專利名稱：氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種隧道掘進施工專用工程機械，具體涉及一種氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機。
技術(shù)背景 隧道掘進機是隧道掘進施工的一種專用工程機械，現(xiàn)代隧道掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。目前國內(nèi)隧道掘進機施工應用技術(shù)大致可以分為三種地層，以上海、鄭州為主要代表的軟弱地層；以北京、廣州為主要代表的沙層、砂卵石地層及風化巖等軟硬不均地層；以重慶、青島、大連為代表的砂巖、板巖、花崗巖等硬巖地層。目前隧道掘進機開挖土體基本上以刀盤刀具為主要載體，在上述三種地層都有大量的施工案例。但在北京地層的施工中，存在諸多難點，主要體現(xiàn)在富含大漂石，刀盤切削困難，極易造成刀盤刀具的過快磨損，加大設備的換刀維修時間；提高設備的停機換刀時間及故障率，地質(zhì)穩(wěn)定性差，極易造成地層坍塌，不適于人工開挖；影響設備的正常掘進及施工管理，延緩了隧道的貫通時間及城市交通壓力。因此，如果能夠開發(fā)出一種新型的隧道掘進機，降低在富含大漂石的設備的故障率，進而降低設備的維修率，提高隧道掘進機的工作時間和工作效率，已是一個急需解決的問題。
實用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)中的不足，本實用新型提供了一種能夠很好的降低設備的故障率，提高設備的掘進效率，保障盾構(gòu)的工作時間和工作效率的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機。本實用新型的技術(shù)方案一種氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，包括圓筒形前盾、圓筒形中盾和圓筒形后盾組成的支撐外殼，設置在圓筒形中盾內(nèi)部的支架，以及驅(qū)動圓筒形中盾前進的推進系統(tǒng)；所述圓筒形前盾和圓筒形中盾對接處設置有支撐隔板，該支撐隔板分為前隔板和后隔板，前隔板位于圓筒形前盾和圓筒形中盾之間，后隔板位于圓筒形中盾內(nèi)部，所述前隔板和后隔板密封固定在一起形成密封裝置，該密封裝置的頂板上設置有通孔并安裝有可開閉的蓋；所述前隔板的兩側(cè)設置有安全通道，后隔板上部設置有門和/或觀察窗；在后隔板的前表面上固定有至少一臺挖掘機，在圓筒形前盾內(nèi)表面的上部設置有至少一個可以伸縮的插刀，同時在每個插刀上設置有可以展開和折疊的支撐擋板；所述圓筒形前盾底部設置有排渣口，在圓筒形前盾、圓筒形中盾和圓筒形后盾下部設置有貫穿的并傾斜向上的排渣輸送機。所述挖掘機包括一個外套筒和一個內(nèi)套筒，兩者套裝并能滑動配合；內(nèi)套筒內(nèi)側(cè)中部固定有頂座，外套筒后端內(nèi)壁設置有鉸接耳，伸縮油缸的一端鉸接在頂座上、另一端鉸接在鉸接耳上；所述頂座的前側(cè)面鉸接一個頂推油缸；挖掘機的挖掘頭通過四連桿機構(gòu)安裝在內(nèi)套筒前端，該四連桿機構(gòu)的前側(cè)兩個銷軸位于挖掘頭上、下側(cè)，四連桿的后側(cè)第一個銷軸設置在內(nèi)套筒前側(cè)外壁設置的固定板上，四連桿的后側(cè)第二個銷軸鉸接在所述頂推油缸活塞桿前端。所述挖掘機采用上下模式安裝在后隔板上，即將挖掘機的外套筒后端鉸接在后隔板上或者鉸接在后隔板設置的固定支架上，外套筒的前端鉸接一個或兩個上下拉動油缸，該上下拉動油缸另一段鉸接在后隔板上或者鉸接在后隔板設置的固定支架上。該方案適合多個挖掘機并列安裝，每個挖掘機進行上、下挖掘。所述挖掘機同時采用上下模式和左右模式安裝在后隔板上，即將挖掘機的外套筒后端鉸接在后隔板設置的活動支架上，外套筒的前端鉸接一個或兩個上下拉動油缸，該上下拉動油缸另一段鉸接在后隔板設置的活動支架上；所述活動支架的后端利用豎向轉(zhuǎn)軸安裝有一個豎向底座，該豎向底座固定在后隔板上；同時在挖掘機外套筒一側(cè)或兩側(cè)壁上安裝有左右拉動油缸。