；4个铰接油缸与盾尾支座的油缸铰点分别位于四个象限中。 作为优选方式，第一虚拟圆或者第二虚拟圆的第一象限中设置三个铰点，第二象限中设置四个铰点，第三象限中设置四个铰点，第四象限中设置三个铰点。 作为优选方式，第一象限中的三个铰点和第四象限中的三个铰点沿着Y轴对称；第二象限中的四个铰点和第三象限中的四个铰点沿着Y轴对称。 作为优选方式，从第一象限到第四象限的铰点按照顺时针方向进行排序，分别是1号-14号铰点，其中2号铰点、5号铰点、10号铰点和13号铰点连接铰接油缸，其余铰点连接刚性拉伸组件。 作为优选方式，受力套的一侧开口，开口用于安装或取下标准垫块和/或调整垫块。 作为优选方式，受力套的截面形状为半圆环状，标准垫块和/或调整垫块的截面形状为半圆环状并与受力套的形状配合。 作为优选方式，标准垫块的厚度为20mm；调整垫块的厚度为2mm。 本实用新型的有益效果是： 本实用新型采用铰接油缸和刚性拉伸组件的组合方式，通过该组合方式帮助盾尾脱困，实现盾构正常施工时盾尾的前移与盾构转弯。对于刚性拉伸组件，采用受力套的结构形式，便于安装标准垫块和/或调整垫块，通过上述垫块填充第二受力部和受力套底部之间的空间，刚性连接，实现盾尾脱困。本实用新型既降低成本（铰接油缸成本高于刚性拉伸组件）又提高效率与安全，具有较大的推广前景。 附图说明 为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他相关的附图。 图1为本实用新型的铰接装置位置示意图； 图2为铰接油缸连接示意图； 图3为刚性拉伸组件示意图； 图4为刚性拉伸组件收缩最小极限示意图； 图5为刚性拉伸组件伸出最大极限示意图； 图6为刚性拉伸组件各截面示意图； 图7为标准垫块截面示意图； 图8为轴力计截面示意图。 图中，101-1号铰点，102-2号铰点，103-3号铰点，104-4号铰点，105-5号铰点，106-6号铰点，107-7号铰点，108-8号铰点，109-9号铰点，110-10号铰点，111-11号铰点，112-12号铰点，113-13号铰点，114-14号铰点，201-中盾，202-中盾支座，203-铰接密封，204-盾尾支座，205-盾尾，206-销轴，207-铰接油缸，300-刚性拉伸组件，301-主拉伸杆，302-轴力计，303-标准垫块，304-调整垫块，305-副拉伸杆。 具体实施方式 下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。 为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。 在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，如果含有术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，如果存在第一特征在第二特征之上或之下，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。如果存在第一特征在第二特征之下、下方和下面，包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 如图1所示，一种盾构被动铰接系统，中盾201和盾尾205之间设置铰接密封203（参见图2），包括刚性拉伸组件300和铰接油缸207，刚性拉伸组件300和铰接油缸207设置在中盾支座202和盾尾支座204之间，其中，刚性拉伸组件300设置有10个，铰接油缸207的数量为4个；2个铰接油缸207之间至少设置1个刚性拉伸组件300； 铰接油缸207的两端分别设置两个铰接部，两个铰接部分别通过销轴206与中盾支座202和盾尾支座204铰接；如图3所示，刚性拉伸组件300包括主拉伸杆301、副拉伸杆305、标准垫块303和调整垫块304；副拉伸杆305包括第一受力部、第二受力部以及第一受力部、第二受力部之间的中间杆件，主拉伸杆301包括第三受力部和受力套，副拉伸杆305的中间杆件穿过受力套底部与第二受力部焊接； 标准垫块303：用于设置在第二受力部和受力套底部之间，作为主垫块使用；调整垫块304：用于设置在第二受力部和受力套底部之间，作为辅助垫块使用；使用时，标准垫块303和/或调整垫块304填充在第二受力部和受力套底部之间的空间中；第一受力部与盾尾支座204铰接，第三受力部与中盾支座202铰接，或者，第一受力部与中盾支座202铰接，第三受力部与盾尾支座204铰接。 