CN103321646A - 地面出入式盾构掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地面出入式盾构掘进机，包括盾构掘进机主体和车架系统，其中，所述盾构掘进机本体与所述车架系统之间设有一管片稳定机构，所述管片稳定机构撑设于所述盾构掘进机的管片内侧，包括复数支撑环、复数固定环及复数连接梁，所述固定环固定于所述盾构掘进机上，所述支撑环通过所述连接梁连接于所述固定环上，所述支撑环进一步包括复数段支撑环段，相邻所述支撑环段之间通过油缸组件可伸缩连接，所述支撑环段的外周面上设有复数滚轮组件，所述滚轮组件抵顶所述管片内侧。无需工作井，不用地下连续墙，不用大开挖施工引道，可快速施工，节省工期，节约成本。

Description

地面出入式盾构掘进机

技术领域

本发明涉及一种最新研发的盾构施工装备，尤其是一种适应于无需工作井、盾构机从地表始发在浅覆土或者无覆土条件下开挖的盾构施工法的地面出入式盾构掘进机，简称GPST盾构。

背景技术

随着我国城市道路交通网络、公路交通网络和高速公路交通网络的大规模建设高潮的到来，对于过河、越江和跨海的公路、铁路隧道建设任务越来越多，规模越来越大，国际和国内的著名建筑企业纷纷地抢占这一建筑市场。因此，研究新的施工方法和施工设备显得完全必要和迫在眉睫。

传统的施工方法需要做两个工作井作为盾构始发井和接收井，盾构在工作井中始发和到达，隧道的引道段需要明挖，工作井较深，明挖段较长。传统隧道施工工法步骤包括隧道盾构段施工和隧道引道段施工。盾构从地面始发到达快速施工技术，是最新研发的盾构施工方法。在这个方法中，无需工作井，不用地下连续墙，不用大开挖施工引道，可快速施工，节省工期，节约成本。盾构机从地表始发，然后在浅覆土条件下开挖（避免了暗埋施工），最后盾构机在目标地点从地表到达。可将隧道引道段和隧道段一起通过盾构施工完成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种地面出入式盾构掘进机，可从地面始发快速施工。

为实现上述技术效果，本发明公开了一种地面出入式盾构掘进机，包括盾构掘进机主体和车架系统，其中，所述盾构掘进机本体与所述车架系统之间设有一管片稳定机构，所述管片稳定机构撑设于所述盾构掘进机的管片内侧，包括复数支撑环、复数固定环及复数连接梁，所述固定环固定于所述盾构掘进机上，所述支撑环通过所述连接梁连接于所述固定环上，所述支撑环进一步包括复数段支撑环段，相邻所述支撑环段之间通过油缸组件可伸缩连接，所述支撑环段的外周面上设有复数滚轮组件，所述滚轮组件抵顶所述管片内侧。

本发明进一步的改进在于，所述支撑环之间相互平行设置，所述固定环与所述支撑环平行设置，所述连接梁与所述支撑环平面垂直连接。

本发明进一步的改进在于，所述支撑环段包括一上段支撑环、一下段支撑环、一左段支撑环和一右段支撑环，在所述下段支撑环、所述左段支撑环和所述右段支撑环的外周面分别设有所述滚轮组件。

本发明进一步的改进在于，所述盾构掘进机主体包括刀盘、壳体、推进系统、拼装机和螺旋机。

本发明进一步的改进在于，所述刀盘采用辐条式结构，开口率达到60%。

本发明进一步的改进在于，所述刀盘正反向运转，所述刀盘的背面设有搅拌棒；所述刀盘的前面设有4条独立的注入管。

本发明进一步的改进在于，所述车架的液压系统及电气系统采用紧凑结构，所述车架系统包括2节相互连接的车架，所述车架的底部设有轨道滚轮，沿所述管片的内侧在所述车架的外周面上设有复数支撑滚轮。

本发明进一步的改进在于，所述支撑滚轮伸缩可调节。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：本发明揭示的GPST盾构由常规盾构改进设计，除有刀盘、壳体、推进系统、拼装机、螺旋机、车架系统等基本部件组成外，还设计一种管片稳定机构，用于克服斜坡段管片压力变化大，管片容易变形的缺点；刀盘采用辐条式结构，提高开口率，更有利于土体开挖；车架系统液压系统和电气系统采用紧凑结构，只需2节车架布置后配套车架系统；车架上布置复数环支撑滚轮组，使更多管片得到支撑。

附图说明

图1是本发明地面出入式盾构掘进机的示意图。

图2为本发明地面出入式盾构掘进机中管片稳定机构的示意图。

图3为本发明地面出入式盾构掘进机中支撑环的示意图。

图4为本发明地面出入式盾构掘进机刀盘的示意图。

图5为本发明地面出入式盾构掘进机中车架系统的示意图。

图6为本发明地面出入式盾构掘进机中车架的主视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

首先参阅图1所示，本发明的地面出入式盾构掘进机1，简称GPST盾构，主要由盾构掘进机主体和车架系统11，盾构掘进机主体由刀盘12、壳体13、推进系统、拼装机和螺旋机等基本部件组成。其中，盾构掘进机本体与车架系统11之间还设置有一管片稳定机构14，用于克服斜坡段管片压力变化大，管片容易变形的缺点。配合图2所示，管片稳定机构14设置于盾构掘进机1的管片内部，包括复数平行设置的支撑环141、复数固定环142及复数连接梁143，其中支撑环141通过连接梁143连接于固定环142上，而固定环142进一步固定于盾构掘进机1上，且固定环142与支撑环141平行设置，连接梁143与各个支撑环141平面垂直连接。

