一種用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及隧道施工裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，包括盾體、刀盤(pán)機(jī)構(gòu)、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和渣土輸送機(jī)構(gòu)，所述刀盤(pán)機(jī)構(gòu)包括同平面對(duì)稱布置的10個(gè)刀盤(pán)，且刀盤(pán)機(jī)構(gòu)包括大刀盤(pán)、中型刀盤(pán)、小刀盤(pán)和微型刀盤(pán)，10個(gè)刀盤(pán)在同一平面內(nèi)協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)且互不干涉；盾體上部?jī)A斜設(shè)置有超前注漿管，本實(shí)用新型的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，開(kāi)挖刀盤(pán)在同一平面內(nèi)，刀盤(pán)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，使得掘進(jìn)機(jī)對(duì)鵝卵石地層的適應(yīng)性大大提高，同時(shí)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(shuō)明】
一種用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道施工裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程逐漸加快，路面空間越來(lái)越小，地下隧道建設(shè)已經(jīng)成為當(dāng)前建筑施工領(lǐng)域的一個(gè)新方向。矩形隧道掘進(jìn)機(jī)具有空間利用率高、覆土淺和施工成本相對(duì)低廉的優(yōu)點(diǎn)，其有效使用面積較圓形頂管增大20%以上。目前國(guó)內(nèi)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)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(jìn)機(jī)，但在富水鵝卵石地層領(lǐng)域矩形隧道掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用還是空白。
[0003]鵝卵石地層穩(wěn)定性差且含有細(xì)砂，流動(dòng)性強(qiáng)，在隧道開(kāi)挖時(shí)無(wú)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(jìn)機(jī)通常是由多個(gè)刀盤(pán)前后組合交叉排布，依靠前后刀盤(pán)開(kāi)挖面的相互彌補(bǔ)，來(lái)盡可能的減少矩形區(qū)域的開(kāi)挖盲區(qū)。但這種刀盤(pán)組合形式對(duì)土體的擾動(dòng)較大，攪拌區(qū)域有限，渣土流動(dòng)性差，因此只適用于地層相對(duì)穩(wěn)定的工況下，在富水鵝卵石地層中，前后刀盤(pán)的開(kāi)挖差為流沙的噴涌提供了空間，易引起土體坍塌。 簡(jiǎn)單的刀盤(pán)同平面布置雖然可以對(duì)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(wèn)題。此外，刀盤(pán)同平面布置也會(huì)導(dǎo)致較大的開(kāi)挖盲區(qū)，對(duì)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(shí)現(xiàn)富水鵝卵石地層矩形隧道非開(kāi)挖施工的問(wèn)題亟待解決，一種適用于富水鵝卵石地層的矩形隧道掘進(jìn)裝備亟需被提供?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于，克服目前現(xiàn)有鵝卵石地層矩形掘進(jìn)機(jī)存在的對(duì)土體擾動(dòng)大，攪拌區(qū)域有限，渣土流動(dòng)性差，易引起土體坍塌的缺陷，從而實(shí)現(xiàn)一種刀盤(pán)在同一平面內(nèi)，同時(shí)使掌子面得到有效支撐，避免了土體坍塌，對(duì)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(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，包括起支撐作用的盾體、位于盾體前端的刀盤(pán)機(jī)構(gòu)、刀盤(pán)機(jī)構(gòu)后側(cè)的刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和渣土輸送機(jī)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(guò)糾偏油缸連接，所述刀盤(pán)機(jī)構(gòu)包括同平面對(duì)稱布置的10個(gè)刀盤(pán)，且刀盤(pán)機(jī)構(gòu)包括大刀盤(pán)、中型刀盤(pán)、小刀盤(pán)和微型刀盤(pán)，所述大刀盤(pán)為4個(gè)，且大刀盤(pán)位于開(kāi)挖斷面的四角處;所述中型刀盤(pán)為2個(gè)，且中型刀盤(pán)位于開(kāi)挖斷面的豎向中間上下側(cè)； 所述小刀盤(pán)為2個(gè)，且小刀盤(pán)位于開(kāi)挖斷面橫向中心位置;微型刀盤(pán)為2個(gè)，且微型刀盤(pán)位于開(kāi)挖斷面橫向中心最左側(cè)和最右側(cè)，10個(gè)刀盤(pán)在同一平面內(nèi)協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)且互不干涉，開(kāi)挖率可達(dá)到88%以上；盾體上部?jī)A斜設(shè)置有超前注漿管，當(dāng)?shù)貙硬环€(wěn)定或者需要進(jìn)倉(cāng)處理問(wèn)題時(shí)，超前注漿管注漿對(duì)周圍土體進(jìn)行加固，形成管棚，可保證土倉(cāng)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(shí)再安裝最后一段延長(zhǎng)管，不用時(shí)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(pán)、中型刀盤(pán)、小刀盤(pán)和微型刀盤(pán)均為輻條式刀盤(pán)，每個(gè)刀盤(pán)均包括四個(gè)刀梁，刀梁外端均設(shè)置大圓環(huán)，大圓環(huán)與四個(gè)刀梁連接，且大圓環(huán)均呈截錐形;所述大刀盤(pán)、 中型刀盤(pán)、小刀盤(pán)和微型刀盤(pán)的刀盤(pán)中心均設(shè)置有魚(yú)尾刀，所述刀梁上均設(shè)置有切刀和撕裂刀，大刀盤(pán)的每根刀梁上還設(shè)置有一把滾刀，上述四種刀盤(pán)的大圓環(huán)上圓周均布有4個(gè)撕裂刀作為保徑刀。
