一種用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機的製作方法

2023-05-03 01:01:21 1

一種用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及隧道施工裝備技術領域，具體說是一種用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，包括盾體、刀盤機構、刀盤驅動機構和渣土輸送機構，所述刀盤機構包括同平面對稱布置的10個刀盤，且刀盤機構包括大刀盤、中型刀盤、小刀盤和微型刀盤，10個刀盤在同一平面內協同轉動且互不幹涉；盾體上部傾斜設置有超前注漿管，本實用新型的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，開挖刀盤在同一平面內，刀盤的獨特結構，使得掘進機對鵝卵石地層的適應性大大提高，同時掌子面得到有效支撐，避免了土體坍塌，可有效控制土體沉降，從而保證了工作人員的生命安全。
【專利說明】
一種用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機
技術領域
[0001]本實用新型涉及隧道施工裝備技術領域，具體說是一種用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機。【背景技術】
[0002]隨著經濟的發展，城市化進程逐漸加快，路面空間越來越小，地下隧道建設已經成為當前建築施工領域的一個新方向。矩形隧道掘進機具有空間利用率高、覆土淺和施工成本相對低廉的優點，其有效使用面積較圓形頂管增大20%以上。目前國內矩形隧道掘進機還局限於只適應淤、粘、粉、砂等軟土地層的常規矩形隧道掘進機，但在富水鵝卵石地層領域矩形隧道掘進機的應用還是空白。
[0003]鵝卵石地層穩定性差且含有細砂，流動性強，在隧道開挖時無法形成自然力拱，即掌子面不穩定，易發生坍塌現象。矩形隧道掘進機通常是由多個刀盤前後組合交叉排布，依靠前後刀盤開挖面的相互彌補，來儘可能的減少矩形區域的開挖盲區。但這種刀盤組合形式對土體的擾動較大，攪拌區域有限，渣土流動性差，因此只適用於地層相對穩定的工況下，在富水鵝卵石地層中，前後刀盤的開挖差為流沙的噴湧提供了空間，易引起土體坍塌。 簡單的刀盤同平面布置雖然可以對掌子面起到一定的支撐，但極端情況下鵝卵石地層流沙仍可經設備湧噴形成溶洞，該情況一旦發生該如何解決、沉降控制如何保障也是設備施工所需要面臨的問題。此外，刀盤同平面布置也會導致較大的開挖盲區，對該地層中富含的大尺寸鵝卵石的排出也提出了挑戰。
[0004]因此，如何實現富水鵝卵石地層矩形隧道非開挖施工的問題亟待解決，一種適用於富水鵝卵石地層的矩形隧道掘進裝備亟需被提供。【實用新型內容】
[0005]本實用新型的發明目的在於，克服目前現有鵝卵石地層矩形掘進機存在的對土體擾動大，攪拌區域有限，渣土流動性差，易引起土體坍塌的缺陷，從而實現一種刀盤在同一平面內，同時使掌子面得到有效支撐，避免了土體坍塌，對鵝卵石地層適應性較好的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機。
[0006]為實現上述發明目的，本實用新型的技術方案是:一種用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，包括起支撐作用的盾體、位於盾體前端的刀盤機構、刀盤機構後側的刀盤驅動機構和渣土輸送機構，所述盾體的截面為矩形，且盾體包括前盾、糾偏油缸和尾盾，所述前盾和尾盾通過糾偏油缸連接，所述刀盤機構包括同平面對稱布置的10個刀盤，且刀盤機構包括大刀盤、中型刀盤、小刀盤和微型刀盤，所述大刀盤為4個，且大刀盤位於開挖斷面的四角處;所述中型刀盤為2個，且中型刀盤位於開挖斷面的豎向中間上下側； 所述小刀盤為2個，且小刀盤位於開挖斷面橫向中心位置;微型刀盤為2個，且微型刀盤位於開挖斷面橫向中心最左側和最右側，10個刀盤在同一平面內協同轉動且互不幹涉，開挖率可達到88%以上；盾體上部傾斜設置有超前注漿管，當地層不穩定或者需要進倉處理問題時，超前注漿管注漿對周圍土體進行加固，形成管棚，可保證土倉工作人員的安全;所述超前注漿管採用分段銜接式結構，使用時再安裝最後一段延長管，不用時用封板封住前段注漿管，為盾體內部節省空間。
[0007]所述大刀盤、中型刀盤、小刀盤和微型刀盤均為輻條式刀盤，每個刀盤均包括四個刀梁，刀梁外端均設置大圓環，大圓環與四個刀梁連接，且大圓環均呈截錐形;所述大刀盤、 中型刀盤、小刀盤和微型刀盤的刀盤中心均設置有魚尾刀，所述刀梁上均設置有切刀和撕裂刀，大刀盤的每根刀梁上還設置有一把滾刀，上述四種刀盤的大圓環上圓周均布有4個撕裂刀作為保徑刀。
