專利名稱：適用于復雜地層的掘進機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械設備，尤其涉及一種適用于復雜地層的掘進機。
背景技術：
目前，掘進機被廣泛的用于地鐵隧道和穿山隧道等隧道結構的開挖現(xiàn)場，掘進機根據(jù)開挖地質的不同分為:土壓平衡掘進機(簡稱:EPB)和全斷面硬巖掘進機(簡稱:TBM)；土壓平衡掘進機用于掘進軟土地質，而全斷面硬巖掘進機用于掘進硬巖地質。上述兩種掘進機均包括刀盤、主驅動和盾構機構，盾構機構包括前盾、中盾和后盾；主驅動設置在前盾上，刀盤連接在主驅動上，前盾與中盾之間通過主推進油缸連接，中盾與后盾連接在一起；前盾設置有可伸縮的前支撐靴，后盾設置有可伸縮的后支撐靴。對于EPB而言，相對應的配置有螺旋出土機和管片拼裝機，通過螺旋出土機將刀盤掘出的土輸送出，并通過管片拼裝機對掘進形成的隧道內(nèi)部進行貼裝管片；而對于TBM而言，相對應的配置有集渣料斗、輸送帶、錨桿鉆機和混凝土噴射機，刀盤掘出的石塊落入到集渣料斗，石塊由集渣料斗的出口落到輸送帶被輸送出，而錨桿鉆機向隧道打鉚釘，并通過混凝土噴射機向隧道噴射混凝土層。然而在掘進同一條隧道過程中，容易掘進不同的巖層，而掘進機不能滿足不同地質條件的施工要求，導致單臺掘進機使用范圍較窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種適用于復雜地層的掘進機，解決現(xiàn)有技術中掘進機不能滿足不同地質條件的施工要求，掘進機使用范圍較窄的缺陷，實現(xiàn)適用于復雜地層的掘進機能夠滿足不同地質條件的施工要求，擴寬其使用范圍。本發(fā)明提供的技術方案是，一種適用于復雜地層的掘進機，包括刀盤、主驅動和盾構機構，所述盾構機構包括前盾、中盾和后盾，所述主驅動設置在所述前盾上，所述刀盤連接在所述主驅動上，所述前盾與所述中盾之間通過主推進油缸連接，所述中盾與所述后盾連接在一起，所述前盾設置有可伸縮的前支撐靴，所述后盾設置有可伸縮的后支撐靴，所述前盾與所述刀盤之間形成有存渣倉，所述存渣倉上設置有出渣口，所述存渣倉中還設置有可折疊的集渣料斗，所述集渣料斗位于所述出渣口的上方；所述盾構機構中設置有位置可調(diào)的輸送帶和可拆卸的螺旋輸送機；在EPB模式下，所述螺旋輸送機插在所述出渣口中，所述輸送帶位于所述螺旋輸送機出料口的下方；在TBM模式下，所述輸送帶插在所述出渣口中并位于所述集渣料斗的下方。進一步的，所述適用于復雜地層的掘進機還包括:錨桿鉆機、混凝土噴射機、管片拼裝機和盾構油缸，所述后盾設置有支撐橫梁，所述后盾的內(nèi)壁沿圓周方向設置有多個所述盾構油缸，所述管片拼裝機設置在所述支撐橫梁上，而在TBM模式下，所述錨桿鉆機可拆卸的設置在所述支撐橫梁上，所述混凝土噴射機可拆卸的設置在所述管片拼裝機上。進一步的，所述支撐橫梁上還設置有超前鉆機。進一步的，所述刀盤、所述前盾和所述后盾的直徑依次減小。
進一步的，所述刀盤和所述前盾之間設置有加注口。進一步的，所述前盾和所述中盾之間設置有前密封，所述中盾和所述后盾之間設置有鉸接密封，所述后盾的尾部設置有密封刷。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明提供的適用于復雜地層的掘進機，通過設置可折疊的集渣料斗和可拆卸的螺旋輸送機，并配合位置可以調(diào)節(jié)的輸送帶，在EPB模式下，可折疊的集渣料斗折疊，刀盤掘出的土收集在存渣倉中，并在刀盤內(nèi)部壓力達到平衡后，再通過螺旋輸送機將存渣倉中的土輸送到輸送帶上；而在TBM模式下，可折疊的集渣料斗打開，刀盤掘出的石塊通過集渣料斗直接落到輸送帶上輸出，實現(xiàn)了適用于復雜地層的掘進機能夠滿足不同地質條件的施工要求，擴寬其使用范圍。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明適用于復雜地層的掘進機實施例的結構示意圖一；
