專利名稱：自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，屬于非開(kāi)挖地下管道
鋪設(shè)施工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前應(yīng)用廣泛的非開(kāi)挖施工技術(shù)，諸如盾構(gòu)法和頂管法，已經(jīng)暴露出了一些局限 和不足，例如推進(jìn)長(zhǎng)度的限制和轉(zhuǎn)彎靈活性等問(wèn)題，這些局限使得城市地下管網(wǎng)建設(shè)和地 下空間開(kāi)發(fā)越發(fā)困難。自行走式隧管道施工技術(shù)及相應(yīng)的掘進(jìn)設(shè)備的出現(xiàn)，便克服了這些 困難。 隧管道掘進(jìn)機(jī)自行走的原理是利用設(shè)置在掘進(jìn)機(jī)外部周向的多圈增阻塊向周圍
土體撐緊并嵌入土體中。多圈增阻塊與土體的相互作用結(jié)果提供了機(jī)體前進(jìn)推力所需的軸
向反力，成為一種全新的不同于目前頂管和盾構(gòu)施工技術(shù)的可在土中空間急曲線自行走隧
管道施工技術(shù)。但是目前國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有關(guān)于增阻塊的理論研究和實(shí)踐成果。 該項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)明，將變目前隧道頂管施工過(guò)程中，對(duì)管道前進(jìn)起阻礙作用的管
與土之間的摩擦力，為積極發(fā)揮與利用的頂進(jìn)反作用力，并可實(shí)現(xiàn)土中急曲線自驅(qū)動(dòng)式行
走；變目前盾構(gòu)施工過(guò)程中，依賴已安裝的盾構(gòu)襯砌管片提供反力，為由土體與掘進(jìn)機(jī)管體
外周人為的增阻力提供反力。因此具有地下長(zhǎng)距離和小半徑曲線的施工特點(diǎn)。其發(fā)展前景
是在配以自動(dòng)控制和現(xiàn)有成熟應(yīng)用的刀盤掘進(jìn)出土技術(shù)后，成為一種新型的土體中地下機(jī)
器人式隧道掘進(jìn)機(jī)。 該增阻塊的形式是在掘進(jìn)機(jī)每節(jié)筒體外周布置K(K > 1)環(huán)，每環(huán)布置M(M > 1) 塊增阻部件，每塊增阻部件上布置有N(N^ 1)塊增阻塊。同時(shí)在增阻部件與筒體之間布置 塊數(shù)^增阻部件環(huán)數(shù)的撐起裝置，撐起裝置的撐起方法包括氣壓、液壓、千斤頂、機(jī)械方法， 將各環(huán)增阻部件分別或同時(shí)撐起，與周圍土體緊密接觸，為掘進(jìn)機(jī)前行提供必需的反力。其 缺陷是不適用于淤泥性土質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，它增加了掘進(jìn)機(jī)與土 體之間的阻力，從而為隧管道掘進(jìn)技術(shù)提供掘進(jìn)機(jī)前行所需的支撐反力。該形式是在掘進(jìn) 機(jī)每節(jié)筒體外周布置N(N^ 1)環(huán)，每環(huán)布置若干塊增阻部件(根據(jù)掘進(jìn)機(jī)筒壁直徑大小和 增阻部件的形狀大小決定每環(huán)增阻部件數(shù)目)，每塊增阻部件上布置有N塊增阻塊，增阻塊 的形狀可為多邊形、圓形、顆粒狀、楔形、柱狀。同時(shí)在增阻部件與筒體之間布置環(huán)數(shù)同增阻 部件環(huán)數(shù)相同的撐起裝置，包括氣壓、液壓、千斤頂?shù)姆椒?，將各環(huán)增阻部件分別或同時(shí)撐 起(撐起的增阻環(huán)形式可為整體形和分體形)，與周圍土體緊密接觸，為掘進(jìn)機(jī)前行提供必 需的反力。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下在掘進(jìn)機(jī)每節(jié)筒體外周都加工 有K個(gè)結(jié)構(gòu)相同的環(huán)形槽，所述K的取值范圍大于等于1 ，在每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)都布置有結(jié)構(gòu)相同的增阻環(huán)。增阻環(huán)由增阻部件沿筒體圓周搭接而成，增阻部件包括一底板、固定在底板側(cè) 面的搭接板、固定在底板表面的增阻塊，在底板的一端固定有軸，在筒體外壁的環(huán)形槽內(nèi)固 定有掛鉤，增阻部件的軸放置在掛鉤內(nèi)并能夠在掛鉤內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)增阻部件 沿筒體的徑向向外作轉(zhuǎn)動(dòng)，每環(huán)增阻裝置的各增阻部件之間通過(guò)底板和搭接板之間進(jìn)行搭 接，在增阻環(huán)和筒體之間布置有撐起裝置。 