本發(fā)明涉及隧道施工設(shè)備，特別是指一種由履帶推進(jìn)的馬蹄形掘進(jìn)機(jī)。

背景技術(shù)：

在目前隧道施工中，盾構(gòu)技術(shù)以其自動(dòng)化程度高、施工安全度高、施工進(jìn)度快、污染小、成本低等優(yōu)勢(shì)，逐步得到廣泛應(yīng)用。其中，盾構(gòu)機(jī)是一種采用盾構(gòu)法的集機(jī)械、電子、液壓、激光和控制等技術(shù)于一體的高度機(jī)械化和自動(dòng)化的掘進(jìn)襯砌成套設(shè)備。

公路鐵路等山嶺隧道常采用馬蹄形斷面，較圓形隧道相比，馬蹄形斷面隧道空間利用率更高。馬蹄形斷面隧道開(kāi)挖通常使用全斷面鉆爆法、臺(tái)階法、cd法、crd法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等等，為實(shí)現(xiàn)人員、工期、成本控制等更高的要求，國(guó)內(nèi)已有很專業(yè)技術(shù)人員對(duì)馬蹄形斷面隧道機(jī)械化施工水平的提高進(jìn)行了大量研究，如：

《一種馬蹄形開(kāi)敞式盾構(gòu)體結(jié)構(gòu)及盾構(gòu)法施工工藝》，采用馬蹄形斷面盾構(gòu)體結(jié)構(gòu)，利用周邊若干只液壓千斤頂和支撐工字鋼加工可拆移式的反力體系，結(jié)合一期防滑和盾構(gòu)體安全保障，完成開(kāi)挖土體工作，開(kāi)挖完一個(gè)段落后，拆除反力體系，進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌，完成洞身結(jié)構(gòu)施工；

《一種泥水平衡式馬蹄形盾構(gòu)機(jī)》利用圓形刀盤(pán)和異形刀盤(pán)（偏心擺動(dòng)）組成的刀盤(pán)切削出馬蹄形隧道，利用泥水平衡模式開(kāi)挖面穩(wěn)定性；

《無(wú)水軟土隧道的馬蹄形護(hù)盾開(kāi)挖裝置及隧道開(kāi)挖方法》中提及其設(shè)備包括主機(jī)支架、上護(hù)盾總成和側(cè)互動(dòng)總成和步履行走總成，采用挖掘機(jī)或其他具有挖掘功能的設(shè)備進(jìn)行開(kāi)敞式開(kāi)挖作業(yè)，并設(shè)計(jì)同步出渣裝置，使兩個(gè)工序同時(shí)進(jìn)行，提高作業(yè)效率；

《一種超大斷面馬蹄形盾構(gòu)機(jī)》利用土壓平衡原理，采用數(shù)個(gè)多前后分布的圓形刀盤(pán)進(jìn)行開(kāi)挖，以最新一環(huán)拼裝完畢的管片為支撐基礎(chǔ)進(jìn)行整機(jī)的推進(jìn)；該機(jī)型已在蒙華鐵路白城隧道擁有成功應(yīng)用案例；

《一種用于單線軟巖隧道的異形掘進(jìn)機(jī)》利用土壓平衡原理，采用上述《一種超大斷面馬蹄形盾構(gòu)機(jī)》迥異的組合方式的刀盤(pán)進(jìn)行開(kāi)挖，以拼裝完畢的管片為支撐基礎(chǔ)進(jìn)行整機(jī)的推進(jìn)；

《一種用于馬蹄形斷面隧道的可現(xiàn)澆支護(hù)的盾構(gòu)機(jī)》采用土壓平衡原理進(jìn)行掘進(jìn)，以距離主機(jī)很遠(yuǎn)的拼裝完畢的管片為撐緊基礎(chǔ)，依靠摩擦提供的反力，并通過(guò)杠桿+球鉸傳力進(jìn)行整機(jī)的推進(jìn)等等。