圖2為本發(fā)明適用于復雜地層的掘進機實施例的結構示意圖二；
圖3為本發(fā)明適用于復雜地層的掘進機實施例中前支撐靴的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖1-圖3所示，本實施例適用于復雜地層的掘進機，包括刀盤1、主驅動2和盾構機構3，盾構機構3包括前盾31、中盾32和后盾33，主驅動2設置在前盾31上，刀盤I連接在主驅動2上，前盾31與中盾32之間通過主推進油缸4連接，中盾32與后盾33連接在一起，前盾31設置有可伸縮的前支撐靴311，后盾33設置有可伸縮的后支撐靴330，前盾31與刀盤I之間形成有存渣倉10，存渣倉10上設置有出渣口 101，存渣倉10中還設置有可折疊的集渣料斗5，集渣料斗5位于出渣口 101的上方；盾構機構3中設置有位置可調(diào)的輸送帶6和可拆卸的螺旋輸送機7 ;在EPB模式下，螺旋輸送機7插在出渣口 101中，輸送帶6位于螺旋輸送機7出料口的下方；在TBM模式下，輸送帶6插在出渣口 101中并位于集渣料斗5的下方。具體而言，本實施例適用于復雜地層的掘進機能夠根據(jù)掘金的環(huán)境需要滿足TBM和EPB兩種工作模式的要求。為了實現(xiàn)方便快捷的進行TBM和EPB兩種工作模式的轉換，本實施例適用于復雜地層的掘進機通過可折疊的集渣料斗5、位置可調(diào)的輸送帶6和可拆卸的螺旋輸送機7實現(xiàn)的，具體的，當本實施例適用于復雜地層的掘進機掘進巖石等硬地質時，集渣料斗5處于打開狀態(tài)，輸送帶6插在出渣口 101中并位于打開的集渣料斗5下方，刀盤I掘出的石塊進入到存渣倉10中并通過集渣料斗5的引導落到輸送帶6上被輸送出；而當本實施例適用于復雜地層的掘進機掘進土層等軟地質時，集渣料斗5處于關閉狀態(tài)，螺旋輸送機7插在出洛口 101中，而輸送帶6在存洛倉10外并位于螺旋輸送機7下方,刀盤I掘出的土進入到存渣倉10中并在刀盤I內(nèi)外壓力平衡后，通過螺旋輸送機7輸送至輸送帶6上被輸送出。本實施例適用于復雜地層的掘進機在不同模式下，采用不同的出料方式，避免單獨使用螺旋輸送機7而無法及時有效的輸出石塊，同時也避免單獨使用輸送帶6無法滿足EPB模式下刀盤I兩側壓力的要求，真正意義上實現(xiàn)具有TBM和EPB兩種工作模式，且更加方便快捷的進行切換。而輸送帶6在不同模式下，可以通過調(diào)節(jié)支撐架61的位置以滿足輸送帶6位置的調(diào)整，例如:支撐架61可轉動的連接在前盾31上，輸送帶6的前端鉸接在支撐架61上，支撐架61可以通過油缸(未圖示)驅動其轉動，以改變調(diào)整輸送帶6的位置滿足不同模式的要求。其中，本實施例適用于復雜地層的掘進機還包括:錨桿鉆機81、混凝土噴射機82、管片拼裝機83和盾構油缸84，后盾33設置有支撐橫梁34，后盾33的內(nèi)壁沿圓周方向設置有多個盾構油缸84，管片拼裝機83設置在支撐橫梁34上，而在TBM模式下，錨桿鉆機81可拆卸的設置在支撐橫梁34上，混凝土噴射機82可拆卸的設置在管片拼裝機83上。具體的，在EPB模式下，通過管片拼裝機83在開掘出的隧道中貼管片831，并通過盾構油缸84頂住貼好的管片831以驅動本實施例適用于復雜地層的掘進機遷移。而在TBM模式下，管片拼裝機83上設置混凝土噴射機82，并在支撐橫梁34上設置錨桿鉆機81，通過錨桿鉆機81和混凝土噴射機82對掘出的隧道進行支護。