一種用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及隧道施工裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種用于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(gòu)、刀盤驅(qū)動機構(gòu)和渣土輸送機構(gòu)，所述刀盤機構(gòu)包括同平面對稱布置的10個刀盤，且刀盤機構(gòu)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(nèi)協(xié)同轉(zhuǎn)動且互不干涉；盾體上部傾斜設(shè)置有超前注漿管，本發(fā)明的用于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(nèi)，刀盤的獨特結(jié)構(gòu)，使得掘進機對鵝卵石地層的適應(yīng)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】
一種用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及隧道施工裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種用于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(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程逐漸加快，路面空間越來越小，地下隧道建設(shè)已經(jīng)成為當前建筑施工領(lǐng)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(yōu)點，其有效使用面積較圓形頂管增大20%以上。目前國內(nèi)矩形隧道掘進機還局限于只適應(yīng)淤、粘、粉、砂等軟土地層的常規(guī)矩形隧道掘進機，但在富水鵝卵石地層領(lǐng)域矩形隧道掘進機的應(yīng)用還是空白。
[0003]鵝卵石地層穩(wěn)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(wěn)定，易發(fā)生坍塌現(xiàn)象。矩形隧道掘進機通常是由多個刀盤前后組合交叉排布，依靠前后刀盤開挖面的相互彌補，來盡可能的減少矩形區(qū)域的開挖盲區(qū)。但這種刀盤組合形式對土體的擾動較大，攪拌區(qū)域有限，渣土流動性差，因此只適用于地層相對穩(wěn)定的工況下，在富水鵝卵石地層中，前后刀盤的開挖差為流沙的噴涌提供了空間，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(jīng)設(shè)備涌噴形成溶洞，該情況一旦發(fā)生該如何解決、沉降控制如何保障也是設(shè)備施工所需要面臨的問題。此外，刀盤同平面布置也會導(dǎo)致較大的開挖盲區(qū)，對該地層中富含的大尺寸鵝卵石的排出也提出了挑戰(zhàn)。
[0004]因此，如何實現(xiàn)富水鵝卵石地層矩形隧道非開挖施工的問題亟待解決，一種適用于富水鵝卵石地層的矩形隧道掘進裝備亟需被提供。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的在于，克服目前現(xiàn)有鵝卵石地層矩形掘進機存在的對土體擾動大，攪拌區(qū)域有限，渣土流動性差，易引起土體坍塌的缺陷，從而實現(xiàn)一種刀盤在同一平面內(nèi)，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(yīng)性較好的用于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(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于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、位于盾體前端的刀盤機構(gòu)、刀盤機構(gòu)后側(cè)的刀盤驅(qū)動機構(gòu)和渣土輸送機構(gòu)，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(gòu)包括同平面對稱布置的10個刀盤，且刀盤機構(gòu)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，且大刀盤位于開挖斷面的四角處;所述中型刀盤為2個，且中型刀盤位于開挖斷面的豎向中間上下側(cè);所述小刀盤為2個，且小刀盤位于開挖斷面橫向中心位置;微型刀盤為2個，且微型刀盤位于開挖斷面橫向中心最左側(cè)和最右側(cè)，10個刀盤在同一平面內(nèi)協(xié)同轉(zhuǎn)動且互不干涉，開挖率可達到88%以上；盾體上部傾斜設(shè)置有超前注漿管，當?shù)貙硬环€(wěn)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;所述超前注漿管采用分段銜接式結(jié)構(gòu)，使用時再安裝最后一段延長管，不用時用封板封住前段注漿管，為盾體內(nèi)部節(jié)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(shè)置大圓環(huán)，大圓環(huán)與四個刀梁連接，且大圓環(huán)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(shè)置有魚尾刀，所述刀梁上均設(shè)置有切刀和撕裂刀，大刀盤的每根刀梁上還設(shè)置有一把滾刀，上述四種刀盤的大圓環(huán)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(gòu)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(tài)。
[0009]所述的前盾尾部和尾盾前部固定設(shè)置有限位塊，用于限制糾偏油缸行程，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(shè)置有4個攪拌區(qū)域不同的刀盤攪拌棒，可實現(xiàn)全斷面攪拌，刀盤系統(tǒng)轉(zhuǎn)動時對刀盤背后的土體進行攪拌，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(nèi)側(cè)沿圓周方向設(shè)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，有利于渣土流動。
[0012]本發(fā)明的用于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:
1.本發(fā)明的用于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(gòu)包括同平面對稱布置的10個刀盤，開挖刀盤在同一平面內(nèi)，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。
[0013]2.本發(fā)明的用于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(shè)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(fā)生破碎，可有效實現(xiàn)對鵝卵石的破碎，對鵝卵石地層的適應(yīng)性大大提尚O
[0014]3.本發(fā)明的用于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(gòu)為帶狀螺旋輸送機，且螺旋輸送機的數(shù)量為兩臺，螺旋輸送機能夠?qū)⒋箢w粒鵝卵石排出，實現(xiàn)流暢排渣。