由于國(guó)內(nèi)各條隧道地質(zhì)構(gòu)造的不同，馬蹄形盾構(gòu)機(jī)采用土壓平衡掘進(jìn)+預(yù)制管片拼裝方式適應(yīng)性有所局限，當(dāng)?shù)刭|(zhì)較為穩(wěn)定時(shí)，需要一種施工成本較低的、無(wú)需保壓的安全的施工設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種由履帶推進(jìn)的馬蹄形掘進(jìn)機(jī)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)?shù)刭|(zhì)較為穩(wěn)定時(shí)，需要一種施工成本較低的、無(wú)需保壓的安全的施工設(shè)備的問(wèn)題。本裝置適應(yīng)于黃土、粉質(zhì)粘土、流砂、全風(fēng)化巖等地質(zhì)，隧道開(kāi)挖率大幅提高，實(shí)現(xiàn)了馬蹄形隧道掘進(jìn)、支護(hù)的同步成型。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種由履帶推進(jìn)的馬蹄形掘進(jìn)機(jī)，包括設(shè)置在前端的刀盤(pán)裝置，所述的刀盤(pán)裝置安裝在前盾上并與前盾內(nèi)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，前盾的后部設(shè)有尾盾，前盾與尾盾活動(dòng)連接，尾盾與底部的提供前進(jìn)推力的推進(jìn)履帶連接，刀盤(pán)裝置的后部設(shè)有安裝在前盾底部和推進(jìn)履帶上部的螺旋輸送機(jī)，尾盾與設(shè)備橋連接，設(shè)備橋上設(shè)有后配套系統(tǒng)。

所述的刀盤(pán)裝置包括位于同一平面的第一刀盤(pán)、第二刀盤(pán)、第三刀盤(pán)、第四刀盤(pán)和傘形偏心擺動(dòng)刀盤(pán)，第二刀盤(pán)和第一刀盤(pán)安裝在平面下部的左右兩側(cè)，第四刀盤(pán)和第三刀盤(pán)安裝在平面中部的左右兩側(cè)，傘形偏心擺動(dòng)刀盤(pán)安裝在平面的頂部，第一刀盤(pán)、第二刀盤(pán)、第三刀盤(pán)、第四刀盤(pán)均為包括兩長(zhǎng)兩短輻條的十字形輻條式刀盤(pán)，兩長(zhǎng)輻條位于同一直線上，兩短輻條位于同一直線上。

所述的第二刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第一刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度順時(shí)針偏轉(zhuǎn)45°，第四刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第二刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度順時(shí)針偏轉(zhuǎn)45°，第三刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第四刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度順時(shí)針偏轉(zhuǎn)45°，第一刀盤(pán)、第二刀盤(pán)、第三刀盤(pán)和第四刀盤(pán)同步旋轉(zhuǎn)。

所述的前盾和尾盾均為馬蹄形殼體結(jié)構(gòu)，前盾通過(guò)鉸接系統(tǒng)與尾盾連接，前盾的底部密封，尾盾的底部開(kāi)口。

所述的設(shè)備橋包括臨時(shí)支撐、可伸縮滾動(dòng)支撐和橋體，橋體的前端與尾盾連接，橋體的中部設(shè)有臨時(shí)支撐，橋體的尾端設(shè)有可伸縮滾動(dòng)支撐。

所述的后配套系統(tǒng)包括皮帶機(jī)、噴漿機(jī)械手、鋼拱架安裝機(jī)、防水板鋪設(shè)機(jī)和物料吊機(jī)，皮帶機(jī)從螺旋輸送機(jī)的后部設(shè)置至設(shè)備橋的尾部，鋼拱架安裝機(jī)設(shè)在設(shè)備橋的前部，噴漿機(jī)械手設(shè)在鋼拱架安裝機(jī)上，防水板鋪設(shè)機(jī)設(shè)在設(shè)備橋的后部，物料吊機(jī)設(shè)在連接橋的尾部，皮帶機(jī)的后部設(shè)有輸送渣土的卡車。

本發(fā)明的刀盤(pán)裝置開(kāi)挖率很高，采用半開(kāi)敞式掘進(jìn)，利于不穩(wěn)定的地質(zhì)掌子面的穩(wěn)定，同時(shí)比土壓平衡模式掘進(jìn)推力小，前盾和中盾的構(gòu)造簡(jiǎn)單，同時(shí)隧道支護(hù)可配合采用新奧法，無(wú)預(yù)制管片場(chǎng)地的占用，渣土運(yùn)輸可采用汽運(yùn)，具備了工程總體造價(jià)低廉，對(duì)施工人員的技術(shù)水平要求低等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為刀盤(pán)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為推進(jìn)履帶和尾盾的剖視圖。