另外，本實施例中的支撐橫梁34上還設置有超前鉆機9，通過超前鉆機9探測未掘進處的地質情況。進一步的，刀盤1、前盾31和后盾33的直徑依次減小，使本實施例適用于復雜地層的掘進機呈前大后小的倒錐形，從而便于本實施例適用于復雜地層的掘進機在隧道中舒暢的移動，而刀盤I和前盾31之間設置有加注口 30，加注口 30與存渣倉10連通，在掘進過程中，當出現(xiàn)局部圍巖不好的情況下，可以通過加注口 30向存渣倉10中加注水、泥或泡沫等填充物，確保本實施例適用于復雜地層的掘進機能夠安全的通過該區(qū)域。優(yōu)選的，前盾31和中盾32之間設置有前密封311，中盾32和后盾33之間設置有鉸接密封321，后盾33的尾部設置有密封刷331。更進一步的，前支撐靴311包括支撐靴板3112和支撐油缸3111，還包括滑動導軌3113，滑動導軌3113設置有滑槽31131，支撐靴板3112滑動連接在滑槽31131中，滑動導軌3113固定在支撐油缸3111的活塞桿31111上。具體而言，在TBM模式下，前支撐靴311中的支撐靴板3112能夠沿著滑槽31131滑動，支撐油缸3111能夠驅動滑動導軌3113移動，從而帶動支撐靴板3112從前盾31伸出或縮回。在支撐靴板3112頂在隧道的內(nèi)壁上后，刀盤I在向前掘進的過程中，支撐靴板3112能夠相對于滑動導軌3113移動，而確保支撐靴板3112相對于內(nèi)壁保持不動，使支撐靴板3112能夠提供可靠穩(wěn)定的支撐力，確保刀盤I保持正常的掘進姿態(tài)。優(yōu)選的，為了實現(xiàn)支撐靴板3112自動復位，滑槽31131中設置有用于驅動支撐靴板3112復位的復位器3114。具體的，復位器3114可以為復位彈簧，復位彈簧的一端抵靠在支撐靴板3112上。或者，復位器3114可以為復位油缸，復位油缸的活塞桿連接在支撐靴板3112上。通過將支撐靴板滑動連接在滑動導軌上，在支撐油缸將支撐靴板頂在掘進機挖掘出的隧道的內(nèi)壁上后，支撐靴板可以相對于滑動導軌移動，避免出現(xiàn)支撐靴板與隧道的內(nèi)壁之間發(fā)生滑動，使掘進機用支撐靴能夠為掘進機提供穩(wěn)定的支撐力，保證掘進機的刀盤的正常掘進姿態(tài)，提高了掘進機用支撐靴的支撐可靠性。
本實施例適用于復雜地層的掘進機的掘進過程以及切換過程具體如下:
1、TBM模式掘進:在圍巖條件較好的硬巖中掘進時，后支撐靴330撐住洞壁，為掘進提供反力，主推進油缸4伸出，推動刀盤I向前，同時刀盤I旋轉，向前掘進，挖出的巖渣通過集渣料斗5掉落到輸送帶6上送往后部。掘進一個行程后，后支撐靴330回縮離開洞壁，前支撐靴311的油缸伸出，撐住洞壁，然后主推進油缸4縮回，從而拖動中盾32、后盾33以及其他后配套設備向前走一個行程，然后后支撐靴330撐住洞壁進行下一個掘進循環(huán)。同時錨桿鉆機81和混凝土噴射機82開始工作，對洞壁進行簡單支護。2、切換操作:當遇到強風化、巖層破碎帶或者砂土層時，需要改變掘進模式并改變支護方式時。拆除錨桿鉆機81和混凝土噴射機82，恢復管片拼裝機83的管片安裝功能，折疊起集渣料斗5，把輸送帶6移出前盾31外并下移至出渣口 101以下，使用輸送帶6把螺旋輸送機7從后部運送過來，安裝在出渣口 101上，這樣就從TBM模式轉換成EPB模式。3,EPB模式掘進:后支撐靴330和主推進油缸4收起不用，盾構油缸8頂在鋪設的管片831上，向前推進，同時刀盤I旋轉，向前掘進，螺旋輸送機7啟動控制出土量，保持土壓平衡，排土落在輸送帶6上送往后部。掘進一個行程后停止推進，盾構油缸8中的部分保持不動頂住不使刀盤I后退，剩余部分回縮讓出空間，管片拼裝機83鋪裝管片831，然后再伸出頂在剛鋪設的管片831上。