專(zhuān)利名稱(chēng)：盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固裝置。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)內(nèi)地鐵線網(wǎng)的加密與隧道數(shù)量的增加，地下空間資源在逐漸減小，隧道的 位置將受到許多因素的制約，導(dǎo)致盾構(gòu)施工過(guò)程中經(jīng)常碰到各種地下障礙物，如地下在役 與廢棄的管線、基礎(chǔ)樁、地下連續(xù)墻、孤石等。障礙物所處的地質(zhì)條件非常多樣化，有粘土、 砂土、礫石、軟巖等地質(zhì)條件。目前，盾構(gòu)施工過(guò)程中碰到地下障礙物時(shí)，對(duì)障礙物進(jìn)行處置的方法主要有兩種 撤除障礙物的方法和盾構(gòu)機(jī)直接切削障礙物的方法。撤除障礙物方法的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)比較安 全，施工工藝也比較成熟，缺點(diǎn)是影響范圍大，增加的施工工期較長(zhǎng)，必須對(duì)土體進(jìn)行大范 圍加固處理，必須增加大量投資。相比而言，采用盾構(gòu)機(jī)直接切削障礙物的方法具有影響 小、節(jié)約工期和投資等優(yōu)點(diǎn)，但由于軟土的強(qiáng)度較低，如果盾構(gòu)施工過(guò)程中碰到地下障礙物 時(shí)，盾構(gòu)直接切削障礙物過(guò)程中可能帶動(dòng)障礙物往前運(yùn)動(dòng)和隨著盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì) 土體產(chǎn)生較大擾動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)塌方或周邊建筑物沉降等風(fēng)險(xiǎn)。因此，必須在盾構(gòu)切削障礙物 之前，先將障礙物進(jìn)行初步破碎，并對(duì)障礙物周邊土體進(jìn)行加固。但是，現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有 同時(shí)能進(jìn)行破碎和加固的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固 裝置，其破碎前方障礙物使盾構(gòu)機(jī)能正常向前推進(jìn)，并向盾構(gòu)前方開(kāi)挖面及周邊噴射漿液 進(jìn)行加固。為解決所述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固 裝置，其包括刀盤(pán)、土倉(cāng)、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、人行倉(cāng)、盾構(gòu)外殼體、第一鉆探機(jī)、車(chē)架連接橋、第 二鉆探機(jī)、拼裝機(jī)、推進(jìn)油缸、螺旋機(jī)、球鉸、連接螺栓、導(dǎo)向管、球閥、管接頭和控制閥組，土 倉(cāng)位于刀盤(pán)和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和刀盤(pán)連接并控制刀盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，土倉(cāng)、刀盤(pán) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、人行倉(cāng)、第一鉆探機(jī)、第二鉆探機(jī)、拼裝機(jī)、螺旋機(jī)位于盾構(gòu)外殼體內(nèi)，第一鉆探 機(jī)和第二鉆探機(jī)分別位于螺旋機(jī)的一側(cè)，車(chē)架連接橋固定在螺旋機(jī)的一端，拼裝機(jī)和第二 鉆探機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，推進(jìn)油缸位于螺旋機(jī)和盾構(gòu)外殼體之間，球鉸位于連接螺栓的一側(cè)，導(dǎo)向 管、球閥、管接頭、控制閥組位于同一直線上，導(dǎo)向管和管接頭分別位于球閥的兩側(cè)，管接頭 與第二鉆探機(jī)固定連接。優(yōu)選地，所述第一鉆探機(jī)和第二鉆探機(jī)都包括鉆探機(jī)機(jī)架、轉(zhuǎn)向油缸、轉(zhuǎn)動(dòng)副、固 定底座、平移油缸和鉆桿，控制閥組位于鉆探機(jī)機(jī)架的一端，轉(zhuǎn)向油缸的一端固定在鉆探機(jī) 機(jī)架上，轉(zhuǎn)動(dòng)副位于鉆探機(jī)機(jī)架和固定底座之間，轉(zhuǎn)向油缸的另一端固定在固定底座上，平 移油缸和鉆桿分別固定在鉆探機(jī)機(jī)架的一側(cè)。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明破碎前方障礙物使盾構(gòu)機(jī)能正常向前推進(jìn)，避免一般的人工氣壓出倉(cāng)鑿除障礙物帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明在危險(xiǎn)區(qū)域或有障礙物的地方， 向盾構(gòu)前方開(kāi)挖面及周邊噴射漿液進(jìn)行加固，在盾構(gòu)前方盡可能靠近刀盤(pán)的地方形成水密 栓，當(dāng)在盾構(gòu)前方的端部發(fā)生重大故障時(shí)，可以避免維修人員在氣壓防水條件下進(jìn)行維修 施工。同時(shí)，漿液硬化后具有一定的強(qiáng)度，不僅可以降低危險(xiǎn)區(qū)域的施工風(fēng)險(xiǎn)，還可以固定 住障礙物的位置，保證在盾構(gòu)切削障礙物時(shí)，障礙物不會(huì)隨著盾構(gòu)機(jī)運(yùn)動(dòng)。


