一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備及其所用自衝刷系統的製作方法

2023-12-10 12:31:27 1

本發明涉及隧道施工的技術領域，特別是指一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備及其所用自衝刷系統。

背景技術：

隨著我國城市化進程的快速發展，科學合理的充分開發利用城市地下空間，是擴展城市容積，解決城市問題的重要手段。加之人們對環境保護的意識增強，非開挖技術在地下空間開發施工中起到越來越重要的作用和地位。泥水平衡頂管技術不用大量拆遷，不用開挖地面，地面無噪音、無塵土，而且全部採用自動化控制，工程進度較快，因此，是一種即可減少工程汙染，又可大幅度節約工程投資的施工技術。

現有的頂管機大多採用土壓平衡式和泥水平衡式，隨著施工的進行，掌子面的壓力會不斷變化，為了有效降低地表沉降，土壓倉或泥水倉需做到快速響應以及對倉內壓力的精確控制。同時現有的刀盤系統只能進行挖掘，不能對整個斷面進行衝刷，挖掘效率較低。因此一種能夠減少對地表擾動、有效降低地表沉降、響應快速、挖掘效率高的盾構頂管機設備亟待被提出。

技術實現要素：

本發明提出一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備及其所用自衝刷系統，解決了現有技術中盾構頂管機設備造成地表沉降較大、壓力平衡響應速度較慢、挖掘效率較低的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備，包括支撐整個設備的護盾盾體、前端的自衝刷刀盤、相鄰於自衝刷刀盤後部的驅動系統，護盾盾體包括前盾和尾盾，前盾通過糾偏油缸與尾盾相連，尾盾後端與管片連接，在盾體內設有泥水循環系統，自衝刷刀盤與前隔板之間形成泥水倉，前隔板與後隔板間形成高壓空氣倉，高壓空氣倉下部與泥水倉下部相通，通過對高壓空氣倉內空氣壓力控制，實現泥水倉內泥水與掌子面壓力平衡；自衝刷刀盤中設有自衝刷系統，驅動系統中設有雙通道分離流體系統。

所述的自衝刷系統包括刀盤輻條衝刷口、刀盤中心衝刷口、刀盤輻條衝刷管路以及刀盤衝刷橡膠噴口，刀盤中心衝刷口位於刀盤中心並與刀盤衝刷橡膠噴口相連，刀盤輻條衝刷口位於刀盤輻條上並與刀盤輻條衝刷管路相連。

所述自衝刷系統與雙通道分離流體系統連接，雙通道分離流體系統包括位於驅動裝置末端的流體迴轉塊轉子、流體迴轉塊定子、空心主軸及位於主軸內的中心管，流體迴轉塊定子通過流體迴轉塊限位杆及限位擋杆固定，流體迴轉塊轉子通過連接法蘭與空心主軸連接，流體迴轉塊定子內孔開設兩個導流環槽，流體迴轉塊轉子內設計有兩個分別於兩個導流環槽連接的衝刷管孔，兩個衝刷管孔分別與驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道和驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道連接，驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道與刀盤中心衝刷口相連；驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道通過刀盤上的刀盤輻條衝刷管路與刀盤輻條衝刷口連接。

所述的泥水倉和高壓空氣倉通過下部閥門相連，閘門開啟時實現空氣輔助泥水平衡掘進，閥門關閉時實現泥水平衡掘進，泥水倉和高壓空氣倉均可獨立通過出漿管與泥水循環系統相連。

所述的高壓空氣倉內設有排漿系統，排漿系統包括出漿口衝刷管路、液壓式破碎機、濾柵、出漿管，液壓式破碎機設在出漿管管口位置，出漿管管口處設有濾柵；後隔板上部設有高壓空氣口；泥水倉連接有全斷面泥水衝刷管路。

