本发明属于地下隧道施工技术领域，具体涉及一种矩形盾构隧道内管片的运输方法。
背景技术：
在圆形盾构机管片运输过程中，如图1～图3所示，管片2通过现有技术中的电瓶车4运进隧道内部，现有技术中的电瓶车4后面连接若干平板车，平板车上安放管片2和土箱3等其他设备。其中放置管片2的平板车位于整个车组的最前方(盾构机前进方向)，当现有技术中的电瓶车4开至台车5内指定位置后，现有技术中的电瓶车4停止驻车，平板车上的管片2通过盾构机台车5之间的起吊设备1，运至盾构机本体6和台车5之间的管片储存区域。当盾构机一环推进结束，进入管片拼装模式，再通过起吊设备1把储存区域的管片2依次运至现有技术中的拼装机7的下方，最后现有技术中的拼装机7抓取待安装管片8完成管片的安装。
可以看出在圆形盾构隧道内运输过程中，由于圆形隧道管片厚度小、尺寸小、形状相似，因此圆形管片在运输过程中占用空间少，通常的做法每次运入隧道内的管片数量至少是一整环管片，若干管片叠放在一辆平板车上，通过多辆平板车把多环管片运入隧道内部。之后通过起吊装置把管片运至盾构机本体和台车之间的管片储存区域，圆形隧道管片叠放后，占用空间少，此处空间可以堆放拼装所需的一环整管片，满足盾构机拼装要求。并且由于起吊装置位于管片正上方，而圆形盾构机拼装机的抓取范围通常是拼装机拼装头的正下方，因此堆放管片也较为合理，起吊装置能把所有的管片运至拼装机的抓取范围内。
在矩形盾构隧道中，管片为矩形断面，在相同的工况下矩形结构受力远不如圆形结构好，因此通常相同尺寸下，矩形隧道管片厚于圆形隧道。矩形管片分块后，转弯处的管片尺寸大占用空间大；并且由于结构受力等原因，顶块和底块管片分块位置通常为弯矩为零的地方，这样就使得矩形隧道顶块管片和底块管片尺寸很长。可以看出矩形隧道管片分块不同于圆形隧道管片的，一是管片厚度大，二是管片尺寸不统一，既有折弯形状的转角块又有长度较长的顶块和底块管片。因此矩形隧道内管片无法采用一辆平板车运输多块管片。并且管片尺寸大，占用空间多，在盾构机台车和本体之间有限的空间内也无法储存多块管片。
此外矩形盾构机拼装机不同于传统的圆形盾构机拼装机，圆形盾构机通常只有一个拼装机，拼装机在盾构机盾尾中心，拼装头抓取范围通常是拼装机正下方，而矩形盾构机通常有两台拼装机，左右对称布置在盾构机盾尾内，拼装头抓取范围也是拼装机正下方。矩形隧道每块管片需要运送到指定的位置，管片拼装机才能抓取管片。其中底块管片需要运至两个拼装机拼装头下方，转角管片需要运至对应的拼装机拼装头下方，顶块管片需要在运送至拼装机上方指定的位置。而圆形盾构隧道内运输方式仅能把管片运输至对应圆形拼装机拼装头抓取的位置，无法运输至矩形隧道拼装机指定的抓取管片范围内。
因此，需要提出一种更适用的矩形盾构隧道内管片的运输方法，以解决上述问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种矩形盾构隧道内管片的运输方法，解决矩形隧道大尺寸管片带来的运输、存储以及运输至拼装机不同抓取位置的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种矩形盾构隧道内管片的运输方法，所述矩形盾构隧道端部设置矩形盾构机，隧道内部设置多个相连的台车，在所述矩形盾构机的盾尾内左右对称布置有两台拼装机，所述拼装机的拼装头抓取范围为所述拼装机的正下方，所述矩形盾构隧道内部设置有管片运输设备，管片运输设备包括喂片机、起吊装置和移动平台，所述移动平台上设置滑块，所述管片通过所述移动平台和所述起吊装置输送至所述喂片机，并通过所述喂片机运输至拼装机抓取位置，包括以下步骤：
步骤1：将管片运输进入隧道
所述管片通过隧道内的电瓶车组进行运输，所述电瓶车组包括电瓶车，及与所述电瓶车顺次连接的提升式平板车和多个平板车，所述电瓶车位于隧道内远离所述盾构机的一端，所述管片包括底块管片、转角管片和顶块管片，为满足管片的拼装顺序，所述底块管片、所述转角管片顺次放置在多个所述平板车上，所述顶块管片放置在所述提升式平板车上；