进一步结合图3所示，支撑环141包括上段支撑环151，左段支撑环152、右段支撑环153及下段支撑环154四段支撑环段，其中，左段支撑环152、右段支撑环153及下段支撑环154的外周面上分别设有复数个滚轮组件155，各段相邻的支撑环段间通过一油缸组件156连接，油缸组件156伸出时，其连接的左段支撑环152或右段支撑环153向外撑出，使左段支撑环152或右段支撑环153外周面上的滚轮组件156抵顶盾构掘进机1管片的内侧。

刀盘12的作用是支撑开挖面土压的同时进行开挖。作为本发明的较佳实施方式，配合图4所示，刀盘12为辐条式结构，增加开口率到60%，在土体没有很好改良的情况下，开口率越大可能更利于施工。刀盘12背面设有搅拌棒及刀盘12正反向运转的特征有利于对螺旋机进行喂料。刀盘12前面设有4条独立的注入管，用于添加剂注入改良土体以降低磨损保证出土顺畅。

车架系统11的作用是用于布置盾构掘进机1设备。由于GPST工法施工场地狭窄，原有盾构机有5节车架，全长近64m，因此原有盾构不适应于目前施工场地的需求。根据主要的研究内容及场地需求，通过三维空间布置，充分利用每个空间，对盾构掘进机1总体布局进行修改设计，主要在车架系统11的液压系统和电气系统上进行一些紧凑性设计，结合图5所示，改进后只需2节车架111。并配合图6所示，车架111除底部安装行走在轨道上的轨道滚轮112外，还在外周布置复数支撑滚轮113，每环布置复数个支撑滚轮113，支撑滚轮113伸缩可调节，使支撑滚轮113支撑在管片上，解决无工作井施工斜坡段管片自立性差，受力不均，易变形的问题。车架111的支撑滚轮113的作用和管片稳定机构14类似，目的在于让更多的管片处在支撑状态下，而不需要加长管片稳定机构14，使管片受到更好的保护。

本发明揭示的GPST盾构由常规盾构改进设计，除有刀盘、壳体、推进系统、拼装机、螺旋机、车架系统等基本部件组成外，还设计一种管片稳定机构，用于克服斜坡段管片压力变化大，管片容易变形的缺点；刀盘采用辐条式结构，提高开口率，更有利于土体开挖；车架系统液压系统和电气系统采用紧凑结构，只需2节车架布置后配套车架系统；车架上布置复数环支撑滚轮组，使更多管片得到支撑。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种地面出入式盾构掘进机，包括盾构掘进机主体和车架系统，其特征在于：所述盾构掘进机本体与所述车架系统之间设有一管片稳定机构，所述管片稳定机构撑设于所述盾构掘进机的管片内侧，包括复数支撑环、复数固定环及复数连接梁，所述固定环固定于所述盾构掘进机上，所述支撑环通过所述连接梁连接于所述固定环上，所述支撑环进一步包括复数段支撑环段，相邻所述支撑环段之间通过油缸组件可伸缩连接，所述支撑环段的外周面上设有复数滚轮组件，所述滚轮组件抵顶所述管片内侧。

2.如权利要求1所述的盾构掘进机，其特征在于：所述支撑环之间相互平行设置，所述固定环与所述支撑环平行设置，所述连接梁与所述支撑环平面垂直连接。

3.如权利要求2所述的盾构掘进机，其特征在于：所述支撑环段包括一上段支撑环、一下段支撑环、一左段支撑环和一右段支撑环，在所述下段支撑环、所述左段支撑环和所述右段支撑环的外周面分别设有所述滚轮组件。

4.如权利要求1所述的盾构掘进机，其特征在于：所述盾构掘进机主体包括刀盘、壳体、推进系统、拼装机和螺旋机。

5.如权利要求4所述的盾构掘进机，其特征在于：所述刀盘采用辐条式结构，开口率达到60%。

6.如权利要求5所述的盾构掘进机，其特征在于：所述刀盘正反向运转，所述刀盘的背面设有搅拌棒；所述刀盘的前面设有4条独立的注入管。

7.如权利要求1所述的盾构掘进机，其特征在于：所述车架的液压系统及电气系统采用紧凑结构，所述车架系统包括2节相互连接的车架，所述车架的底部设有轨道滚轮，沿所述管片的内侧在所述车架的外周面上设有复数支撑滚轮。

8.如权利要求7所述的盾构掘进机，其特征在于：所述支撑滚轮伸缩可调节。

Images