所有管片831鋪設完畢后，一個掘進循環(huán)結束；刀盤I旋轉，盾構油缸8推出進入下一個掘進循環(huán)。本實施例適用于復雜地層的掘進機，通過設置可折疊的集渣料斗和可拆卸的螺旋輸送機，并配合位置可以調(diào)節(jié)的輸送帶，在EPB模式下，可折疊的集渣料斗折疊，刀盤掘出的土收集在存渣倉中，并在刀盤內(nèi)部壓力達到平衡后，再通過螺旋輸送機將存渣倉中的土輸送到輸送帶上；而在TBM模式下，可折疊的集渣料斗打開，刀盤掘出的石塊通過集渣料斗直接落到輸送帶上輸出，實現(xiàn)了適用于復雜地層的掘進機能夠滿足不同地質條件的施工要求，擴寬其使用范圍。最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種適用于復雜地層的掘進機，包括刀盤、主驅動和盾構機構，所述盾構機構包括前盾、中盾和后盾，所述主驅動設置在所述前盾上，所述刀盤連接在所述主驅動上，所述前盾與所述中盾之間通過主推進油缸連接，所述中盾與所述后盾連接在一起，所述前盾設置有可伸縮的前支撐靴，所述后盾設置有可伸縮的后支撐靴，其特征在于，所述前盾與所述刀盤之間形成有存渣倉，所述存渣倉上設置有出渣口，所述存渣倉中還設置有可折疊的集渣料斗，所述集渣料斗位于所述出渣口的上方；所述盾構機構中設置有位置可調(diào)的輸送帶和可拆卸的螺旋輸送機；在EPB模式下，所述螺旋輸送機插在所述出渣口中，所述輸送帶位于所述螺旋輸送機出料口的下方；在TBM模式下，所述輸送帶插在所述出渣口中并位于所述集渣料斗的下方。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于復雜地層的掘進機，其特征在于，所述適用于復雜地層的掘進機還包括:錨桿鉆機、混凝土噴射機、管片拼裝機和盾構油缸，所述后盾設置有支撐橫梁，所述后盾的內(nèi)壁沿圓周方向設置有多個所述盾構油缸，所述管片拼裝機設置在所述支撐橫梁上，而在TBM模式下，所述錨桿鉆機可拆卸的設置在所述支撐橫梁上，所述混凝土噴射機可拆卸的設置在所述管片拼裝機上。
3.根據(jù)權利要求2所述的適用于復雜地層的掘進機，其特征在于，所述支撐橫梁上還設置有超前鉆機。
4.根據(jù)權利要求1所述的適用于復雜地層的掘進機，其特征在于，所述刀盤、所述前盾和所述后盾的直徑依次減小。
5.根據(jù)權利要求4所述的適用于復雜地層的掘進機，其特征在于，所述刀盤和所述前盾之間設置有加注口。
6.根據(jù)權利要求1-5任一所述的適用于復雜地層的掘進機，其特征在于，所述前盾和所述中盾之間設置有前密封，所述中盾和所述后盾之間設置有鉸接密封，所述后盾的尾部設置有密封刷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于復雜地層的掘進機，包括刀盤、主驅動和盾構機構，前盾與刀盤之間形成有存渣倉，存渣倉上設置有出渣口，存渣倉中還設置有可折疊的集渣料斗，集渣料斗位于出渣口的上方；盾構機構中設置有位置可調(diào)的輸送帶和可拆卸的螺旋輸送機；在EPB模式下，螺旋輸送機插在出渣口中，輸送帶位于螺旋輸送機出料口的下方；在TBM模式下，輸送帶插在出渣口中并位于集渣料斗的下方。通過設置可折疊的集渣料斗和可拆卸的螺旋輸送機，并配合位置可以調(diào)節(jié)的輸送帶，實現(xiàn)了適用于復雜地層的掘進機能夠滿足不同地質條件的施工要求，擴寬其使用范圍。
文檔編號E21D9/08GK103104263SQ20131004523
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權日2013年2月5日
發(fā)明者黃艦, 初興仁, 朱厚軍, 韓傳強, 白韜光, 李楊, 王小強 申請人:中船重工(青島)軌道交通裝備有限公司