該方案適合一個挖掘機進行上、下、左、右擺動挖掘。挖掘機外套筒上端設置可以前后平移的鉆機裝置，該鉆機裝置的鉆機與外套筒之間通過油缸連接，鉆機與外套筒的接觸面通過導軌配合滑動。所述插刀包括插刀刀身、插刀油缸，其中插刀刀身后端的連接耳與插刀油缸前端的活塞桿絞接，插刀油缸后端通過銷軸絞接在后座上，該后座固定在圓筒形如盾內(nèi)壁后端；所述插刀前端設置有插刀頭。所述圓筒形前盾內(nèi)表面設置有刀槽，插刀刀身和插刀油缸位于所述刀槽內(nèi)，所述刀槽是在刀身兩側(cè)分別設置豎向支撐板，豎向支撐板上端固定在圓筒形前盾內(nèi)壁上，豎向支撐板下端設置有向內(nèi)翻折的支撐腳。所述支撐擋板為L形結(jié)構(gòu)，該L形擋板的一腳向上設置有前軸孔，L形擋板的另一腳鉸接一個油缸，該油缸后端設置有后軸孔；在插刀刀身的前后分別設置有前、后銷軸，所述前、后軸孔分別套裝固定在前、后銷軸上；L形擋板上固定有擋片。挖掘機下端設置有臨時支護裝置，該臨時支護裝置包括臨時支撐板和支護油缸，支護油缸一端通過豎向銷軸安裝在挖掘機外套管下端，另一端通過豎向銷軸與臨時支撐板連接。在圓筒形中盾內(nèi)的支架后端還設置有管片拼裝機。在前隔板下部設置有螺旋機換刮板機快速轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置是在前隔板上設置有排渣通道，該排渣通道端口為法蘭結(jié)構(gòu)，排渣輸送機外筒套裝在該排渣通道中后，將排渣輸送機外筒上的法蘭與排渣管道法蘭對接固定。所述推進系統(tǒng)為液壓驅(qū)動形式，該系統(tǒng)可實現(xiàn)速度控制和壓力控制，根據(jù)圓筒形盾構(gòu)周向布置，掘進過程中，根據(jù)測量的隧道設計軸線的指導，通過速度和壓力的調(diào)節(jié)，推動油缸伸出，達到盾構(gòu)前進的功能。有益效果本實用新型將隧道掘進機的土體開挖由現(xiàn)有的刀盤切削轉(zhuǎn)變?yōu)橥诰驒C開挖模式；支護模式由現(xiàn)有的刀盤支護轉(zhuǎn)變?yōu)椴宓都爸螕醢迥Ｊ健８鶕?jù)地質(zhì)穩(wěn)定性情況，可實現(xiàn)兩種掘進模式敞開掘進模式和氣壓平衡掘進模式。降低在富含大漂石的設備的故障率，進而降低設備的維修率，提高隧道掘進機的工作時間和工作效率。
圖I是本實用新型主機的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖2是圖I的A-A剖視圖；圖3是圖I的B-B剖意圖；圖4是圖I中挖掘機放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4挖掘機的不同挖掘狀態(tài)示意圖；圖6是插刀結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是支撐板折疊狀態(tài)示意圖；圖8是支撐板展開狀態(tài)示意圖。圖中符號說明I為支架，2為挖掘機，3為鉆機裝置，31為導軌座，32為鉆機，33為油缸,34為銷軸,35為鉆頭；4為支撐擋板,41為支撐擋板油缸,42為連接耳,43為銷軸,44 為擋片，45和46為前、后軸孔，5為插刀，51為插刀刀身，52為連接耳，53為銷軸，54為插刀油缸,55和56分別為前、后銷軸,6為前盾,61為銷軸,7為中盾,8為密封裝置,81為通孔，9為推進系統(tǒng)，10為盾尾,11為盾尾刷，12為止衆(zhòng)板,13為螺旋輸送機,14為管片拼裝機,15為臨時支護裝置，16為臨時支護裝置油缸，17為螺旋機換刮板機快速轉(zhuǎn)換裝置，18為鉸接油缸，19為安全通道，20為撥料器，21為觀察窗，22為門，23為排渣口。