步骤2：运输所述底块管片
步骤2.1：将隧道内的喂片机运行至第一节台车前方，将起吊装置运行至所述底块管片正上方；
步骤2.2：所述底块管片通过所述起吊装置运输至所述喂片机的前方；
步骤2.3：所述底块管片通过所述起吊装置旋转90°；
步骤2.4：所述底块管片通过所述起吊装置运输至所述喂片机下部平台上；
步骤2.5：所述底块管片通过所述喂片机下部平台沿水平方向移动；
步骤2.6：所述底块管片通过所述喂片机运输至拼装机抓取位置内，通过两台拼装机完成底块管片的拼装，完成所述底块管片的运输；
步骤3：运输所述转角管片
步骤3.1：将所述喂片机继续运行至第一节台车前方，将起吊装置运行至第一块所述转角管片正上方；
步骤3.2：所述转角管片通过所述起吊装置运输至所述喂片机的前方；
步骤3.3：所述转角管片通过所述起吊装置旋转90°；
步骤3.4：所述转角管片通过所述起吊装置运输至所述喂片机下部平台上；
步骤3.5：所述转角管片通过所述喂片机下部平台沿水平方向移动；
步骤3.6：所述转角管片通过所述喂片机运输至拼装机抓取位置内，通过单台拼装机完成转角管片的拼装，完成第一块所述转角管片的运输；
步骤3.7：将所述喂片机继续运行至第一节台车前方，将起吊装置运行至第二块所述转角管片正上方，重复所述步骤3.1～步骤3.6，完成其它转角管片的运输；
步骤4：运输所述顶块管片
步骤4.1：调整所述提升式平板车上升，将放置在其上的所述顶块管片提升至台车移动平台的上方；
步骤4.2：所述顶块管片通过所述提升式平板车旋转90°；
步骤4.3：调整所述提升式平板车下降，将放置在其上的所述顶块管片安装在台车移动平台的滑块上方；
步骤4.4：所述顶块管片通过所述滑块移动至第一节台车处，将所述喂片机运行至台车移动平台的前方；
步骤4.5：在完成所述底块管片和所述转角管片的安装后，所述顶块管片通过所述喂片机运输至拼装机抓取位置内，通过两台拼装机完成顶块管片的拼装，完成所述顶块管片的运输；
步骤4.6：将所述喂片机运输至第一节台车前方，完成所有管片的运输。
所述步骤1中，每次运输进入隧道的管片数量为一整环管片，即每次运输进入隧道的管片正好拼装成一个整环。
所述喂片机包括喂片机下部平台、喂片机上叉和喂片机提升立柱，在所述步骤4中，所述滑块带动所述顶块管片移动至移动平台最前方，然后降低所述喂片机提升立柱，使得所述喂片机的高度低于所述顶块管片的下端面，调整所述喂片机上叉位于所述顶块管片的正下方，提升所述喂片机提升立柱，使得所述喂片机上叉顶起所述顶块管片，将所述顶块管片安装于所述喂片机上叉上。
所述步骤1中，当所述底块管片到达第一节台车内，同时所述顶块管片也位于所述台车内部时，电瓶车停止驻车。
所述底块管片、转角管片和顶块管片安放在电瓶车组上，存储在台车之间。
所述步骤1中，所述底块管片沿轴向放置于所述平板车上，即所述底块管片的弧面与所述平板车上端面相接触。
所述转角管片和所述顶块管片与所述底块管片的放置方向保持一致，即所述顶块管片沿轴向安放在所述提升式平板车上。
所述起吊装置安装在两个台车之间，且其移动范围为第一节台车前方至最后一节台车内，所述移动平台安装于所述台车上方。
所述喂片机位于第一节台车和盾构机本体之间。
所述步骤3中，当所述起吊装置运输最后一块转角管片至所述喂片机前方时，电瓶车即可驶离隧道。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：每次进入隧道内的管片数量为一整环管片，满足管片拼装的正常施工的需要，采用电瓶车带动多辆平板车的方式进行运输，将每块分块管片单独安置在平板车上，且考虑到矩形隧道管片拼装顺序，以盾构机前进方向排列，依次为底块管片、转角块管片和顶块管片的顺序运输，配合拼装流程，防止管片运输过程中相互干涉，合理的布置管片运输顺序，加快施工效率；