[0008]所述渣土輸送機構為帶狀螺旋輸送機，可使出渣量與切削量達到一種平衡狀態。
[0009]所述的前盾尾部和尾盾前部固定設置有限位塊，用於限制糾偏油缸行程，避免糾偏油缸在零行程時受到撞擊損壞。
[0010]所述大刀盤、中型刀盤、小刀盤和微型刀盤的背面均平行設置有4個攪拌區域不同的刀盤攪拌棒，可實現全斷面攪拌，刀盤系統轉動時對刀盤背後的土體進行攪拌，使注入的渣土改良劑與切削下來的土體進行充分混合，使土體具有良好的塑性、流動性和止水性，保證土體的順利排出。
[0011]所述前盾前端內側沿圓周方向設有一圈錐板，使前盾具有更高的強度和剛性，增強受力和抵抗變形的能力，此外錐板橫截面呈倒截錐形，有利於渣土流動。
[0012]本實用新型的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機的有益效果:
[0013]1.本實用新型的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，刀盤機構包括同平面對稱布置的10個刀盤，開挖刀盤在同一平面內，掌子面得到有效支撐，避免了土體坍塌，可有效控制沉降，從而保證了工作人員的生命安全。
[0014]2.本實用新型的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，刀盤上設置有撕裂刀和滾刀，使用撕裂刀可顯著增加土體的流動性，還可大大降低切刀的扭矩，增大切刀的切削效率，減少切刀的磨損;滾刀具有破巖的作用，當遇到大粒徑卵石時，滾刀在滾動力和推力的作用下，使卵石發生破碎，可有效實現對鵝卵石的破碎，對鵝卵石地層的適應性大大提尚。
[0015]3.本實用新型的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，渣土輸送機構為帶狀螺旋輸送機，且螺旋輸送機的數量為兩臺，螺旋輸送機能夠將大顆粒鵝卵石排出，實現流暢排渣。【附圖說明】

[0016]圖1是用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機的內部結構示意圖；
[0017]圖2是刀盤機構的刀盤分布結構示意圖；
[0018]圖3是刀盤攪拌棒攪拌區域結構示意圖；[〇〇19]圖4是大刀盤的結構示意圖；
[0020]圖5是圖4的A-A剖視結構示意圖；
[0021]圖6是圖1中B的放大結構示意圖。[〇〇22] 參見圖1-6:1-盾體，101-前盾，102-糾偏油缸，103-尾盾，104-限位塊，2-刀盤機構，201-大刀盤，202-中型刀盤，203-小刀盤，204-微型刀盤，205-刀梁，206-大圓環，207-魚尾刀，208-切刀，209-撕裂刀，210-滾刀，3-刀盤驅動機構，4-渣土輸送機構，5-超前注漿管， 6-刀盤攪拌棒，7-錐板。【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖並通過具體的實施方式對本實用新型的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機做更加詳細的描述。[〇〇24] 實施例:
[0025]本實用新型的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，包括起支撐作用的盾體1、位於盾體前端的刀盤機構2、刀盤機構2後側的刀盤驅動機構3和渣土輸送機構4,所述盾體1的截面為矩形，且盾體包括前盾101、糾偏油缸102和尾盾103,所述前盾101 和尾盾103通過糾偏油缸102連接，所述刀盤機構2包括同平面對稱布置的10個刀盤，且刀盤機構2包括大刀盤201、中型刀盤202、小刀盤203和微型刀盤204，所述大刀盤201為4個，且大刀盤201位於開挖斷面的四角處;所述中型刀盤202為2個，且中型刀盤202位於開挖斷面的豎向中間上下側;所述小刀盤203為2個，且小刀盤203位於開挖斷面橫向中心位置;微型刀盤204為2個，且微型刀盤204位於開挖斷面橫向中心最左側和最右側，上述10個刀盤在同一平面內協同轉動且互不幹涉；盾體1上部傾斜設置有超前注漿管5,當地層不穩定或者需要進倉處理問題時，超前注漿管5注漿對周圍土體進行加固，形成管棚，可保證土倉工作人員的安全;所述超前注漿管5採用分段銜接式結構，使用時再安裝最後一段延長管，不用時用封板封住前段注漿管，為盾體1內部節省空間。[〇〇26] 所述大刀盤201、中型刀盤202、小刀盤203和微型刀盤204均為輻條式刀盤，每個刀盤均包括四個刀梁205，刀梁205外端均設置大圓環206，大圓環206與四個刀梁205連接，且大圓環206均呈截錐形;所述大刀盤201、中型刀盤202、小刀盤203和微型刀盤204的刀盤中心均設置有魚尾刀207,所述刀梁上均設置有切刀208和撕裂刀209,大刀盤201的每根刀梁 205上還設置有一把滾刀210,上述四種刀盤的大圓環206上圓周均布有4個撕裂刀209作為保徑刀。[〇〇27]所述渣土輸送機構4為帶狀螺旋輸送機，可使出渣量與切削量達到一種平衡狀態。