圖1為本發(fā)明盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中鉆探機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來(lái)更清楚完整地說(shuō)明本發(fā)明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固裝置包括刀盤(pán) 1、土倉(cāng)2、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、人行倉(cāng)4、盾構(gòu)外殼體5、第一鉆探機(jī)6、車(chē)架連接橋7、第二鉆探 機(jī)8、拼裝機(jī)9、推進(jìn)油缸10、螺旋機(jī)11、球鉸12、連接螺栓13、導(dǎo)向管14、球閥15、管接頭16 和控制閥組18，土倉(cāng)2位于刀盤(pán)1和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3之間，刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3和刀盤(pán)1連接 并控制刀盤(pán)1的轉(zhuǎn)動(dòng)，土倉(cāng)2、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、人行倉(cāng)4、第一鉆探機(jī)6、第二鉆探機(jī)8、拼裝 機(jī)9、螺旋機(jī)11位于盾構(gòu)外殼體5內(nèi)，第一鉆探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8分別位于螺旋機(jī)11的 一側(cè)，車(chē)架連接橋7固定在螺旋機(jī)11的一端，拼裝機(jī)9和第二鉆探機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)連接，推進(jìn)油缸 10位于螺旋機(jī)11和盾構(gòu)外殼體5之間。球鉸12位于連接螺栓13的一側(cè)，導(dǎo)向管14、球閥 15、管接頭16、控制閥組18位于同一直線上，導(dǎo)向管14和管接頭16分別位于球閥15的兩 側(cè)，管接頭16可以與第二鉆探機(jī)8固定連接。如圖3所示，第一鉆探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8 都包括鉆探機(jī)機(jī)架19、轉(zhuǎn)向油缸20、轉(zhuǎn)動(dòng)副21、固定底座22、平移油缸23和鉆桿24，控制閥 組18位于鉆探機(jī)機(jī)架19的一端，轉(zhuǎn)向油缸20的一端固定在鉆探機(jī)機(jī)架19上，轉(zhuǎn)動(dòng)副21 位于鉆探機(jī)機(jī)架19和固定底座22之間，轉(zhuǎn)向油缸20的另一端固定在固定底座22上，平移 油缸23和鉆桿24分別固定在鉆探機(jī)機(jī)架19的一側(cè)。在盾構(gòu)機(jī)的上部及底部分別安裝第一鉆探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8，第一鉆探機(jī)6和 第二鉆探機(jī)8均配有單獨(dú)的液壓動(dòng)力裝置。第一鉆探機(jī)6可穿過(guò)土倉(cāng)2向盾構(gòu)機(jī)的前端鉆 探，用于探測(cè)前方的地質(zhì)情況、障礙物情況及向盾構(gòu)前方注漿加固；第二鉆探機(jī)8從盾構(gòu)機(jī) 的底部斜向下鉆探，對(duì)下方地質(zhì)的探測(cè)工作有利于預(yù)測(cè)盾構(gòu)的沉降情況，并可及時(shí)對(duì)下方 土體注漿補(bǔ)強(qiáng)。第一鉆探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8的鉆桿在伸出方向上可進(jìn)行一定調(diào)整，滿(mǎn)足 范圍要求，且能在不用時(shí)密封，以防止泥水的涌入。在不工作狀態(tài)下，第一鉆探機(jī)6、第二鉆 探機(jī)8與導(dǎo)向管14松開(kāi)連接而成為一個(gè)獨(dú)立部件。第一鉆探機(jī)6是可轉(zhuǎn)動(dòng)式鉆探機(jī)，其工作面為盾構(gòu)機(jī)正面。第一鉆探機(jī)6工作時(shí)， 刀盤(pán)1必須暫停掘削。導(dǎo)向管14在鉆探機(jī)鉆探過(guò)程中為鉆頭提供導(dǎo)向，使鉆探機(jī)能準(zhǔn)確地 控制鉆探方位。導(dǎo)向管14可以作為注漿管道來(lái)使用，此時(shí)必須先退出鉆頭。球鉸12可以 在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，為穿過(guò)球鉸12的導(dǎo)向管14提供一定范圍的旋轉(zhuǎn)自由度，擴(kuò)大第一鉆探 機(jī)6的鉆探范圍。