本实用新型重点在于铰接油缸207和刚性拉伸组件300的联合使用，部分采用铰接油缸207，降低了生产成本。同时，采用刚性拉伸组件300，对于第二受力部和受力套底部之间的空间通过标准垫块303和/或调整垫块304填充，实现刚性连接，帮助盾尾205脱困。刚性拉伸组件300各部件无螺纹等连接方式，承受拉力高、体积小，更可靠。刚性拉伸组件300未占用盾构主机内其他空间并非常容易在旧盾构机上安装、改进。 在一个优选实施例中，使用时，第二受力部和受力套底部之间的空间中还设置有轴力计302（参见图3和图8），轴力计302通过盾构系统供电或者通过电池供电。轴力计302的信号传递给盾构系统。刚性拉伸组件300上设计有轴力计302，可实时监测刚性拉伸组件300所受拉力，防止拉力过大造成构件变形，造成盾构施工安全风险。 在一个优选实施例中，所有中盾支座202的铰点位于第一虚拟圆上，第一虚拟圆分为四个象限，四个象限包括第一象限、第二象限、第三象限和第四象限；4个铰接油缸207与中盾支座202的油缸铰点分别位于四个象限中。该设置可以保证4个铰接油缸207都能够分布在象限中，保证铰接油缸207受力的均衡性。 在一个优选实施例中，所有盾尾支座204的铰点位于第二虚拟圆上，第二虚拟圆分为四个象限，四个象限包括第一象限、第二象限、第三象限和第四象限；4个铰接油缸207与盾尾支座204的油缸铰点分别位于四个象限中。与前一实施例相似，尽可能保证铰接油缸207的受力均匀。 在一个优选实施例中，第一虚拟圆或者第二虚拟圆的第一象限中设置三个铰点，第二象限中设置四个铰点，第三象限中设置四个铰点，第四象限中设置三个铰点。通常情况，盾构机的底部受到的阻力会大一些，因此，在底部位置设置的铰点相对较多，便于中盾201牵引盾尾205。 在一个优选实施例中，第一象限中的三个铰点和第四象限中的三个铰点沿着Y轴对称；第二象限中的四个铰点和第三象限中的四个铰点沿着Y轴对称。对称结构，受力更均衡。 在一个优选实施例中，从第一象限到第四象限的铰点按照顺时针方向进行排序，分别是1号-14号铰点（1号铰点101，2号铰点102，3号铰点103，4号铰点104，5号铰点105，6号铰点106，7号铰点107，8号铰点108，9号铰点109， 10号铰点110，11号铰点111，12号铰点112，13号铰点113，14号铰点114），其中2号铰点102、5号铰点105、10号铰点110和13号铰点113连接铰接油缸207，其余铰点连接刚性拉伸组件300。本实施例对于铰点的设置做了进一步优化，通过本实施例，可以很好实现各个铰点的均衡受力，是一种优化后的方案。 在一个优选实施例中，受力套底部设置通孔，通孔孔壁与设置在通孔中的中间杆件在横截面上的最大距离不超过5mm。中间杆件的活动范围不宜过大，否则容易导致主拉伸杆301与副拉伸杆305的连接不稳定，比如，第二受力部容易产生变形、中间杆件与第二受力部的连接处容易产生裂缝等。 进一步地，主拉伸杆301的结构采用焊接完成，副拉伸杆305的第二受力部和中间杆件焊接。焊接便于各个部分安装到位后再连接，便于施工。 在一个优选实施例中，受力套的一侧开口，开口用于安装或取下标准垫块303和/或调整垫块304。设置开口，便于填充标准垫块303和/或调整垫块304。 在一个优选实施例中，如图6所示，受力套的截面形状为半圆环状，如图7所示，标准垫块303和/或调整垫块304的截面形状为半圆环状并与受力套的形状配合。半圆环状，可以使得标准垫块303和/或调整垫块304实现旋转安装，垫块不容易脱落。 在一个优选实施例中，标准垫块303的厚度为20mm；调整垫块304的厚度为2mm，上述尺寸主要考虑到工程施工和实际需要，解决了小垫块需要多次填充，大垫块不能很好填充的技术问题。 本实用新型还提供如下实施例： 常规盾构机（如直径6250mm，由于推进油缸也要占据一定的空间，一般在空闲位置布置铰接油缸207）一般布置多个铰接油缸207，每个铰接油缸207最大行程为150mm。铰接油缸207有的内置行程传感器，管控铰接油缸207的行程不超限（行程限制在10～140mm之间）。同时设计有铰接油缸207液压系统，实现铰接油缸207整体的收缩、不随中盾201前移而前移和铰接油缸207处于浮动状态等。 