101為豎向轉(zhuǎn)軸，102為活動支架，103為下鉸接耳，104為上鉸接耳，105為前隔板，106為后隔板，107為豎向底座；108為豎向支撐板，109為支撐腳；201為外套筒，202為鉸接耳，203為內(nèi)套筒，204為伸縮油缸，205為銷軸，206為頂座，207為頂推油缸，208為銷軸，209為挖掘頭，210為四連桿機構(gòu)，211為四連桿后側(cè)第一個銷軸(固定銷軸)，212為四連桿后側(cè)第二個銷軸(推拉銷軸)，213和214分別為(位于挖掘頭上的)四連桿前側(cè)上、下銷軸，215為位于外套筒上的鉸接底座，216為銷軸，217為上下拉動油缸，218為銷軸，219為左右拉動油缸。
具體實施方式
實施例一參見圖I、圖2和圖3,該氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機包括圓筒形前盾
6、圓筒形中盾7和圓筒形后盾8組成的支撐外殼,圓筒形中盾7內(nèi)部的支架I，驅(qū)動圓筒形中盾前進的推進系統(tǒng)9等。其中，所述圓筒形前盾6和圓筒形中盾7對接處設置有支撐隔板，該支撐隔板分為前隔板105和后隔板106。前隔板105位于圓筒形前盾6和圓筒形中盾7之間，后隔板106位于圓筒形中盾內(nèi)部。所述前隔板105和后隔板106密封固定在一起形成密封裝置8，該密封裝置8的頂板上設置有通孔81并安裝有可開閉的蓋。所述前隔板105的兩側(cè)設置有安全通道19，后隔板106上部設置有觀察窗21和門22。在后隔板106的前表面上固定有一臺挖掘機2。參見圖4，挖掘機2包括一個外套筒201和一個內(nèi)套筒203，兩者套裝并能滑動配合。內(nèi)套筒203內(nèi)側(cè)中部固定有頂座206。外套筒201后端內(nèi)壁設置有鉸接耳202。伸縮油缸204的一端鉸接在頂座206上、另一端鉸接在鉸接耳202上。伸縮油缸204工作可驅(qū)動內(nèi)套筒在外套筒中伸縮平移。內(nèi)套筒內(nèi)的頂座206前面通過一個銷軸208鉸接有一個頂推油缸207。挖掘機2的挖掘頭209通過四連桿機構(gòu)210安裝在內(nèi)套筒前端。安裝關(guān)系為四連桿機構(gòu)的前側(cè)兩個銷軸213和214分別位于挖掘頭209的上、下側(cè)。四連桿的后側(cè)第一個銷軸211設置在內(nèi)套筒203前側(cè)外壁設置的固定板上。四連桿的后側(cè)第二個銷軸212鉸接在所述頂推油缸活塞桿前端。圖4和圖5中，挖掘機2同時采用上下模式和左右模式安裝在后隔板上。具體結(jié)構(gòu)是在后隔板的前表面上設置一個活動支架，該活動支架的后端通過豎向轉(zhuǎn)軸安裝在豎向底座上，該豎向底座固定在后隔板上。該活動支架的前側(cè)分別設置有上鉸接耳104和下鉸接耳103。挖掘機2的外套筒201后端外側(cè)壁上設置有交接底座215，該交接底座215與所述下鉸接耳103通過銷軸216安裝在一起。外套筒201的前端與所述上鉸接耳104之間連接有上下拉動油缸。同時在挖掘機外套筒一側(cè)或兩側(cè)壁上安裝有左右拉動油缸。該方案適合一個挖掘機進行上、下、左、右擺動挖掘。挖掘機2外套筒上端設置可以前后平移的鉆機裝置，該鉆機裝置的鉆機32與外套筒201之間通過油缸33連接。鉆機32與外套筒21的接觸面通過導軌配合滑動，標號31為導軌座。參見圖2和圖6,在圓筒形前盾6的內(nèi)表面上部,沿內(nèi)表面圓周設置有多個可以伸 縮的插刀5。所述插刀5包括插刀刀身51、插刀油缸54。所述圓筒形前盾6的內(nèi)表面設置有刀槽，插刀刀身51和插刀油缸54位于所述刀槽內(nèi)。所述刀槽是在刀身兩側(cè)分別設置豎向支撐板108，豎向支撐板108上端固定在圓筒形前盾6內(nèi)壁上，豎向支撐板108下端設置有向內(nèi)翻折的支撐腳109。插刀刀身51后端的連接耳52與插刀油缸54前端的活塞桿通過銷軸53鉸接在一起，插刀油缸54后端通過銷軸61絞接在后座上，該后座固定在圓筒形如盾6的內(nèi)壁后端。所述插刀前端設置有插刀頭。