球閥15用于控制管道通斷，當(dāng)不需要鉆探和注漿時(shí)，對(duì)于第一鉆探機(jī)6，導(dǎo)向管14將退出球鉸12，以防與旋轉(zhuǎn)中的刀盤(pán)1相撞。由于盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)前方及前上方的地 質(zhì)探測(cè)尤為重要，第一鉆探機(jī)6使用球鉸12能最大范圍的提升第一鉆探機(jī)6的鉆探范圍， 對(duì)前上方進(jìn)行區(qū)域探測(cè)，獲得更全面的觀測(cè)數(shù)據(jù)，為土體分析及預(yù)判提供有力保障，并且能 夠擴(kuò)大注漿加固范圍，增強(qiáng)掘削面土體的穩(wěn)定，提高施工安全性。同時(shí)，可擴(kuò)大第一鉆探機(jī)6 鑿除障礙物的范圍，以便于盾構(gòu)機(jī)切削通過(guò)障礙物區(qū)域。第一鉆探機(jī)6的工作路徑通過(guò)刀 盤(pán)1，所以在不工作時(shí)，導(dǎo)向管14必須撤出土倉(cāng)2，以避免與旋轉(zhuǎn)中的刀盤(pán)1相干涉，因此球 閥15安裝在球鉸12的后部。 第二鉆探機(jī)8是固定方向式鉆探機(jī)，其工作面為盾構(gòu)機(jī)的下方。對(duì)于第二鉆探機(jī) 8，要控制鉆頭退出導(dǎo)向管14，必須將球閥15關(guān)閉，以防外界泥水涌入盾構(gòu)。管接頭16用于 連接，當(dāng)需要進(jìn)行鉆探工作時(shí)，管接頭16與第二鉆探機(jī)8固定連接，使鉆頭可以從連接處通 過(guò)導(dǎo)向管14向外鉆探，當(dāng)需要作注漿加固時(shí)，管接頭16可以直接連接注漿管路對(duì)外注漿。 在盾構(gòu)機(jī)的內(nèi)部和底部的空間相對(duì)上部要小，無(wú)法提供有效的回旋空間，并且對(duì)盾構(gòu)機(jī)下 方土體的鉆探、注漿和障礙物鑿除以最低點(diǎn)處最為重要，因此第二鉆探機(jī)8的導(dǎo)向管14直 接為固定式，安裝于盾構(gòu)機(jī)的最低點(diǎn)處。第一鉆探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8的動(dòng)力都由液壓動(dòng)力裝置提供，控制閥18組起到將 油壓轉(zhuǎn)化為扭矩，并對(duì)第一鉆探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制的作用。機(jī)架19 是第一鉆探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8的主體結(jié)構(gòu)，起著連接固定各部件的作用，當(dāng)?shù)谝汇@探機(jī)6 和第二鉆探機(jī)8工作時(shí)，機(jī)架19也必須承擔(dān)鉆探、鑿除等工作中的反作用力。轉(zhuǎn)向油缸20 和平移油缸23能調(diào)整第一鉆探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8的初始角度與前后位置，轉(zhuǎn)動(dòng)副21則 提供旋轉(zhuǎn)自由度。鉆桿24是進(jìn)行鉆探的重要部件，是鉆探機(jī)的功率輸出單元。本發(fā)明盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固裝置的實(shí)際操作步驟如下(一) 當(dāng)前方碰到障礙物時(shí)，盾構(gòu)機(jī)停止推進(jìn)，刀盤(pán)1停止轉(zhuǎn)動(dòng)；(二)將第一鉆探機(jī)6和第二鉆探 機(jī)8的鉆桿24伸出盾構(gòu)機(jī)外，破碎前方及周邊的障礙物；(三)縮回第一鉆探機(jī)6和第二 鉆探機(jī)8，通過(guò)導(dǎo)向套14向盾構(gòu)機(jī)前方和周邊注入漿液以改善障礙物碎塊的流動(dòng)性；(四) 通過(guò)第一鉆探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8向盾構(gòu)機(jī)前方及周邊注入加固漿液；(五)縮回第一鉆 探機(jī)6和第二鉆探機(jī)8的鉆桿24，盾構(gòu)機(jī)停頓一段時(shí)間，待加固漿液硬化；(六)開(kāi)啟刀盤(pán) 1和螺旋機(jī)11，排出切削下來(lái)的障礙物碎塊，盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)向前推進(jìn)。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)前方碰到地下障礙物或土質(zhì)條件不好，不利于盾構(gòu)機(jī)直接切削通過(guò)時(shí)， 盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)暫停轉(zhuǎn)動(dòng)，盾構(gòu)機(jī)停止推進(jìn)，利用鉆桿向刀盤(pán)的前端土體進(jìn)行鉆探。