本發(fā)明涉及豎井掘進設(shè)備的，尤其是一種硬巖地層豎井掘進用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機。

背景技術(shù)：

1、我國城市發(fā)展迅速，但在發(fā)展數(shù)十年過程中，由于各階段發(fā)展理念改變、城市規(guī)劃不合理、經(jīng)濟成本和人口增長等，造成城市空間利用率和布局不合理、以及老破改造等，城市發(fā)展不能滿足人民需求，城市更新改造成為未來發(fā)展趨勢。隨著我國城市更新進度加快，地下空間利用問題日益突出。各大城市建造了豎井車庫用于緩解停車難問題，地下儲蓄水池調(diào)節(jié)洪澇災(zāi)害及水資源回收利用，采用豎井作為地下能源儲存及地下儲能空間，山嶺隧道通風(fēng)豎井等。豎井施工方法分為人工開挖施工、半機械開挖施工以及機械開挖施工。盾構(gòu)因其開挖速度快、安全性高、周邊環(huán)境影響小等優(yōu)勢而普遍應(yīng)用。

2、大直徑豎井機械化施工一直是地下工程領(lǐng)域面臨的難題，目前施工多采用人工開挖豎井，在地面建造好井筒后，隨開挖下沉，施工速度慢，而且井筒在下沉?xí)r容易存在偏斜、下沉不順利、需添加助沉劑等問題。近年來，隨著科技的發(fā)展逐步出現(xiàn)了一些機械化施工設(shè)備，但存在機械化程度低、出渣速度慢影響施工進度等問題。特別是硬巖地層，通常采用單一的鉆爆法或盾構(gòu)施工，存在施工效率低、施工人員安全、刀具磨損嚴重頻繁換刀等問題，無法綜合利用盾構(gòu)安全性高、周邊環(huán)境影響小和鉆爆法開挖硬巖效率高等特點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種硬巖地層豎井掘進用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機，該環(huán)形刀盤盾構(gòu)機由刀盤組件、伸縮組件、驅(qū)動組件和護盾組成，驅(qū)動組件設(shè)于護盾內(nèi)，伸縮組件安裝在驅(qū)動組件上并同刀盤組件連接，伸縮組件驅(qū)動刀盤組件進行升降運動，驅(qū)動組件驅(qū)動伸縮組件進行旋轉(zhuǎn)運動。在硬巖豎井掘進過程中采用環(huán)形刀盤盾構(gòu)形成環(huán)形導(dǎo)洞，為大直徑硬巖豎井鉆爆開挖提供預(yù)裂面和增加爆破臨空面，不僅實現(xiàn)精準控制消除超欠挖，還能減少爆破藥卷數(shù)量，節(jié)省成本。

2、本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

3、一種硬巖地層豎井掘進用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機，所述環(huán)形刀盤盾構(gòu)機包括刀盤組件、伸縮組件、驅(qū)動組件和護盾，所述驅(qū)動組件設(shè)于所述護盾內(nèi)，所述伸縮組件安裝在所述驅(qū)動組件上并同所述刀盤組件連接，所述伸縮組件驅(qū)動所述刀盤組件進行升降運動，所述驅(qū)動組件驅(qū)動所述伸縮組件進行旋轉(zhuǎn)運動；所述驅(qū)動組件包括反力架、行星電機和齒輪，所述行星電機沿所述反力架周向布置有多個，所述行星電機的行星電機軸上設(shè)有齒輪。

4、所述刀盤組件包括弧形塊刀盤、滾刀和刮刀，所述弧形塊刀盤沿周向設(shè)置有多個，相鄰所述弧形塊刀盤之間形成有進渣口，所述弧形塊刀盤的弧向兩側(cè)各設(shè)有一組所述刮刀，所述弧形塊刀盤中部設(shè)有一組所述滾刀。

5、所述伸縮組件包括液壓缸、基座和環(huán)形齒輪，所述環(huán)形齒輪和所述液壓缸分別設(shè)于所述基座的上側(cè)和下側(cè)，所述環(huán)形齒輪與所述驅(qū)動組件的齒輪相嚙合，所述液壓缸沿所述基座周向布置有多組并安裝在防護伸縮管內(nèi)，所述液壓缸的底座固定在所述基座上、伸縮桿同所述刀盤組件連接，所述基座下側(cè)由內(nèi)至外依次設(shè)置有螺旋排渣壁和防護罩。

6、所述反力架由扇形支撐板、反力板、徑向肋板和弧形肋板組成，所述反力板為圓環(huán)狀，所述扇形支撐板沿所述反力板周向布置有多個，所述徑向肋板和所述弧形肋板分別沿所述扇形支撐板的徑向和弧向布置。