管片采用轴向安放的方式，减少了管片在隧道截面内的占用空间，使得管片能顺利的进入台车内部，有效解决底块管片由于尺寸长，不易顺利进入台车内部的问题，且不必增加台车之间的距离，也增加了隧道内可利用的空间；
根据矩形盾构机施工模式，在矩形盾构机拼装过程中，电瓶车不需要驶出隧道，也没有其他的设备进入隧道，因此电瓶车可以常驻在台车内部，管片安放在平板车上，存储在台车之间，当拼装时，依次通过起吊装置把管片运输至前方，减少了管片从平板上卸下的过程，提高了施工的效率，充分利用在台车之间空间储存管片，解决大尺寸管片的储存的问题。
附图说明
图1是现有的圆形盾构隧道内管片运输至台车内的示意图；
图2是现有的圆形盾构隧道内管片运输至台车前方的示意图；
图3是圆形盾构隧道内待安装管片运输至拼装机抓取位置的示意图；
图4是本发明矩形盾构隧道内管片运输至台车内的侧视图；
图5是图4的俯视图；
图6是图4中A-A的剖面图；
图7是矩形盾构隧道内喂片机的示意图；
图8是矩形盾构隧道内底块管片运输至台车前方以及顶块管片同步提升的示意图；
图9是矩形盾构隧道内底块管片旋转过程以及顶块管片旋转过程的示意图；
图10是矩形盾构隧道内底块管片运输至喂片机以及顶块管片运输至台车前方的示意图；
图11是图10中B-B的剖面图；
图12是图10中C-C的剖面图；
图13是矩形盾构隧道内底块管片运输至拼装机抓取位置以及起吊装置运行至台车内第一块转角块的上方的示意图；
图14是矩形盾构隧道内喂片机移动到第一节台车前方以及转角管片运输至喂片机前方的示意图；
图15是矩形盾构隧道内转角管片旋转以及运输至喂片机下部平台上的示意图；
图16是图15中D-D的剖面图；
图17是矩形盾构隧道内转角管片水平方向平移的示意图；
图18是矩形盾构隧道内转角管片运输至拼装机抓取位置以及起吊装置移动至台车内第二块转角块的上方的示意图；
图19是矩形盾构隧道内顶块管片运输至移动平台前方以及喂片机运行至移动平台前方的示意图；
图20是图19中E-E的剖面图；
图21是矩形盾构隧道内喂片机运行至上叉位于顶块管片正下方的示意图；
图22是矩形盾构隧道内喂片机上叉顶起管片的示意图；
图23是图22中F-F的剖面图；
图24是矩形盾构隧道内顶块管片运输至拼装机上方的抓取位置内的示意图。
图中：1-起吊设备，2-管片，3-土箱，4-现有技术中的电瓶车，5-台车，6-盾构机本体，7-现有技术中的拼装机，8-待安装管片，9-矩形盾构机，10-拼装机，11-喂片机，12-平板车，13-底块管片，14-转角管片，15-提升式平板车，16-电瓶车，17-第一节台车，18-起吊装置，19-移动平台，20-滑块，21-顶块管片，22-喂片机下部平台，23-喂片机上叉，24-喂片机提升立柱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
根据图4～图24所示，本发明提供一种矩形盾构隧道内管片的运输方法，所述矩形盾构隧道端部设置矩形盾构机9，隧道内部设置多个相连的台车5，在所述矩形盾构机9的盾尾内左右对称布置有两台拼装机10，所述拼装机10的拼装头抓取范围为所述拼装机10的正下方，所述矩形盾构隧道内部设置有管片运输设备，管片运输设备包括喂片机11、起吊装置18和移动平台19，所述移动平台19上设置滑块20，所述管片通过所述移动平台19和所述起吊装置18输送至所述喂片机11，并通过所述喂片机11运输至拼装机10抓取位置，包括以下步骤：
步骤1：将管片运输进入隧道
所述管片通过隧道内的电瓶车组进行运输，所述电瓶车组包括电瓶车16，及与所述电瓶车顺次连接的提升式平板车15和多个平板车12，所述电瓶车16位于隧道内远离所述矩形盾构机9的一端，所述管片包括底块管片13、转角管片14和顶块管片21，为满足管片的拼装顺序，所述底块管片13、所述转角管片14顺次放置在多个所述平板车12上，所述顶块管片21放置在所述提升式平板车15上，且所述底块管片13沿轴向放置于所述平板车12上，即所述底块管片13的弧面与所述平板车12上端面相接触，所述转角管片14和所述顶块管片21与所述底块管片13的放置方向保持一致，即所述顶块管片21也沿轴向安放在所述提升式平板车15上；