參見圖6、圖7和圖8，在每個插刀5上設置有可以展開和折疊的支撐擋板4。具體結(jié)構(gòu)是所述支撐擋板為L形結(jié)構(gòu)，該L形擋板的一腳向上設置有前軸孔45，L形擋板的另一腳設置連接耳42，油缸41的前端通過銷軸43鉸接在該連接耳42上，該油缸41后端設置有后軸孔46。在插刀刀身51的前后分別設置有前銷軸55和后銷軸56后銷軸,所述前軸孔45和后軸孔46分別套裝固定在前銷軸55和后銷軸56上。L形擋板上固定有擋片44。所述圓筒形前盾6的底部設置有排渣口 23，排渣口 23兩側(cè)設置有撥料器20。在圓筒形前盾6、圓筒形中盾7和圓筒形后盾8的下部設置有貫穿的并傾斜向上的排渣輸送機，圖I中的排洛輸送機為螺旋輸送機13。另外，在前隔板105下部設置有螺旋機換刮板機快速轉(zhuǎn)換裝置17，該轉(zhuǎn)換裝置17是在前隔板上設置有排渣通道，該排渣通道端口為法蘭結(jié)構(gòu)，排渣輸送機外筒套裝在該排渣通道中后，將排渣輸送機外筒上的法蘭與排渣管道法蘭對接固定。挖掘機2下端設置有臨時支護裝置15，該臨時支護裝置包括臨時支撐板和支護油缸16,支護油缸一端通過豎向銷軸安裝在挖掘機外套管下端,另一端通過豎向銷軸與臨時支撐板連接。在圓筒形中盾內(nèi)的支架后端還設置有管片拼裝機14。所述推進系統(tǒng)為液壓驅(qū)動形式，該系統(tǒng)可實現(xiàn)速度控制和壓力控制，根據(jù)圓筒形盾構(gòu)周向布置，掘進過程中，根據(jù)測量的隧道設計軸線的指導，通過速度和壓力的調(diào)節(jié)，推動油缸伸出，達到盾構(gòu)前進的功能。實施例二 附圖未畫，可參考圖4，內(nèi)容與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是所述挖掘機僅采用上下模式安裝在后隔板上，即將挖掘機的外套筒后端鉸接在后隔板上或者鉸接在后隔板設置的固定支架上，外套筒的前端鉸接一個或兩個上下拉動油缸，該上下拉動油缸另一段鉸接在后隔板上或者鉸接在后隔板設置的固定支架上。該方案適合多個挖掘機并列安裝，每個挖掘機進行上、 下挖掘。
權(quán)利要求1.一種氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，包括圓筒形前盾、圓筒形中盾和圓筒形后盾組成的支撐外殼，設置在圓筒形中盾內(nèi)部的支架，以及驅(qū)動圓筒形中盾前進的推進系統(tǒng)；其特征是所述圓筒形前盾和圓筒形中盾對接處設置有支撐隔板，該支撐隔板分為前隔板和后隔板，前隔板位于圓筒形前盾和圓筒形中盾之間，后隔板位于圓筒形中盾內(nèi)部，所述前隔板和后隔板密封固定在一起形成密封裝置，該密封裝置的頂板上設置有通孔并安裝有可開閉的蓋；所述前隔板的兩側(cè)設置有安全通道，后隔板上部設置有門和/或觀察窗；在后隔板的前表面上固定有至少一臺挖掘機，在圓筒形前盾內(nèi)表面的上部設置有至少一個可以伸縮的插刀，同時在每個插刀上設置有可以展開和折疊的支撐擋板；在圓筒形前盾底部設置有排渣口，所述圓筒形前盾、圓筒形中盾和圓筒形后盾下部設置有貫穿的并傾斜向上的排渣輸送機。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，其特征是所述挖掘機包括一個外套筒和一個內(nèi)套筒，兩者套裝并能滑動配合；內(nèi)套筒內(nèi)側(cè)中部固定有頂座，外套筒后端內(nèi)壁設置有鉸接耳，伸縮油缸的一端鉸接在頂座上、另一端鉸接在鉸接耳上；所述頂座的前側(cè)面鉸接一個頂推油缸；挖掘機的挖掘頭通過四連桿機構(gòu)安裝在內(nèi)套筒前端，該四連桿機構(gòu)的前側(cè)兩個銷軸位于挖掘頭上、下側(cè)，四連桿的后側(cè)第一個銷軸設置在內(nèi)套筒前側(cè)外壁設置的固定板上，四連桿的后側(cè)第二個銷軸鉸接在所述頂推油缸活塞桿前端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，其特征是所述