由于盾尾205外地层对盾尾205摩擦力增加、同步浆液将盾尾205包裹、盾尾205刷与管片之间摩擦力增大等各种原因导致盾尾205随中盾201前移所需拉力超过铰接油缸207最大总拉力时铰接油缸207将被迫伸出到极限（超过150mm），导致铰接油缸207损坏，甚至达到中盾201与盾尾205分离的程度，造成盾构施工安全风险。 本实用新型设计有刚性拉伸组件300，通过销轴206将刚性拉伸组件300安装在中盾支座202与尾盾支座上。 刚性拉伸组件300由主拉伸杆301、副拉伸杆305、轴力计302、标准垫块303、调整垫块304构成。副拉伸杆305中间杆件外套上轴力计302，副拉伸杆305中间杆件穿过主拉伸杆301。主拉伸杆301和副拉伸杆305结构全部采用焊接完成，为一刚性整体。图4和图5分别为刚性拉伸组件300收缩最小极限示意图和刚性拉伸组件300伸出最大极限示意图，在盾构施工中应避免此类现象发生，也就是说要确保铰接油缸207行程不能处于极限值。 被动铰接装置使用有两种模式：正常模式与脱困模式。 （1）、正常模式 铰接油缸207（102、105、110、113处）的总拉力能够满足盾尾205前移所需拉力时为正常模式（大部分时间处于此模式）。此时，刚性拉伸组件300上不安装标准垫块303和调整垫块304，主拉伸杆301与副拉伸杆305处于浮动状态，刚性拉伸组件300不受力。通过铰接油缸207液压系统实现铰接油缸207的收缩、不随中盾201前移而前移和铰接油缸207处于浮动状态。通过铰接油缸207行程传感器的显示使其行程处于10～140mm之间安全范围内。为防止出现突发状况，铰接油缸207行程应控制在50～90mm最优范围。 （2）、脱困模式 当盾尾205所需拉力增加，铰接油缸207的总拉力不能够满足盾尾205前移所需拉力，导致铰接油缸207行程有被迫伸长现象时通过以刚性拉伸组件300为主承受盾尾205拉力使盾尾205前移的模式称为脱困模式。 当盾尾被困，铰接油缸207行程有被迫伸长现象时马上停机，将所有刚性拉伸组件300上的主拉伸杆301与副拉伸杆305之间的浮动空间X安装标准垫块303，当所剩距离小于标准垫块303长度时安装调整垫块304，确保浮动空间X由垫块填充饱满。然后，增加推力盾构继续掘进，主拉伸杆301与副拉伸杆305之间无伸长空间，开始受力，每个刚性拉伸组件300承受拉力可通过每个轴力计302测量。同时，铰接油缸207通过铰接油缸207液压系统控制油缸在收缩状态（铰接油缸207承受力最大），铰接油缸207与刚性拉伸组件300共同受力实现盾尾205前移、脱困。当然，轴力计302测出的拉力不能超过刚性拉伸组件300、中盾201、尾盾、中盾支座202、尾盾支座所能承受的最大力，防止盾构相关部件变形。 当盾尾205脱困后，铰接油缸207收缩至一定距离，主拉伸杆301与副拉伸杆305处于不受力状态，取下标准垫块303和调整垫块304，盾构继续按正常模式施工。标准垫块303可设计成多个20mm长的垫块，调整垫块304可设计成多个2mm长的垫块，主拉伸杆301与副拉伸杆305之间的浮动空间X可通过安装多个标准垫块303和多个调整垫块304填充饱满。 本实用新型在传统盾构被动铰接装置的基础上进行改进，保留原有的带行程传感器的铰接油缸207，实现盾构正常施工时盾尾205的前移与盾构转弯。其他铰接油缸207替换为刚性拉伸组件300，当盾尾205被困住时及时通过在每个刚性拉伸组件300主杆与副杆之间空隙充满垫块，主要靠刚性拉伸组件300承受盾尾205前移所需拉力。同时刚性拉伸组件300安装有轴力计302，可实时监控每个刚性拉伸组件300的拉力，防止中盾201、盾尾205超负荷变形，实现盾尾205快速、安全脱困。本实用新型即降低成本（铰接油缸207成本高于刚性拉伸组件300）又提高效率与安全，具有较大的推广前景。 尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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图2
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图4
图5
图6
图7 |
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