每次运输进入隧道的管片数量为一整环管片，即每次运输进入隧道的管片正好拼装成一个整环，且当所述底块管片13到达第一节台车17内，同时所述顶块管片21也位于所述台车5内部时，电瓶车16停止驻车；
步骤2：运输所述底块管片
步骤2.1：将隧道内的喂片机11运行至第一节台车17前方，将起吊装置18运行至所述底块管片13正上方；
步骤2.2：所述底块管片13通过所述起吊装置18运输至所述喂片机11的前方；
步骤2.3：所述底块管片13通过所述起吊装置18旋转90°；
步骤2.4：所述底块管片13通过所述起吊装置18运输至所述喂片机11下部平台上；
步骤2.5：所述底块管片13通过所述喂片机11下部平台沿水平方向移动；
步骤2.6：所述底块管片13通过所述喂片机11运输至拼装机10抓取位置内，通过两台拼装机10完成底块管片13的拼装，完成所述底块管片13的运输；
步骤3：运输所述转角管片
步骤3.1：将所述喂片机11继续运行至第一节台车17前方，将起吊装置18运行至第一块所述转角管片14正上方；
步骤3.2：所述转角管片14通过所述起吊装置18运输至所述喂片机11的前方；
步骤3.3：所述转角管片14通过所述起吊装置18旋转90°；
步骤3.4：所述转角管片14通过所述起吊装置18运输至所述喂片机11下部平台上；
步骤3.5：所述转角管片14通过所述喂片机11下部平台沿水平方向移动；
步骤3.6：所述转角管片14通过所述喂片机11运输至拼装机10抓取位置内，通过单台拼装机10完成转角管片14的拼装，完成第一块所述转角管片14的运输；
步骤3.7：将所述喂片机11继续运行至第一节台车17前方，将起吊装置18运行至第二块所述转角管片14正上方，重复所述步骤3.1～步骤3.6，完成其它转角管片14的运输，且当所述起吊装置18运输最后一块转角管片14至所述喂片机11前方时，电瓶车16即可驶离隧道；
步骤4：运输所述顶块管片
步骤4.1：调整所述提升式平板车15上升，将放置在其上的所述顶块管片21提升至台车移动平台19的上方；
步骤4.2：所述顶块管片21通过所述提升式平板车旋转90°；
步骤4.3：调整所述提升式平板车15下降，将放置在其上的所述顶块管片21安装在台车移动平台19的滑块20上方；
步骤4.4：所述顶块管片21通过所述滑块移动至第一节台车17处，将所述喂片机11运行至台车移动平台19的前方；
步骤4.5：在完成所述底块管片13和所述转角管片14的安装后，所述顶块管片21通过所述喂片机11运输至拼装机10抓取位置内，通过两台拼装机10完成顶块管片21的拼装，完成所述顶块管片21的运输；
所述喂片机11包括喂片机下部平台22、喂片机上叉23和喂片机提升立柱24，所述滑块20带动所述顶块管片21移动至移动平台19最前方，然后降低所述喂片机提升立柱24，使得所述喂片机11的高度低于所述顶块管片21的下端面，调整所述喂片机上叉23位于所述顶块管片21的正下方，提升所述喂片机提升立柱24，使得所述喂片机上叉23顶起所述顶块管片21，将所述顶块管片21安装于所述喂片机上叉23上；
步骤4.6：将所述喂片机11运输至第一节台车17前方，完成所有管片的运输。
进一步地，将所述底块管片13、转角管片14和顶块管片21安放在电瓶车组上，存储在台车5之间。
进一步地，所述起吊装置18安装在两个台车5之间，其移动范围为第一节台车17前方一段距离至最后一节台车5内，且其中第一节台车17前方一段距离的具体距离值是根据实际管片尺寸进行确定的，此距离可根据需要进行更改，以保证顺序进行底块管片的拼装，所述移动平台19安装于所述台车5上方。
进一步地，所述喂片机11位于第一节台车17和矩形盾构机9本体之间。