挖掘機采用上下模式安裝在后隔板上，即將挖掘機的外套筒后端鉸接在后隔板上或者鉸接在后隔板設置的固定支架上，外套筒的前端鉸接一個或兩個上下拉動油缸，該上下拉動油缸另一段鉸接在后隔板上或者鉸接在后隔板設置的固定支架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，其特征是所述挖掘機同時采用上下模式和左右模式安裝在后隔板上，即將挖掘機的外套筒后端鉸接在后隔板設置的活動支架上，外套筒的前端鉸接一個或兩個上下拉動油缸，該上下拉動油缸另一段鉸接在后隔板設置的活動支架上；所述活動支架的后端利用豎向轉(zhuǎn)軸安裝有一個豎向底座，該豎向底座固定在后隔板上；同時在挖掘機外套筒一側(cè)或兩側(cè)壁上安裝有左右拉動油缸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，其特征是挖掘機外套筒上端設置可以前后平移的鉆機裝置，該鉆機裝置的鉆機與外套筒之間通過油缸連接，鉆機與外套筒的接觸面通過導軌配合滑動。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，其特征是所述插刀包括插刀刀身、插刀油缸，其中插刀刀身后端的連接耳與插刀油缸前端的活塞桿鉸接，插刀油缸后端通過銷軸鉸接在后座上，該后座固定在圓筒形前盾內(nèi)壁后端；所述插刀前端設置有插刀頭；所述圓筒形前盾內(nèi)表面設置有刀槽，插刀刀身和插刀油缸位于所述刀槽內(nèi)，所述刀槽是在刀身兩側(cè)分別設置豎向支撐板，豎向支撐板上端固定在圓筒形前盾內(nèi)壁上，豎向支撐板下端設置有向內(nèi)翻折的支撐腳。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，其特征是所述支撐擋板為L形結(jié)構(gòu)，該L形擋板的一腳向上設置有前軸孔，L形擋板的另一腳鉸接一個油缸，該油缸后端設置有后軸孔；在插刀刀身的前后分別設置有前、后銷軸，所述前、后軸孔分別套裝固定在前、后銷軸上山形擋板上固定有擋片。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，其特征是挖掘機下端設置有臨時支護裝置，該臨時支護裝置包括臨時支撐板和支護油缸，支護油缸一端通過豎向銷軸安裝在挖掘機外套管下端，另一端通過豎向銷軸與臨時支撐板連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，其特征是在圓筒形中盾內(nèi)的支架后端還設置有管片拼裝機。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，其特征是在前隔板下部設置有螺旋機換刮板機快速轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置是在前隔板上設置有排渣通道，該排渣通道端口為法蘭結(jié)構(gòu)，排渣輸送機外筒套裝在該排渣通道中后，將排渣輸送機外筒上的法蘭與排渣管道法蘭對接固定。
專利摘要本實用新型公開了氣壓模式淺埋暗挖法盾構(gòu)機，將隧道掘進機的土體開挖由現(xiàn)有的刀盤切削轉(zhuǎn)變?yōu)橥诰虮坶_挖模式；支護模式由現(xiàn)有的刀盤支護轉(zhuǎn)變?yōu)椴宓都爸螕醢迥Ｊ?，插刀及支撐擋板?shù)量根據(jù)隧道直徑大小及地層而定。根據(jù)地質(zhì)穩(wěn)定性情況，可實現(xiàn)兩種掘進模式敞開掘進模式和氣壓平衡掘進模式。降低設備在富含大漂石的設備的故障率，進而降低設備的維修率，提高隧道掘進機的工作時間和工作效率。
文檔編號E21D9/12GK202788862SQ20122024765
公開日2013年3月13日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者蒲曉波, 張寧川, 趙華, 卓興建, 賀飛, 刑泊, 馬哲 申請人:中鐵隧道裝備制造有限公司