[0028]所述的前盾101尾部和尾盾103前部固定設置有限位塊104,用於限制糾偏油缸102 行程，避免糾偏油缸102在零行程時受到撞擊損壞。[〇〇29] 所述大刀盤201、中型刀盤202、小刀盤203和微型刀盤204的背面均平行設置有4個攪拌區域不同的刀盤攪拌棒6，可實現全斷面攪拌，刀盤機構2轉動時對刀盤背後的土體進行攪拌，使注入的渣土改良劑與切削下來的土體進行充分混合，使土體具有良好的塑性、流動性和止水性，保證土體的順利排出。
[0030]所述前盾101前端內側沿圓周方向設有一圈錐板7,使前盾101具有更高的強度和剛性，增強受力和抵抗變形的能力，此外，錐板7橫截面呈倒截錐形，有利於渣土流動。
[0031]以上所述僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，並非用以限定本實用新型的範圍，任何本領域的技術人員在不脫離本實用新型構思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應屬於本實用新型保護的範圍。
【主權項】
1.一種用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，包括起支撐作用的盾 體、位於盾體前端的刀盤機構、刀盤機構後側的刀盤驅動機構和渣土輸送機構，所述盾體的 截面為矩形，且盾體包括前盾、糾偏油缸和尾盾，所述前盾和尾盾通過糾偏油缸連接，其特 徵在於:所述刀盤機構包括同平面對稱布置的10個刀盤，且刀盤機構包括大刀盤、中型刀 盤、小刀盤和微型刀盤，所述大刀盤為4個，且大刀盤位於開挖斷面的四角處;所述中型刀盤 為2個，且中型刀盤位於開挖斷面的豎向中間上下側;所述小刀盤為2個，且小刀盤位於開挖 斷面橫向中心位置;微型刀盤為2個，且微型刀盤位於開挖斷面橫向中心最左側和最右側， 10個刀盤在同一平面內協同轉動且互不幹涉;盾體上部傾斜設置有超前注漿管。2.根據權利要求1所述的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特 徵在於:所述大刀盤、中型刀盤、小刀盤和微型刀盤均為輻條式刀盤，每個刀盤均包括四個 刀梁，刀梁外端均設置大圓環，大圓環與四個刀梁連接，且大圓環均呈截錐形。3.根據權利要求2所述的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特 徵在於:所述大刀盤、中型刀盤、小刀盤和微型刀盤的刀盤中心均設置有魚尾刀，所述刀梁 上均設置有切刀和撕裂刀，大刀盤的每根刀梁上還設置有一把滾刀，上述四種刀盤的大圓 環上圓周均布有4個撕裂刀作為保徑刀。4.根據權利要求1所述的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特 徵在於:所述渣土輸送機構為帶狀螺旋輸送機。5.根據權利要求1所述的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特 徵在於:所述的前盾尾部和尾盾前部固定設置有限位塊，用於限制糾偏油缸行程。6.根據權利要求1所述的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特 徵在於:所述超前注漿管採用分段銜接式結構，使用時再安裝最後一段延長管，不用時用封 板封住前段注漿管。7.根據權利要求1所述的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特 徵在於:所述大刀盤、中型刀盤、小刀盤和微型刀盤的背面均平行設置有4個攪拌區域不同 的刀盤攪拌棒。8.根據權利要求1所述的用於富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特 徵在於:所述前盾前端內側沿圓周方向設有一圈錐板。
【文檔編號】E21D9/12GK205714206SQ201620602661
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】李建斌, 龔廷民, 範磊, 王小濤, 蔣鵬鵬, 孫國豔
【申請人】中鐵工程裝備集團有限公司