在上述步骤中，在所述起吊装置18把相应管片运送至所述喂片机11上后，在喂片机11将相应管片运输至拼装机10抓取位置的过程中，起吊装置18可直接运行至台车5内待安装管片位置，进行下一个管片的起吊作业，而在所述拼装机10抓取相应管片后，拼装机10进行管片拼装的过程中，所述喂片机11运行至第一节台车17前方，准备接收起吊装置18输送来的相应管片，并进行管片的输送，使得当一块管片拼装完成后，下一块管片可连续进行拼装，即在步骤2～步骤4中，多个步骤可以同步进行，具体地说，如图8可以看到，所述底块管片13通过起吊装置18运输至喂片机11前方，同时顶块管片21通过提升式板车15提升至移动平台19上方；如图9可以看到，底块管片13通过起吊装置18旋转90°，同时顶块管片21通过提升式板车15旋转90°；如图13可以看到，底块管片13通过喂片机11运输至拼装机10抓取位置内，通过两台拼装机10完成底块管片13的拼装，同时起吊装置18移动至台车5内第一块转角管片14的上方；如图14可以看到，拼装机10抓取底块管片13后，喂片机11运行至第一节台车17前方，同时转角管片14通过起吊装置18运输至喂片机11前方；如图18可以看到，转角管片14通过喂片机11运输至拼装机10抓取位置内，通过单台拼装机10完成转角管片14的拼装，同时起吊装置18移动至台车5内第二块转角块14的上方，减少了管片运输的时间，大大提高施工效率，实现管片的连续运输和拼装。
本发明提供一种矩形盾构隧道内管片的运输方法解决管片运输过程中存在的问题：
(一)管片运输进入隧道以及管片的存储
针对矩形大尺寸管片，是采用的电瓶车16带动多辆平板车12的方式进行运输，将每块分块管片单独安置在平板车12上，考虑到矩形隧道管片拼装顺序，以矩形盾构机9前进方向排列，依次为底块管片13、转角管片14和顶块管片21的顺序运输，即管片运输编组为：底块管片13、转角管片14、顶块管片21，且为了保证正常施工的需要，可以使每次进入隧道内的管片数量为一整环管片，其中底块管片13和转角管片14安放在平板车12上，顶块管片21安装在可提升式平板车15上，且考虑到其中底块管片13尺寸长，为了使其顺利进入台车5内部，需要将其轴向安放在平板车12上，为方便机械手批量作业，将转角管片14也以相同方向安放在平板车12上，将顶块管片21也沿轴向安放在可提升式平板车15上，当底块管片13到达第一节台车17内，同时顶块管片21也位于台车5内部时，将电瓶车16停止驻车，通过电瓶车16带动多辆平板车12，并合理布置不同管片的安放方向的方法，解决大尺寸管片运输进入隧道内的问题；
在矩形盾构机施工时，分为推进过程和拼装过程，推进过程中隧道内需要进入土箱来运输矩形盾构机9排出的渣土，而拼装过程中，矩形盾构机则需要运输管片完成拼装，可以看出，推进和拼装过程互不干涉，在盾构机拼装时，电瓶车16是可以常驻在台车5内部的，而由于拼装时，电瓶车16不需要驶出隧道，也没有其他的设备进入隧道，因此矩形管片可以直接安放在平板车12上，存储在台车5之间，当拼装时，依次通过起吊装置18把所需管片运输至作业区，减少了管片从平板车12上卸下的过程，提高了施工的效率，实现在台车2之间储存管片，解决大尺寸管片的储存的问题。
(二)管片运输至拼装机不同抓取位置
矩形盾构隧道内部设置的管片运输设备包括喂片机11、起吊装置18和移动平台19，所述移动平台19上设置滑块20，所述管片通过所述移动平台19和所述起吊装置18输送至所述喂片机11，并通过所述喂片机11运输至拼装机10抓取位置，将喂片机11设置于第一节台车17和矩形盾构机9本体之间，起吊装置18安装在台车2之间，起吊装置18负责将底块管片13、转角管片14从台车5内部运输到台车5前方，移动平台19负责运输顶块管片21至台车5前方。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。