如果前方 土質(zhì)條件不好，可根據(jù)鉆探過(guò)程中鉆頭所受阻力及扭矩的大小變化及鉆桿回退所帶出的切 削渣土，大致判斷前方土體是屬于砂土層、礫石層抑或黏土層、含水量及土體的穩(wěn)定性好壞 等，如果前方是自穩(wěn)性差的砂土或土體的穩(wěn)定性差，就可以等鉆桿退出后在導(dǎo)向管一端連 接注漿管進(jìn)行注漿加固；如果前方是強(qiáng)度較大的地下障礙物，可通過(guò)鉆桿將障礙物初步破 碎，然后向障礙物周邊噴射注漿，加固障礙物周邊土體，以防止盾構(gòu)刀盤(pán)切削障礙物時(shí)，障 礙物隨著盾構(gòu)機(jī)一起運(yùn)動(dòng)。每次鉆孔后注漿都能在圖體內(nèi)鉆孔方向形成近似柱狀的區(qū)域， 多次鉆孔注漿后，漿液連接成一整塊，起到整體加固的效果。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些 僅是舉例說(shuō)明，在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變 更或修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
一種盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固裝置，其特征在于，其包括刀盤(pán)、土倉(cāng)、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、人行倉(cāng)、盾構(gòu)外殼體、第一鉆探機(jī)、車(chē)架連接橋、第二鉆探機(jī)、拼裝機(jī)、推進(jìn)油缸、螺旋機(jī)、球鉸、連接螺栓、導(dǎo)向管、球閥、管接頭、控制閥組，土倉(cāng)位于刀盤(pán)和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和刀盤(pán)連接并控制刀盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，土倉(cāng)、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、人行倉(cāng)、第一鉆探機(jī)、第二鉆探機(jī)、拼裝機(jī)、螺旋機(jī)位于盾構(gòu)外殼體內(nèi)，第一鉆探機(jī)和第二鉆探機(jī)分別位于螺旋機(jī)的一側(cè)，車(chē)架連接橋固定在螺旋機(jī)的一端，拼裝機(jī)和第二鉆探機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，推進(jìn)油缸位于螺旋機(jī)和盾構(gòu)外殼體之間，球鉸位于連接螺栓的一側(cè)，導(dǎo)向管、球閥、管接頭、控制閥組位于同一直線上，導(dǎo)向管和管接頭分別位于球閥的兩側(cè)，管接頭與第二鉆探機(jī)固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固裝置，其特征在于，所 述第一鉆探機(jī)和第二鉆探機(jī)都包括鉆探機(jī)機(jī)架、轉(zhuǎn)向油缸、轉(zhuǎn)動(dòng)副、固定底座、平移油缸和 鉆桿，控制閥組位于鉆探機(jī)機(jī)架的一端，轉(zhuǎn)向油缸的一端固定在鉆探機(jī)機(jī)架上，轉(zhuǎn)動(dòng)副位于 鉆探機(jī)機(jī)架和固定底座之間，轉(zhuǎn)向油缸的另一端固定在固定底座上，平移油缸和鉆桿分別 固定在鉆探機(jī)機(jī)架的一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種盾構(gòu)機(jī)的自攜式破碎障礙物和地基加固裝置，其包括刀盤(pán)、土倉(cāng)等元件，土倉(cāng)位于刀盤(pán)和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和刀盤(pán)連接并控制刀盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，土倉(cāng)、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、人行倉(cāng)、第一鉆探機(jī)、第二鉆探機(jī)、拼裝機(jī)、螺旋機(jī)位于盾構(gòu)外殼體內(nèi)，第一鉆探機(jī)和第二鉆探機(jī)分別位于螺旋機(jī)的一側(cè)，車(chē)架連接橋固定在螺旋機(jī)的一端，拼裝機(jī)和第二鉆探機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，推進(jìn)油缸位于螺旋機(jī)和盾構(gòu)外殼體之間，球鉸位于連接螺栓的一側(cè)，導(dǎo)向管、球閥、管接頭、控制閥組位于同一直線上，導(dǎo)向管和管接頭分別位于球閥的兩側(cè)，管接頭與第二鉆探機(jī)固定連接。本發(fā)明破碎前方障礙物使盾構(gòu)機(jī)能正常向前推進(jìn)，并向盾構(gòu)前方開(kāi)挖面及周邊噴射漿液進(jìn)行加固。
文檔編號(hào)E21D9/093GK101845954SQ201010140678
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者呂建中, 李畢華, 滕麗, 王偉剛 申請(qǐng)人:上海盾構(gòu)設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究中心有限公司