圖中：1.刀盤(pán)裝置，101.第一刀盤(pán)，102.第二刀盤(pán)，103.第三刀盤(pán)，104.第四刀盤(pán)，105.傘形偏心擺動(dòng)刀盤(pán)，2.前盾，3.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，4.尾盾，5.鉸接系統(tǒng)，6.推進(jìn)履帶，7.設(shè)備橋，701.臨時(shí)支撐，702.可伸縮滾動(dòng)支撐，703橋體，8.螺旋輸送機(jī)，9.后配套系統(tǒng)，901.皮帶機(jī)，902.噴漿機(jī)械手，903.鋼拱架安裝機(jī)，904.防水板鋪設(shè)機(jī)，905.物料吊機(jī)，906.卡車。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1-3所示，一種由履帶推進(jìn)的馬蹄形掘進(jìn)機(jī)，包括設(shè)置在前端的刀盤(pán)裝置1，所述的刀盤(pán)裝置1安裝在前盾2上并與前盾2內(nèi)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3連接，前盾2的后部設(shè)有尾盾4，前盾2與尾盾4活動(dòng)連接，尾盾4與底部的提供前進(jìn)推力的推進(jìn)履帶6連接，刀盤(pán)裝置1的后部設(shè)有安裝在前盾2底部和推進(jìn)履帶6上部的螺旋輸送機(jī)8，尾盾4與設(shè)備橋7連接，設(shè)備橋7上設(shè)有后配套系統(tǒng)9。

所述的刀盤(pán)裝置1包括位于同一平面的第一刀盤(pán)101、第二刀盤(pán)102、第三刀盤(pán)103、第四刀盤(pán)104和傘形偏心擺動(dòng)刀盤(pán)105，第二刀盤(pán)102和第一刀盤(pán)101安裝在平面下部的左右兩側(cè)，第四刀盤(pán)104和第三刀盤(pán)103安裝在平面中部的左右兩側(cè)，傘形偏心擺動(dòng)刀盤(pán)105安裝在平面的頂部，第一刀盤(pán)101、第二刀盤(pán)102、第三刀盤(pán)103、第四刀盤(pán)104均為包括兩長(zhǎng)兩短輻條的十字形輻條式刀盤(pán)，兩長(zhǎng)輻條位于同一直線上，兩短輻條位于同一直線上。

以第一刀盤(pán)101某一旋轉(zhuǎn)角度為基準(zhǔn)，所述的第二刀盤(pán)102的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第一刀盤(pán)101的旋轉(zhuǎn)角度順時(shí)針偏轉(zhuǎn)45°，第四刀盤(pán)104的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第二刀盤(pán)102的旋轉(zhuǎn)角度順時(shí)針偏轉(zhuǎn)45°，第三刀盤(pán)103的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第四刀盤(pán)104的旋轉(zhuǎn)角度順時(shí)針偏轉(zhuǎn)45°第一刀盤(pán)101、第二刀盤(pán)102、第三刀盤(pán)103和第四刀盤(pán)104同步旋轉(zhuǎn)。四個(gè)刀盤(pán)以相同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，互不干涉，從而實(shí)現(xiàn)在同一平面內(nèi)的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提高了開(kāi)挖比率。

所述的前盾2和尾盾4均為馬蹄形殼體結(jié)構(gòu)，前盾2通過(guò)鉸接系統(tǒng)5與尾盾4連接，前盾2的底部密封，尾盾4的底部開(kāi)口，尾盾4固定在推進(jìn)履帶6的上側(cè)，支護(hù)履帶頂部和兩側(cè)的土體，當(dāng)整機(jī)掘進(jìn)時(shí)，推進(jìn)履帶6在尾盾4底部開(kāi)口區(qū)域即裸露的馬蹄形隧道底面行走，以摩擦反力為刀盤(pán)裝置1提供推力。