7、本發(fā)明的優(yōu)點是：

8、(1)在硬巖豎井掘進過程中采用環(huán)形刀盤盾構(gòu)形成環(huán)形導(dǎo)洞，為大直徑硬巖豎井鉆爆開挖提供預(yù)裂面和增加爆破臨空面，不僅實現(xiàn)精準控制消除超欠挖，還能減少爆破藥卷數(shù)量，節(jié)省成本；

9、(2)盾構(gòu)掘進安全性高但存在硬巖地層刀具磨損嚴重維護費用高問題，而鉆爆法成本低但安全性較低，結(jié)合盾構(gòu)法與鉆爆法優(yōu)缺點，僅采用環(huán)形刀具形成豎井預(yù)裂面與增加爆破臨空面，減少刀具數(shù)量和使用時長，減少刀具磨損，節(jié)省成本；

10、(3)利用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機施工豎井，可在豎井井壁周圍形成臨時支護，保證豎井施工安全；

11、(4)螺旋排渣壁可利用螺旋結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，將巖渣從環(huán)形導(dǎo)洞內(nèi)排出。

技術(shù)特征：

1.一種硬巖地層豎井掘進用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機，其特征在于：所述環(huán)形刀盤盾構(gòu)機包括刀盤組件、伸縮組件、驅(qū)動組件和護盾，所述驅(qū)動組件設(shè)于所述護盾內(nèi)，所述伸縮組件安裝在所述驅(qū)動組件上并同所述刀盤組件連接，所述伸縮組件驅(qū)動所述刀盤組件進行升降運動，所述驅(qū)動組件驅(qū)動所述伸縮組件進行旋轉(zhuǎn)運動；所述驅(qū)動組件包括反力架、行星電機和齒輪，所述行星電機沿所述反力架周向布置有多個，所述行星電機的行星電機軸上設(shè)有齒輪。

2.如權(quán)利要求1所述的一種硬巖地層豎井掘進用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機，其特征在于：所述刀盤組件包括弧形塊刀盤、滾刀和刮刀，所述弧形塊刀盤沿周向設(shè)置有多個，相鄰所述弧形塊刀盤之間形成有進渣口，所述弧形塊刀盤的弧向兩側(cè)各設(shè)有一組所述刮刀，所述弧形塊刀盤中部設(shè)有一組所述滾刀。

3.如權(quán)利要求1所述的一種硬巖地層豎井掘進用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機，其特征在于：所述伸縮組件包括液壓缸、基座和環(huán)形齒輪，所述環(huán)形齒輪和所述液壓缸分別設(shè)于所述基座的上側(cè)和下側(cè)，所述環(huán)形齒輪與所述驅(qū)動組件的齒輪相嚙合，所述液壓缸沿所述基座周向布置有多組并安裝在防護伸縮管內(nèi)，所述液壓缸的底座固定在所述基座上、伸縮桿同所述刀盤組件連接，所述基座下側(cè)由內(nèi)至外依次設(shè)置有螺旋排渣壁和防護罩。

4.如權(quán)利要求1所述的一種硬巖地層豎井掘進用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機，其特征在于：所述反力架由扇形支撐板、反力板、徑向肋板和弧形肋板組成，所述反力板為圓環(huán)狀，所述扇形支撐板沿所述反力板周向布置有多個，所述徑向肋板和所述弧形肋板分別沿所述扇形支撐板的徑向和弧向布置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種硬巖地層豎井掘進用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機，環(huán)形刀盤盾構(gòu)機包括刀盤組件、伸縮組件、驅(qū)動組件和護盾，驅(qū)動組件設(shè)于護盾內(nèi)，伸縮組件安裝在驅(qū)動組件上并同刀盤組件連接，伸縮組件驅(qū)動刀盤組件進行升降運動，驅(qū)動組件驅(qū)動伸縮組件進行旋轉(zhuǎn)運動；驅(qū)動組件包括反力架、行星電機和齒輪，行星電機沿反力架周向布置有多個，行星電機的行星電機軸上設(shè)有齒輪。本發(fā)明的優(yōu)點是：在硬巖豎井掘進過程中采用環(huán)形刀盤盾構(gòu)形成環(huán)形導(dǎo)洞，為大直徑硬巖豎井鉆爆開挖提供預(yù)裂面和增加爆破臨空面，不僅實現(xiàn)精準控制消除超欠挖，還能減少爆破藥卷數(shù)量，節(jié)省成本；利用環(huán)形刀盤盾構(gòu)機施工豎井，可在豎井井壁周圍形成臨時支護，保證豎井施工安全。

技術(shù)研發(fā)人員：趙璐,李冰,姚鐵軍,李文兵,?？?孟祥康
受保護的技術(shù)使用者：中鐵十五局集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6