所述的後隔板上設有物料口。

所述的護盾盾體和管片為矩形截面，所述的自衝刷刀盤包括三個前部小刀盤和三個後部小刀盤，前部小刀盤成倒品字形排列，後部小刀盤成品字形排列。

一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備用自衝刷系統，所述的自衝刷系統包括刀盤輻條衝刷口、刀盤中心衝刷口、刀盤輻條衝刷管路以及刀盤衝刷橡膠噴口，刀盤中心衝刷口位於刀盤中心並與刀盤衝刷橡膠噴口相連，刀盤輻條衝刷口位於刀盤輻條上並與刀盤輻條衝刷管路相連，所述自衝刷系統與雙通道分離流體系統連接，雙通道分離流體系統包括位於驅動裝置末端的流體迴轉塊轉子、流體迴轉塊定子、空心主軸及位於主軸內的中心管，流體迴轉塊定子通過流體迴轉塊限位杆及限位擋杆固定，流體迴轉塊轉子通過連接法蘭與空心主軸連接，流體迴轉塊定子內孔開設兩個導流環槽，流體迴轉塊轉子內設計有兩個分別與兩個導流環槽連接的衝刷管孔，兩個衝刷管孔分別與驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道和驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道連接，驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道與刀盤中心衝刷口相連；驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道通過刀盤上的刀盤輻條衝刷管路與刀盤輻條衝刷口連接。

本發明具有以下有益效果：在泥水平衡的基礎上設計了一種可切換的氣壓輔助泥水平衡方式，可以有效提高壓力平衡倉的響應速度，減小對地層的擾動，適用性更強。此外，本發明設計了一種新型刀盤衝刷系統，提高掘進施工效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備總圖。

圖2為一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備後隔板右視圖。

圖3為一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備高壓空氣倉工作視圖。

圖4為一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備刀盤布局圖。

圖5為一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備刀盤與驅動結構圖。

圖6為圖5中A處放大圖。

圖7為圖6中B處放大圖。

圖8為圖6中C處放大圖。

圖9為一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備總體裝配圖。

其中：其中1-自衝刷刀盤；2-泥水倉；3-高壓空氣倉；4-前盾；5-尾盾；6-全斷面泥水衝刷管路；7-出漿口衝刷管路；8-驅動系統；9-高壓空氣口；10-物料口；11-液壓式破碎機；12-濾柵；13-出漿管；14-糾偏油缸；15-高壓空氣；16-高壓泥漿；17-矩形護盾；18-管片；101-刀盤中心衝刷口；102-刀盤輻條衝刷管路；103-刀盤輻條衝刷口；104-刀盤衝刷橡膠噴口；105-空心軸；401-前隔板；402-後隔板；801-驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道；802-刀盤中心衝刷入口；803-刀盤輻條衝刷入口；804-流體迴轉塊定子；805-流體迴轉塊轉子；806-流體迴轉塊限位杆；807-限位檔杆；808-連接法蘭；809-主軸；810-油封骨架；811-主軸透蓋；812-導流環槽；813-主軸周邊管孔；814-中心管；815-軸端封塊；816-驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例1

如圖1~9所示，本發明提出一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備，包括支撐整個設備的護盾盾體17、前端的自衝刷刀盤1、相鄰於自衝刷刀盤1後部的驅動系統8，護盾盾體17包括前盾4和尾盾5，前盾4通過糾偏油缸14與尾盾5相連，尾盾5後端與管片18連接，在盾體內設有泥水循環系統，自衝刷刀盤1與前隔板401之間形成泥水倉2，前隔板401與後隔板402間形成高壓空氣倉3，高壓空氣倉3下部與泥水倉2下部相通，通過對高壓空氣倉3內空氣壓力控制，實現泥水倉2內泥水與掌子面壓力平衡；自衝刷刀盤1中設有自衝刷系統，驅動系統8中設有雙通道分離流體系統。

所述的自衝刷系統包括刀盤輻條衝刷口103、刀盤中心衝刷口101、刀盤輻條衝刷管路102以及刀盤衝刷橡膠噴口104，刀盤中心衝刷口101位於刀盤中心並與刀盤衝刷橡膠噴口104相連，刀盤輻條衝刷口103位於刀盤輻條上並與刀盤輻條衝刷管路102相連。

所述自衝刷系統與雙通道分離流體系統連接，雙通道分離流體系統包括位於驅動裝置末端的流體迴轉塊轉子805、流體迴轉塊定子804、空心主軸809及位於主軸內的中心管814，流體迴轉塊定子804通過流體迴轉塊限位杆806及限位擋杆807固定，流體迴轉塊轉子805通過連接法蘭808與空心主軸809連接，流體迴轉塊定子804內孔開設兩個導流環槽812，流體迴轉塊轉子805內設計有兩個分別於兩個導流環槽812連接的衝刷管孔，兩個衝刷管孔分別與驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道801和驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道816連接，驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道801與刀盤中心衝刷口101相連；驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道816通過刀盤上的刀盤輻條衝刷管路102與刀盤輻條衝刷口103連接。

