一種適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于隧道施工設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國，排污、煤氣、石油、熱力、通信電纜等綜合管道一般都是直埋地下且錯(cuò)綜復(fù)雜，許多管線已嚴(yán)重老化，無法滿足城市發(fā)展與城鎮(zhèn)化建設(shè)的需要。隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)與發(fā)展，管網(wǎng)建設(shè)與改造將成為城市建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。
[0003]傳統(tǒng)的管網(wǎng)改造與建設(shè)都需要將路面重新挖開或者采用礦山法施工，不僅造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，還影響交通、污染環(huán)境。相較傳統(tǒng)的施工方法，頂管法施工具有不需要開挖地面、占地面積少、交通影響小、開挖速度快、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)勢(shì)。
[0004]目前國內(nèi)頂管機(jī)還局限于只適應(yīng)淤、粘、粉、砂等軟土地層的常規(guī)頂管機(jī)，但在具有世界地質(zhì)博物館之稱的中國，大多城市水文地質(zhì)復(fù)雜，往往施工區(qū)間以一種地質(zhì)為主，多種地質(zhì)情況復(fù)合，而能夠適應(yīng)軟巖、硬巖、軟硬不均等復(fù)合底地層的頂管機(jī)還是空白。
[0005]如何利用性價(jià)比最優(yōu)的隧道頂管機(jī)完成復(fù)雜地質(zhì)工程項(xiàng)目建設(shè)的問題亟待解決，提供一種既能在軟弱地層或圍巖較差地層中掘進(jìn)又兼具有硬巖掘進(jìn)機(jī)性能的隧道施工裝備，在地層地質(zhì)變化時(shí)切換掘進(jìn)模式，使一臺(tái)設(shè)備具有軟土、軟巖、硬巖及交替地層廣泛的地質(zhì)適應(yīng)性，同時(shí)對(duì)地層干擾小，降低工程風(fēng)險(xiǎn)，是隧道掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)及施工中的一大難題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)，可以適用于軟硬交替地層、過渡地層，是一種適合淤、粘、粉、砂、卵礫、風(fēng)化巖等復(fù)合地層的施工裝備。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)，包括前端的刀盤，前盾內(nèi)置有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與刀盤相連，前盾通過糾偏系統(tǒng)與尾盾相連，尾盾后端與管節(jié)連接，在盾體內(nèi)設(shè)有泥水循環(huán)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過扭腿與刀盤連接，錐環(huán)與前盾的隔板相連，扭腿、錐環(huán)設(shè)置在泥水倉內(nèi)，刀盤與前盾的隔板間形成泥水倉，前盾內(nèi)設(shè)有氣墊倉，泥水倉與氣墊倉之間設(shè)有連通的閥門；泥水倉上連有泥水倉排楽管，氣墊倉上連有氣墊倉排漿管，泥水倉排漿管、氣墊倉排漿管與泥水循環(huán)系統(tǒng)相連。
[0008]刀盤、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和錐環(huán)的中心線重合，中心線與盾體中心線偏心設(shè)置。
[0009]所述刀盤包括刀盤面板，刀盤面板上設(shè)有雙刃滾刀、邊刮刀和刮刀，刀盤面板上中心設(shè)有單刃滾刀。
[0010]泥水倉內(nèi)設(shè)有格柵板，格柵板與錐環(huán)齊平，格柵板后端設(shè)有高壓水管。
[0011]所述泥水循環(huán)系統(tǒng)包括液壓油缸，液壓油缸一端與蓄能器相連。
[0012]本實(shí)用新型既能適用于軟土、軟巖、硬巖等單一地層，同時(shí)兼具有適用于軟硬交替地層、過渡地層，針對(duì)不同地層能夠?qū)崿F(xiàn)泥水平衡掘進(jìn)模式和氣墊輔助泥水平衡兩種掘進(jìn)模式。本實(shí)用新型具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工安全、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，為現(xiàn)代市政管廊施工建設(shè)提供了技術(shù)支持。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(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，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，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。