所述的增阻塊的形狀為多邊形、圓形、顆粒狀、楔形或柱狀。 所述的環(huán)形槽在掘進(jìn)機(jī)軸線上布置有K環(huán)，K的取值范圍大于等于1。 所述的搭接板的材料為橡膠或聚氨酯。 每環(huán)布置M(M > 1)塊增阻部件(根據(jù)掘進(jìn)機(jī)筒壁直徑大小和增阻部件的形狀大 小決定每環(huán)增阻部件數(shù)目)。 增阻環(huán)和筒體之間布置有氣壓裝置，所述的氣壓裝置為N(N > 1)個(gè)弧形帶，通過(guò)
對(duì)帶內(nèi)進(jìn)行充排氣(或液)體來(lái)控制增阻環(huán)的運(yùn)動(dòng)；也可以在每個(gè)增阻部件和筒體之間布
置N(N^ 1)個(gè)液壓裝置或千斤頂裝置，進(jìn)而使增阻塊與周圍土體緊密接觸。 根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，采用增阻部件后的自行走掘進(jìn)機(jī)，其自行走機(jī)理為在切
入土層的掘進(jìn)機(jī)上，向筒體外側(cè)圓周上的撐起裝置施加液體或氣體壓力或機(jī)械力后頂起增
阻部件，使增阻部件與土層緊密接觸形成頂進(jìn)反作用力，同時(shí)通過(guò)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部液壓缸組的
推力，共同推進(jìn)掘進(jìn)機(jī)在土層中向前推進(jìn)，其步驟依次如下 1)向位于掘進(jìn)機(jī)中節(jié)2和后節(jié)3上的各套撐起裝置4內(nèi)施加液體或氣體壓力或機(jī) 械力，或只向后節(jié)3上的各套撐起裝置4內(nèi)施加液體或氣體壓力或機(jī)械力，使增阻部件5與 土層7擠緊； 2)向聯(lián)結(jié)前節(jié)1和中節(jié)2的液壓缸組供壓，推動(dòng)掘進(jìn)機(jī)前節(jié)1向前切入土層7 ;
3)卸除前節(jié)1與中節(jié)2聯(lián)結(jié)的液壓缸組的頂進(jìn)推力； 4)放松中節(jié)2與土層7的各套撐起裝置內(nèi)的壓力，使增阻部件5與土層7的接觸 放松； 5)加大前節(jié)1與中節(jié)2聯(lián)結(jié)的液壓缸組的拉力，同時(shí)增加中節(jié)2與后節(jié)3聯(lián)結(jié)的 液壓缸組的頂進(jìn)推力，使中節(jié)2向前運(yùn)動(dòng)； 6)向中節(jié)2周邊上的各套撐起裝置4內(nèi)施加液體或氣體壓力，使增阻部件5與土 體7擠緊； 7)卸除中節(jié)2與后節(jié)3聯(lián)結(jié)液壓缸組的頂進(jìn)推力； 8)放松后節(jié)3與土層7的各套撐起裝置4的壓力，使增阻部件5與土層7的接觸 放松； 9)加大中節(jié)2與后節(jié)3聯(lián)結(jié)的液壓缸組的拉力，使后節(jié)3向前運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一次頂進(jìn) 距離； 10)重復(fù)上述步驟，使掘進(jìn)機(jī)在土層7中自行驅(qū)動(dòng)前進(jìn)，配合傳統(tǒng)挖土方法，在土 層7中形成一條通道13。 本發(fā)明所提供的掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，具有如下優(yōu)點(diǎn) 1)此發(fā)明制作工藝簡(jiǎn)單，推廣應(yīng)用較易，不但可以使自行走掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)在土中長(zhǎng) 距離行走掘進(jìn)的功能，還可配合其實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在需求旺盛的非開(kāi)挖技術(shù)中所沒(méi)有的曲線轉(zhuǎn)彎功 能，從而為隧管道建設(shè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益；
4
2)依靠氣壓、液壓或機(jī)械等方法實(shí)現(xiàn)增阻部件的撐起，使得施工方法具有便捷、高 效等優(yōu)點(diǎn)，給施工帶來(lái)安全、快捷，為新型自行走式隧管道掘進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用提供強(qiáng)有力 的支撐和保障。