[0008]所述渣土輸送機(jī)構(gòu)為帶狀螺旋輸送機(jī)，可使出渣量與切削量達(dá)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(shí)受到撞擊損壞。
[0010]所述大刀盤(pán)、中型刀盤(pán)、小刀盤(pán)和微型刀盤(pán)的背面均平行設(shè)置有4個(gè)攪拌區(qū)域不同的刀盤(pán)攪拌棒，可實(shí)現(xiàn)全斷面攪拌，刀盤(pán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)刀盤(pán)背后的土體進(jìn)行攪拌，使注入的渣土改良劑與切削下來(lái)的土體進(jìn)行充分混合，使土體具有良好的塑性、流動(dòng)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(qiáng)度和剛性，增強(qiáng)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(dòng)。
[0012]本實(shí)用新型的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)的有益效果:
[0013]1.本實(shí)用新型的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，刀盤(pán)機(jī)構(gòu)包括同平面對(duì)稱布置的10個(gè)刀盤(pán)，開(kāi)挖刀盤(pán)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。
[0014]2.本實(shí)用新型的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，刀盤(pán)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(dòng)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(dāng)遇到大粒徑卵石時(shí)，滾刀在滾動(dòng)力和推力的作用下，使卵石發(fā)生破碎，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)鵝卵石的破碎，對(duì)鵝卵石地層的適應(yīng)性大大提尚。
[0015]3.本實(shí)用新型的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，渣土輸送機(jī)構(gòu)為帶狀螺旋輸送機(jī)，且螺旋輸送機(jī)的數(shù)量為兩臺(tái)，螺旋輸送機(jī)能夠?qū)⒋箢w粒鵝卵石排出，實(shí)現(xiàn)流暢排渣?！靖綀D說(shuō)明】

[0016]圖1是用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是刀盤(pán)機(jī)構(gòu)的刀盤(pán)分布結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是刀盤(pán)攪拌棒攪拌區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇19]圖4是大刀盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是圖4的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6是圖1中B的放大結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇22] 參見(jiàn)圖1-6:1-盾體，101-前盾，102-糾偏油缸，103-尾盾，104-限位塊，2-刀盤(pán)機(jī)構(gòu)，201-大刀盤(pán)，202-中型刀盤(pán)，203-小刀盤(pán)，204-微型刀盤(pán)，205-刀梁，206-大圓環(huán)，207-魚(yú)尾刀，208-切刀，209-撕裂刀，210-滾刀，3-刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，4-渣土輸送機(jī)構(gòu)，5-超前注漿管， 6-刀盤(pán)攪拌棒，7-錐板?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)做更加詳細(xì)的描述。[〇〇24] 實(shí)施例:
[0025]本實(shí)用新型的用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，包括起支撐作用的盾體1、位于盾體前端的刀盤(pán)機(jī)構(gòu)2、刀盤(pán)機(jī)構(gòu)2后側(cè)的刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3和渣土輸送機(jī)構(gòu)4,所述盾體1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(guò)糾偏油缸102連接，所述刀盤(pán)機(jī)構(gòu)2包括同平面對(duì)稱布置的10個(gè)刀盤(pán)，且刀盤(pán)機(jī)構(gòu)2包括大刀盤(pán)201、中型刀盤(pán)202、小刀盤(pán)203和微型刀盤(pán)204，所述大刀盤(pán)201為4個(gè)，且大刀盤(pán)201位于開(kāi)挖斷面的四角處;所述中型刀盤(pán)202為2個(gè)，且中型刀盤(pán)202位于開(kāi)挖斷面的豎向中間上下側(cè);所述小刀盤(pán)203為2個(gè)，且小刀盤(pán)203位于開(kāi)挖斷面橫向中心位置;微型刀盤(pán)204為2個(gè)，且微型刀盤(pán)204位于開(kāi)挖斷面橫向中心最左側(cè)和最右側(cè)，上述10個(gè)刀盤(pán)在同一平面內(nèi)協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)且互不干涉；盾體1上部?jī)A斜設(shè)置有超前注漿管5,當(dāng)?shù)貙硬环€(wěn)定或者需要進(jìn)倉(cāng)處理問(wèn)題時(shí)，超前注漿管5注漿對(duì)周圍土體進(jìn)行加固，形成管棚，可保證土倉(cāng)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(shí)再安裝最后一段延長(zhǎng)管，不用時(shí)用封板封住前段注漿管，為盾體1內(nèi)部節(jié)省空間。[〇〇26] 所述大刀盤(pán)201、中型刀盤(pán)202、小刀盤(pán)203和微型刀盤(pán)204均為輻條式刀盤(pán)，每個(gè)刀盤(pán)均包括四個(gè)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(gè)刀梁205連接，且大圓環(huán)206均呈截錐形;所述大刀盤(pán)201、中型刀盤(pán)202、小刀盤(pán)203和微型刀盤(pán)204的刀盤(pán)中心均設(shè)置有魚(yú)尾刀207,所述刀梁上均設(shè)置有切刀208和撕裂刀209,大刀盤(pán)201的每根刀梁 205上還設(shè)置有一把滾刀210,上述四種刀盤(pán)的大圓環(huán)206上圓周均布有4個(gè)撕裂刀209作為保徑刀。[〇〇27]所述渣土輸送機(jī)構(gòu)4為帶狀螺旋輸送機(jī)，可使出渣量與切削量達(dá)到一種平衡狀態(tài)。