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的氣墊輔助泥水平衡掘進(jìn)模式示意圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的刀盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4泥水循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5泥水循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
[0019]其中，1.刀盤;2.前盾；3.糾偏系統(tǒng)；4.尾盾；5.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);6.泥水循環(huán)系統(tǒng)；7.管節(jié);8.頂環(huán);9.頂鐵；10.主推油缸；11.后罪墻；12.泥水倉；13.氣塾倉；14.蓄能器；15.過濾器;16.液壓站;17.冷卻器;18.始發(fā)井；19.扭腿;20.高壓空氣;21.中心線;22.盾體中心線；23.錐環(huán);24.格柵板;25.泥水;26.雙刃滾刀；27.單刃滾刀；28.邊刮刀;29.刮刀；30.泥水倉排漿管;31.氣墊倉排漿管;32.液壓油缸;33.反沖洗結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(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)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021]如圖1?5所示，一種適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)，包括前端的刀盤I，前盾2內(nèi)置有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5與刀盤I相連，前盾2通過糾偏系統(tǒng)3與尾盾4相連，尾盾4后端與管節(jié)7固定連接，在盾體內(nèi)設(shè)有泥水循環(huán)系統(tǒng)6，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5通過扭腿19與刀盤I連接，錐環(huán)23與前盾2的隔板相連，扭腿19、錐環(huán)23設(shè)置在泥水倉12內(nèi)，刀盤I與前盾2的隔板間形成泥水倉12，前盾2內(nèi)設(shè)有氣墊倉13，泥水倉12與氣墊倉13之間設(shè)有連通的閥門；泥水倉12上連有泥水倉排漿管30，氣墊倉13上連有氣墊倉排漿管31，泥水倉排漿管30、氣墊倉排漿管31與泥水循環(huán)系統(tǒng)6相連。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5包括蓄能器14、控制閥組、過濾器15、液壓站16和冷卻器17等。
[0022]本實(shí)用新型工作原理如下:管節(jié)7、頂環(huán)8、頂鐵9、主推油缸10、后靠墻11處于始發(fā)井18內(nèi)，掘進(jìn)過程中，以前盾2、尾盾4作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5及刀盤I的支撐，由主推油缸10為整機(jī)掘進(jìn)提供推力，并由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5帶動(dòng)刀盤I回轉(zhuǎn)開挖掘進(jìn);渣土通過刀盤I進(jìn)入泥水倉12，在扭腿19的攪拌下與泥水混合，其中較大碎石被扭腿19、錐環(huán)23破碎，直至其大小能夠通過格柵板24，再通過泥水循環(huán)系統(tǒng)中的泥水倉排漿管30排出隧道外；主推油缸10通過管節(jié)7、頂環(huán)8和頂鐵9將推進(jìn)力傳遞至主機(jī)，與此同時(shí)伴隨管節(jié)7背襯同步注漿減磨，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與管節(jié)7的整體前進(jìn)。掘進(jìn)一工作區(qū)間后，主機(jī)停機(jī)，主推油缸10收回，在頂環(huán)8、頂鐵9前增加新的管節(jié)7，然后驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5、主推油缸10再次工作，頂管機(jī)實(shí)現(xiàn)間歇循環(huán)向前推進(jìn)，最終形成由環(huán)形管節(jié)襯砌的隧道。頂管機(jī)在掘進(jìn)發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)通過糾偏系統(tǒng)3矯正姿勢(shì)。所述糾偏系統(tǒng)3可以采用油缸，油缸兩端分別與尾盾、氣墊倉的隔板連接，通過油缸的伸縮可以調(diào)節(jié)前盾2的方向，防止走偏。
[0023]在頂管機(jī)在掘進(jìn)過程中，需要緊急停機(jī)時(shí)，蓄能器自動(dòng)控制液壓油缸32的閥門關(guān)閉，以保證泥水倉的壓力平衡，確保掌子面安全。
[0024]泥水循環(huán)管路發(fā)生堵塞時(shí)通過反沖洗結(jié)構(gòu)33對(duì)管路進(jìn)行疏通。在地層穩(wěn)定、刀具磨損時(shí)，氣墊倉13可作為人倉通道實(shí)現(xiàn)人員常壓進(jìn)倉換刀。