所述的泥水倉2和高壓空氣倉3通過下部閥門相連，閘門開啟時實現空氣輔助泥水平衡掘進，閥門關閉時實現泥水平衡掘進，泥水倉2和高壓空氣倉3均可獨立通過出漿管13與泥水循環系統相連。

所述的高壓空氣倉3內設有排漿系統，排漿系統包括出漿口衝刷管路7、液壓式破碎機11、濾柵12、出漿管13，液壓式破碎機11設在出漿管13管口位置，出漿管13管口處設有濾柵12；後隔板402上部設有高壓空氣口9；泥水倉2連接有全斷面泥水衝刷管路6。

所述的後隔板402上設有物料口10，便於特殊情況下異物清理以及作為人員進倉功用。

所述的護盾盾體17和管片18為矩形截面，所述的自衝刷刀盤1包括三個前部小刀盤和三個後部小刀盤，前部小刀盤成倒品字形排列，後部小刀盤成品字形排列。

一種泥水平衡矩形盾構頂管機設備用自衝刷系統，所述的自衝刷系統包括刀盤輻條衝刷口103、刀盤中心衝刷口101、刀盤輻條衝刷管路102以及刀盤衝刷橡膠噴口104，刀盤中心衝刷口101位於刀盤中心並與刀盤衝刷橡膠噴口104相連，刀盤輻條衝刷口103位於刀盤輻條上並與刀盤輻條衝刷管路102相連，所述自衝刷系統與雙通道分離流體系統連接，雙通道分離流體系統包括位於驅動裝置末端的流體迴轉塊轉子805、流體迴轉塊定子804、空心主軸809及位於主軸內的中心管814，流體迴轉塊定子804通過流體迴轉塊限位杆806及限位擋杆807固定，流體迴轉塊轉子805通過連接法蘭808與空心主軸809連接，流體迴轉塊定子804內孔開設兩個導流環槽812，流體迴轉塊轉子805內設計有兩個分別與兩個導流環槽812連接的衝刷管孔，兩個衝刷管孔分別與驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道801和驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道816連接，驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道801與刀盤中心衝刷口101相連；驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道816通過刀盤上的刀盤輻條衝刷管路102與刀盤輻條衝刷口103連接。

本實施例的工作原理：自衝刷刀盤1在驅動系統8的電機帶動下進行挖掘，當泥水倉2和高壓空氣倉3之間的閥門打開時，部分高壓泥漿16進入高壓空氣倉3，通過高壓空氣倉3中的高壓空氣15提供的壓力平衡掌子面的壓力，可以實現高壓空氣輔助泥水平衡的模式進行掘進，起到壓力快速響應、精確控制的目的；在濾柵12發生堵塞時，通過液壓式破碎機11進行擠壓並通過漿口衝刷管路7進行衝刷，當石塊過大無法破碎，打開物料口10將石塊取出，並可通過物料口10對挖掘工作進行觀察。

刀盤自衝刷系統的衝刷流體通過刀盤中心衝刷入口802，經過流體迴轉塊定子804內孔的其中一個導流環槽812，進入到流體迴轉塊轉子805中的其中一個衝刷管孔，與驅動主軸刀盤中心衝刷流體通道801連接，經過空心軸105的中間孔、刀盤中心衝刷口101，對刀盤中心進行衝刷，組成刀盤中心衝刷系統。此外，衝刷流體通過刀盤輻條衝刷入口803，經過流體迴轉塊定子804內孔的另一個導流環槽812，進入到流體迴轉塊轉子805中的另一個衝刷管孔，進入到驅動主軸刀盤輻條衝刷流體通道816，通過主軸周邊管孔813、刀盤輻條衝刷管路102輸送到刀盤輻條衝刷口103，對刀盤輻條進行衝刷，組成刀盤輻條衝刷系統。雙通道分離流體系統之間互不幹涉，提高了施工效率。限位檔杆807與主軸透蓋811固定連接，主軸透蓋811內設有油封骨架810進行密封，中心管814與空心軸105的連接處設有軸端封塊815進行密封。

實施例2

與實施例1基本相同，不同點在於：

關閉泥水倉2和高壓空氣倉3之間的閥門及高壓空氣倉3的出漿管13的閥門，關閉高壓出氣口9，打開泥水倉2的出漿管13的閥門，高壓空氣倉3停止作業，泥漿直接由泥水倉出漿管排入泥水循環系統，此時該發明使用泥水平衡模式掘進。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。