圖1是增阻塊軸側(cè)立體結(jié)構(gòu)圖；
圖2是增阻塊平面結(jié)構(gòu)圖；
圖3是增阻塊立面剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖4是裝配有增阻塊的掘進(jìn)機(jī)筒體橫斷面剖面結(jié)構(gòu)圖；
圖5是裝配有增阻塊的掘進(jìn)機(jī)筒體縱斷面剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖中1、掘進(jìn)機(jī)前節(jié)；2、掘進(jìn)機(jī)中節(jié)；3、掘進(jìn)機(jī)后節(jié)；4、撐起裝置；5、增阻部件； 6、液壓缸組；7、土層；8、增阻塊；9、搭接板；10、轉(zhuǎn)軸；11、筒體；12、掛鉤；13、通道；Z向?yàn)榫?br> 進(jìn)機(jī)的前進(jìn)方向。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1 圖5對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 本實(shí)施例以掘進(jìn)機(jī)設(shè)置3節(jié)筒體，其中中節(jié)和后節(jié)分別加工3個(gè)環(huán)形槽(環(huán)形槽 的個(gè)數(shù)可以根據(jù)掘進(jìn)機(jī)筒壁直徑大小和增阻塊的形狀大小決定每環(huán)增阻塊數(shù)目)，每個(gè)環(huán) 形槽內(nèi)安裝一個(gè)增阻裝置，每個(gè)增阻裝置由14塊增阻部件沿筒體圓周搭接而成。每個(gè)增阻 部件都包括一底板、固定在底板側(cè)面的搭接板9、焊接在底板表面的增阻塊8，在底板的一 端固定有軸，在筒體外壁的環(huán)形槽內(nèi)固定有掛鉤12，增阻部件的軸放置在掛鉤12內(nèi)并能夠 在掛鉤內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)增阻部件5沿筒體的徑向向外作轉(zhuǎn)動(dòng)。
增阻塊的形狀可為多邊形、圓形、顆粒狀、楔形、柱狀，可以采用均勻和不均勻兩種 布置方式。 采用每個(gè)增阻部件的底板壓住相鄰一邊的增阻部件的搭接板的形式，組成整體增 阻環(huán)。 每個(gè)增阻環(huán)的各增阻部件之間通過(guò)底板和搭接板之間進(jìn)行搭接，搭接板的材料可 以為橡膠或聚氨酯。在增阻環(huán)和筒體之間布置有撐起裝置。撐起裝置包括氣壓裝置、液壓 裝置和機(jī)械裝置。其中氣壓裝置為在增阻環(huán)和筒體之間布置一環(huán)形帶，通過(guò)對(duì)帶內(nèi)進(jìn)行充 排氣來(lái)控制增阻環(huán)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而時(shí)增阻塊與周圍土體緊密接觸。也可以在每個(gè)增阻部件和 筒體之間布置一個(gè)液壓裝置，可以為油壓千斤頂?shù)?，?dāng)其中的一個(gè)油壓千斤頂啟動(dòng)撐起一 個(gè)增阻部件時(shí)，在搭接板的帶動(dòng)下所有的增阻部件會(huì)一起運(yùn)動(dòng)，也可以所有的油壓千斤頂 一起啟動(dòng)。 本實(shí)施例的制作方法如下 1)先按圖示形式制作增阻塊，銑削增阻部件5、增阻塊8、轉(zhuǎn)軸10，粘貼搭接板9，在 筒體外周每環(huán)增阻部件的位置上，安裝撐起裝置，然后在筒體外周撐起裝置的外側(cè)預(yù)留出 來(lái)的增阻塊凹槽中，放置第一塊增阻部件5，使增阻塊的轉(zhuǎn)軸IO套在筒壁外周預(yù)留的掛鉤 12上，第二件增阻部件搭接在第一塊增阻部件5的搭接板上，同時(shí)使增阻部件的轉(zhuǎn)軸10套 在筒壁外周預(yù)留的掛鉤12上。重復(fù)上述步驟，依次完成每節(jié)各環(huán)增阻部件的搭接和裝配；
2)向位于掘進(jìn)機(jī)中節(jié)2和后節(jié)3上的各套撐起裝置4內(nèi)施加液體或氣體壓力，使 增阻部件5與土層7擠緊，給聯(lián)結(jié)前節(jié)1和中節(jié)2的液壓缸組6供壓，推動(dòng)掘進(jìn)機(jī)前節(jié)1向 前切入土層7 ;卸除前節(jié)1與中節(jié)2聯(lián)結(jié)的液壓缸組6的頂進(jìn)推力，放松中節(jié)2與土層7的 各套撐起裝置內(nèi)的壓力，使增阻部件5與土層7的接觸放松；加大前節(jié)1與中節(jié)2聯(lián)結(jié)的液 壓缸組6的拉力，同時(shí)增加中節(jié)2與后節(jié)3聯(lián)結(jié)的液壓缸組的頂進(jìn)推力，使中節(jié)2向前運(yùn)動(dòng)； 