[0025]本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)兩種掘進(jìn)模式，1.泥水平衡掘進(jìn)模式:頂管在穩(wěn)定地層頂進(jìn)過程中，關(guān)閉泥水倉12與氣墊倉13的連通閥門，只通過調(diào)節(jié)進(jìn)漿與排漿的流量與壓力，來控制泥水倉12壓力以平衡掌子面水土壓力。2.氣墊輔助泥水平衡掘進(jìn)模式，頂管在不穩(wěn)定地層頂進(jìn)過程中，打開泥水倉12與氣墊倉13的連通閥門，通過控制氣墊倉13頂部的高壓空氣20的壓力，來實(shí)時(shí)精確控制泥水倉12中泥水25壓力變化，以平衡掌子面水土壓力。
[0026]刀盤1、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5和錐環(huán)23的中心線21重合，中心線21與盾體中心線22偏心設(shè)置。這樣可以保證掘進(jìn)中硬巖回縮不卡盾。
[0027]所述刀盤I包括刀盤面板，刀盤面板上設(shè)有雙刃滾刀26、邊刮刀28和刮刀29，刀盤面板I上中心設(shè)有單刃滾刀27。
[0028]泥水倉12內(nèi)設(shè)有格柵板24，格柵板24與錐環(huán)23齊平，格柵板24后端設(shè)有高壓水管。本申請(qǐng)包括6個(gè)扭腿19、6個(gè)錐環(huán)23，扭腿19和錐環(huán)23表層設(shè)有耐磨層，扭腿19和錐環(huán)23構(gòu)成了破碎裝置，而格柵板24后端設(shè)置有高壓水管，在格柵板發(fā)生堵塞時(shí)進(jìn)行沖洗。
[0029]所述泥水循環(huán)系統(tǒng)6包括液壓油缸32，液壓油缸32—端與蓄能器14相連。緊急情況下蓄能器14促使液壓油缸32關(guān)閉，以保證泥水倉的壓力平衡。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)，包括前端的刀盤(I)，前盾(2)內(nèi)置有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5)與刀盤(I)相連，前盾(2)通過糾偏系統(tǒng)(3)與尾盾(4)相連，尾盾(4)后端與管節(jié)(7)連接，在盾體內(nèi)設(shè)有泥水循環(huán)系統(tǒng)(6)，其特征在于:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5)通過扭腿(19)與刀盤(I)連接，錐環(huán)(23)與前盾⑵的隔板相連，扭腿(19)、錐環(huán)(23)設(shè)置在泥水倉(12)內(nèi)，刀盤(I)與前盾(2)的隔板間形成泥水倉(12)，前盾(2)內(nèi)設(shè)有氣墊倉(13)，泥水倉(12)與氣墊倉(13)之間設(shè)有連通的閥門；泥水倉(12)上連有泥水倉排漿管(30)，氣墊倉(13)上連有氣墊倉排漿管(31)，泥水倉排漿管(30)、氣墊倉排漿管(31)與泥水循環(huán)系統(tǒng)(6)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)，其特征在于:刀盤(I)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5)和錐環(huán)(23)的中心線(21)重合，中心線(21)與盾體中心線(22)偏心設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)，其特征在于:所述刀盤(I)包括刀盤面板，刀盤面板上設(shè)有雙刃滾刀(26)、邊刮刀(28)和刮刀(29)，刀盤面板(I)上中心設(shè)有單刃滾刀(27)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)，其特征在于:泥水倉(12)內(nèi)設(shè)有格柵板(24)，格柵板(24)與錐環(huán)(23)齊平，格柵板(24)后端設(shè)有高壓水管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)，其特征在于:所述泥水循環(huán)系統(tǒng)(6)包括液壓油缸(32)，液壓油缸(32)—端與蓄能器(14)相連。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種適用于復(fù)合地層的小直徑硬巖頂管機(jī)，可以適用于軟硬交替地層、過渡地層。本實(shí)用新型包括前端的刀盤、前盾、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，前盾通過糾偏系統(tǒng)與尾盾相連，尾盾后端與管節(jié)連接，在盾體內(nèi)設(shè)有泥水循環(huán)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過扭腿與刀盤連接，錐環(huán)與前盾隔板相連，扭腿、錐環(huán)設(shè)置在泥水倉內(nèi)，刀盤與前盾的隔板間形成泥水倉，前盾內(nèi)設(shè)有氣墊倉，泥水倉與氣墊倉之間設(shè)有連通的閥門；泥水倉上連有泥水倉排漿管，氣墊倉上連有氣墊倉排漿管，泥水倉排漿管、氣墊倉排漿管與泥水循環(huán)系統(tǒng)相連。本申請(qǐng)適用于軟土、軟巖、硬巖等單一地層，兼具有適用于軟硬交替地層、過渡地層，針對(duì)不同地層能夠?qū)崿F(xiàn)泥水平衡掘進(jìn)模式和氣墊輔助泥水平衡兩種掘進(jìn)模式。
【IPC分類】E21D9/08
【公開號(hào)】CN205297589
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】賈連輝, 龔?fù)⒚? 王小濤, 薛廣記, 范磊, 蔣鵬鵬
【申請(qǐng)人】中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月28日