[0028]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(shí)受到撞擊損壞。[〇〇29] 所述大刀盤(pán)201、中型刀盤(pán)202、小刀盤(pán)203和微型刀盤(pán)204的背面均平行設(shè)置有4個(gè)攪拌區(qū)域不同的刀盤(pán)攪拌棒6，可實(shí)現(xiàn)全斷面攪拌，刀盤(pán)機(jī)構(gòu)2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)刀盤(pán)背后的土體進(jìn)行攪拌，使注入的渣土改良劑與切削下來(lái)的土體進(jìn)行充分混合，使土體具有良好的塑性、流動(dòng)性和止水性，保證土體的順利排出。
[0030]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(qiáng)度和剛性，增強(qiáng)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(dòng)。
[0031]以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于富水鵝卵石地層的同平面多刀盤(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，包括起支撐作用的盾 體、位于盾體前端的刀盤(pán)機(jī)構(gòu)、刀盤(pán)機(jī)構(gòu)后側(cè)的刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和渣土輸送機(jī)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(guò)糾偏油缸連接，其特 征在于:所述刀盤(pán)機(jī)構(gòu)包括同平面對(duì)稱布置的10個(gè)刀盤(pán)，且刀盤(pán)機(jī)構(gòu)包括大刀盤(pán)、中型刀 盤(pán)、小刀盤(pán)和微型刀盤(pán)，所述大刀盤(pán)為4個(gè)，且大刀盤(pán)位于開(kāi)挖斷面的四角處;所述中型刀盤(pán) 為2個(gè)，且中型刀盤(pán)位于開(kāi)挖斷面的豎向中間上下側(cè);所述小刀盤(pán)為2個(gè)，且小刀盤(pán)位于開(kāi)挖 斷面橫向中心位置;微型刀盤(pán)為2個(gè)，且微型刀盤(pán)位于開(kāi)挖斷面橫向中心最左側(cè)和最右側(cè)， 10個(gè)刀盤(pán)在同一平面內(nèi)協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)且互不干涉;盾體上部?jī)A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(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，其特 征在于:所述大刀盤(pán)、中型刀盤(pán)、小刀盤(pán)和微型刀盤(pán)均為輻條式刀盤(pán)，每個(gè)刀盤(pán)均包括四個(gè) 刀梁，刀梁外端均設(shè)置大圓環(huán)，大圓環(huán)與四個(gè)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(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，其特 征在于:所述大刀盤(pán)、中型刀盤(pán)、小刀盤(pán)和微型刀盤(pán)的刀盤(pán)中心均設(shè)置有魚(yú)尾刀，所述刀梁 上均設(shè)置有切刀和撕裂刀，大刀盤(pán)的每根刀梁上還設(shè)置有一把滾刀，上述四種刀盤(pán)的大圓 環(huán)上圓周均布有4個(gè)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(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，其特 征在于:所述渣土輸送機(jī)構(gòu)為帶狀螺旋輸送機(jī)。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(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，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(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，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(shí)再安裝最后一段延長(zhǎng)管，不用時(shí)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(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，其特 征在于:所述大刀盤(pán)、中型刀盤(pán)、小刀盤(pán)和微型刀盤(pán)的背面均平行設(shè)置有4個(gè)攪拌區(qū)域不同 的刀盤(pán)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(pán)矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，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(hào)】E21D9/12GK205714206SQ201620602661
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)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(guó)艷
【申請(qǐng)人】中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司