向中節(jié)2周邊上的各套撐起裝置4內(nèi)施加液體或氣體壓力，使增阻部件5與土體7擠緊；卸 除中節(jié)2與后節(jié)3聯(lián)結(jié)液壓缸組6的頂進(jìn)推力，放松后節(jié)3與土層7的各套撐起裝置4的 壓力，使增阻部件5與土層7的接觸放松；加大中節(jié)2與后節(jié)3聯(lián)結(jié)的液壓缸組6的拉力， 使后節(jié)3向前運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一次頂進(jìn)距離；重復(fù)上述步驟，使掘進(jìn)機(jī)在土層7中自行驅(qū)動(dòng)前進(jìn)， 配合傳統(tǒng)挖土方法，在土層7中形成一條通道13。
權(quán)利要求
自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，其特征在于在掘進(jìn)機(jī)每節(jié)筒體的外周都加工有結(jié)構(gòu)相同的環(huán)形槽，在每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)都布置有結(jié)構(gòu)相同的增阻環(huán)；所述的增阻環(huán)由增阻部件沿筒體圓周搭接而成，所述的增阻部件包括一底板、固定在底板側(cè)面的搭接板、和固定在底板表面的增阻塊，在底板的一端固定有軸，在筒體外壁的環(huán)形槽內(nèi)固定有掛鉤，增阻部件的軸放置在掛鉤內(nèi)并能夠在掛鉤內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)增阻部件沿筒體的徑向向外作轉(zhuǎn)動(dòng)，每環(huán)增阻裝置的各增阻部件之間通過(guò)底板和搭接板之間進(jìn)行搭接，在增阻環(huán)和筒體之間布置有撐起裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，其特征在于所 述的增阻塊的斷面形狀為多邊形、圓形、顆粒狀、楔形或柱狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，其特征在于所 述的環(huán)形槽在掘進(jìn)機(jī)軸線上布置有K環(huán)，K的取值范圍大于等于1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，其特征在于每 環(huán)布置M塊增阻部件，M的取值范圍大于等于1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，其特征在于所 述的搭接板的材料為橡膠或聚氨酯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，其特征在于所 述的撐起裝置的撐起裝置包括氣壓裝置、液壓裝置或千斤頂裝置。
全文摘要
本發(fā)明是一種自行走隧管道掘進(jìn)機(jī)筒體外周的增阻部件，屬于非開(kāi)挖地下管道鋪設(shè)施工領(lǐng)域。本發(fā)明在掘進(jìn)機(jī)每節(jié)筒體的外周都加工有結(jié)構(gòu)相同的環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)都布置有結(jié)構(gòu)相同的增阻環(huán)。增阻環(huán)由增阻部件沿筒體圓周搭接而成，增阻部件包括一底板、固定在底板側(cè)面的搭接板和固定在底板表面的增阻塊，在底板的一端固定有軸，在筒體外壁的環(huán)形槽內(nèi)固定有掛鉤，增阻部件的軸放置在掛鉤內(nèi)并能夠在掛鉤內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，每環(huán)增阻裝置的各增阻部件之間通過(guò)底板和搭接板之間進(jìn)行搭接，在增阻環(huán)和筒體之間布置有撐起裝置。本發(fā)明不但可以使自行走掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)在土中長(zhǎng)距離行走掘進(jìn)的功能，還可配合其實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在需求旺盛的非開(kāi)挖技術(shù)中所沒(méi)有的曲線轉(zhuǎn)彎功能。
文檔編號(hào)E21D9/00GK101761342SQ20091024443
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者盧清國(guó) 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)