【附圖說明】
[0015]圖1是用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是刀盤機構(gòu)的刀盤分布結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是刀盤攪拌棒攪拌區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是大刀盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖4的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是圖1中B的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]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(gòu)，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(huán)，207-魚尾刀，208-切刀，209-撕裂刀，210-滾刀，3-刀盤驅(qū)動機構(gòu)，4-渣土輸送機構(gòu)，5-超前注漿管，6-刀盤攪拌棒，7-錐板。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖并通過具體的實施方式對本發(fā)明的用于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。
[0018]實施例:
本發(fā)明的用于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、位于盾體前端的刀盤機構(gòu)2、刀盤機構(gòu)2后側(cè)的刀盤驅(qū)動機構(gòu)3和渣土輸送機構(gòu)4，所述盾體I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(gòu)2包括同平面對稱布置的10個刀盤，且刀盤機構(gòu)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位于開挖斷面的四角處;所述中型刀盤202為2個，且中型刀盤202位于開挖斷面的豎向中間上下側(cè);所述小刀盤203為2個，且小刀盤203位于開挖斷面橫向中心位置;微型刀盤204為2個，且微型刀盤204位于開挖斷面橫向中心最左側(cè)和最右側(cè)，上述10個刀盤在同一平面內(nèi)協(xié)同轉(zhuǎn)動且互不干涉；盾體I上部傾斜設(shè)置有超前注漿管5，當?shù)貙硬环€(wěn)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采用分段銜接式結(jié)構(gòu)，使用時再安裝最后一段延長管，不用時用封板封住前段注漿管，為盾體I內(nèi)部節(jié)省空間。
[0019]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(shè)置大圓環(huán)206，大圓環(huán)206與四個刀梁205連接，且大圓環(huán)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(shè)置有魚尾刀207，所述刀梁上均設(shè)置有切刀208和撕裂刀209，大刀盤201的每根刀梁205上還設(shè)置有一把滾刀210，上述四種刀盤的大圓環(huán)206上圓周均布有4個撕裂刀209作為保徑刀。
[0020]所述渣土輸送機構(gòu)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(tài)。
[0021]所述的前盾101尾部和尾盾103前部固定設(shè)置有限位塊104，用于限制糾偏油缸102行程，避免糾偏油缸102在零行程時受到撞擊損壞。
[0022]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(shè)置有4個攪拌區(qū)域不同的刀盤攪拌棒6，可實現(xiàn)全斷面攪拌，刀盤機構(gòu)2轉(zhuǎn)動時對刀盤背后的土體進行攪拌，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。
[0023]所述前盾101前端內(nèi)側(cè)沿圓周方向設(shè)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，有利于渣土流動。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于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、位于盾體前端的刀盤機構(gòu)、刀盤機構(gòu)后側(cè)的刀盤驅(qū)動機構(gòu)和渣土輸送機構(gòu)，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，其特征在于:所述刀盤機構(gòu)包括同平面對稱布置的10個刀盤，且刀盤機構(gòu)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，且大刀盤位于開挖斷面的四角處;所述中型刀盤為2個，且中型刀盤位于開挖斷面的豎向中間上下側(cè);所述小刀盤為2個，且小刀盤位于開挖斷面橫向中心位置;微型刀盤為2個，且微型刀盤位于開挖斷面橫向中心最左側(cè)和最右側(cè)，10個刀盤在同一平面內(nèi)協(xié)同轉(zhuǎn)動且互不干涉;盾體上部傾斜設(shè)置有超前注漿管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特征在于: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(shè)置大圓環(huán)，大圓環(huán)與四個刀梁連接，且大圓環(huán)均呈截錐形。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特征在于:所述大刀盤、中型刀盤、小刀盤和微型刀盤的刀盤中心均設(shè)置有魚尾刀，所述刀梁上均設(shè)置有切刀和撕裂刀，大刀盤的每根刀梁上還設(shè)置有一把滾刀，上述四種刀盤的大圓環(huán)上圓周均布有4個撕裂刀作為保徑刀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特征在于:所述渣土輸送機構(gòu)為帶狀螺旋輸送機。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特征在于:所述的前盾尾部和尾盾前部固定設(shè)置有限位塊，用于限制糾偏油缸行程。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特征在于:所述超前注漿管采用分段銜接式結(jié)構(gòu)，使用時再安裝最后一段延長管，不用時用封板封住前段注漿管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特征在于:所述大刀盤、中型刀盤、小刀盤和微型刀盤的背面均平行設(shè)置有4個攪拌區(qū)域不同的刀盤攪拌棒。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤矩形隧道掘進機，其特征在于:所述前盾前端內(nèi)側(cè)沿圓周方向設(shè)有一圈錐板。
【文檔編號】E21D9/10GK105937398SQ201610440498
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】李建斌, 龔?fù)⒚? 范磊, 王小濤, 蔣鵬鵬, 孫國艷
【申請人】中鐵工程裝備集團有限公司