所述的設(shè)備橋7包括臨時(shí)支撐701、可伸縮滾動(dòng)支撐702和橋體703，橋體703的前端與尾盾4連接，橋體703的中部設(shè)有臨時(shí)支撐701，橋體703的尾端設(shè)有可伸縮滾動(dòng)支撐702。

所述的后配套系統(tǒng)9包括皮帶機(jī)901、噴漿機(jī)械手902、鋼拱架安裝機(jī)903、防水板鋪設(shè)機(jī)904和物料吊機(jī)905，皮帶機(jī)901從螺旋輸送機(jī)8的后部設(shè)置至設(shè)備橋7的尾部，鋼拱架安裝機(jī)903設(shè)在設(shè)備橋7的前部，噴漿機(jī)械手902設(shè)在鋼拱架安裝機(jī)903上，防水板鋪設(shè)機(jī)904設(shè)在設(shè)備橋7的后部，物料吊機(jī)905設(shè)在連接橋7的尾部，皮帶機(jī)901的后部設(shè)有輸送渣土的卡車906。

本發(fā)明的工作流程如下：本申請(qǐng)的掘進(jìn)機(jī)主要用于半敞開(kāi)式掘進(jìn)和敞開(kāi)式掘進(jìn)，刀盤(pán)裝置1由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3提供動(dòng)力，十字形輻條式刀盤(pán)以初相位置進(jìn)行同步順（逆）時(shí)針旋轉(zhuǎn)切削土體，偏心擺動(dòng)刀盤(pán)105偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)松動(dòng)土體，被切削下來(lái)的渣土經(jīng)過(guò)刀盤(pán)輻條和攪拌棒攪拌均勻后，通過(guò)螺旋輸送機(jī)8將渣土運(yùn)送到皮帶機(jī)901上，繼而轉(zhuǎn)運(yùn)到卡車906上，再運(yùn)至洞外。推進(jìn)履帶6將向前的推力由尾盾4的鋼結(jié)構(gòu)通過(guò)鉸接系統(tǒng)5傳遞給前盾2，繼而傳遞給刀盤(pán)裝置1，推進(jìn)履帶6設(shè)在設(shè)備橋的前端、刀盤(pán)的后端，通過(guò)與地面的摩擦力提供動(dòng)力，對(duì)刀盤(pán)推力的提供更加直接，不受中間設(shè)備的干擾，作用力更強(qiáng)，同時(shí)能夠不受初支混凝土凝固時(shí)間的影響，提高施工的效率，鉸接系統(tǒng)5用來(lái)微調(diào)盾構(gòu)機(jī)的挖掘方向，如此往復(fù)。前盾2和尾盾4支護(hù)已開(kāi)挖的隧道內(nèi)壁，在尾盾4后部的設(shè)備橋7上，鋼拱架安裝機(jī)903負(fù)責(zé)將剛裸露出來(lái)的隧道內(nèi)壁進(jìn)行掛拱架支護(hù)，然后采用噴漿機(jī)械手902完成隧道內(nèi)壁的初次襯砌，然后使用防水板鋪設(shè)機(jī)904對(duì)初次襯砌隧道進(jìn)行防水處理，最后通過(guò)可伸縮滾動(dòng)支撐702的輪胎與初次襯砌的隧道內(nèi)壁緊貼，調(diào)節(jié)其自身伸縮長(zhǎng)度來(lái)改善推進(jìn)履帶6與設(shè)備橋7的空間位置關(guān)系，以提高主機(jī)的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的刀盤(pán)裝置開(kāi)挖率很高，采用半開(kāi)敞式掘進(jìn)，利于不穩(wěn)定的地質(zhì)掌子面的穩(wěn)定，同時(shí)比土壓平衡模式掘進(jìn)推力小，前盾和中盾的構(gòu)造簡(jiǎn)單，同時(shí)隧道初次襯砌可配合采用新奧法或者現(xiàn)場(chǎng)澆筑，無(wú)預(yù)制管片場(chǎng)地的占用，渣土運(yùn)輸可采用汽運(yùn)，具備了工程總體造價(jià)低廉，對(duì)施工人員的技術(shù)水平要求低等優(yōu)點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。