CN103628893B - 钻爆盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道掘进的设备中的钻爆盾构机，包括盾护、钻岩机组、传送机构、液压推进机构、管片拼装机构；在盾护的前端设有盾头，盾头所形成的平面与盾护的横截面有夹角；本发明是实现了钻岩、土渣输送、管片安装和仰拱浇注同步进行的工作，为整个隧道的工期缩短提供了较好的方案，提高了施工效率。

Description

钻爆盾构机

技术领域

本发明属于隧道掘进的设备，具体涉及钻爆盾构机。

背景技术

目前，在铁路、公路、地铁、钻山等隧道工程施工作业中，盾构机是一种常见的隧道掘进的专用工程机械。盾构机用于隧道暗挖施工作业，其主要功能是通过土体开挖、土碴排运、整机推进和管片安装等完成隧道的成型挖掘。现有的盾构机包括圆筒形的壳体，壳体前部设置有切削装置，切削装置包括圆形刀盘，在刀盘上固定连接有若干把切削刀，切削刀刀头通常采用超硬合金材料制成，切削刀位于同一径向平面内，在隧道挖掘过程中，切削刀随刀盘旋转掘进，隧道内被挖掘出的泥土及岩屑等杂物通过螺旋输送机排出，从而实现隧道的掘进作业。虽然上述技术方案实现了对隧道掘进以及土渣输送的作业要求，但在隧道掘进工程中除了钻挖和土渣输送外还得进行管片拼装以及后续仰拱的浇筑等，现有技术中的盾构机还不能实现钻爆、出渣、管片拼装同步进行的功能，并且现有技术中由于盾构机结构的单一也影响了整个隧道掘进的进度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种施工效率高、功能一体化的钻爆盾构机。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：钻爆盾构机，包括盾护、钻岩机组、传送机构、液压推进机构、管片拼装机构；盾护包括支撑钢架和盾护钢板，盾护前端设有盾头，盾头所形成的平面与盾护的横截面有夹角；

钻岩机组周向均布在盾护前端，盾护前端的中间支架上设有中心钻机，钻岩机和中心钻机可伸缩连接在盾护上；

传送机构包括在盾护前段的地平输送带和后续输送带以及两者之间搭接的过渡输送带，所有输送带的两侧均布有钢板平台；

管片拼装机构包括轨道支撑架、环形导轨、悬挂轨道车和螺旋顶，环形导轨固接在轨道支撑架上，悬挂轨道车在环形导轨上移动；螺旋顶一端固定在轨道支撑架上，另一端托起管片移动；

液压推进机构一端固接在盾护上，另一端设有与管片可拆卸连接的顶撑件；

还包括设在过渡输送带附近的多层挡石帘，挡石帘的上端铰接在盾护上呈阶梯分布；

设于盾护后段配套的浇注机构，包括移动钢架，固定在移动钢架上的仰拱堵头板、刮板和排水沟自动滚动拆装模具。

上述技术方案解决了现有技术中不能同时进行掘进和输送的技术问题，钻岩机和传送机构同时作业，提高了隧道掘进的效率，盾护为其他各机构提供支撑，使得其他各个机构能正常工作的基础，盾头的设置是为了铲除爆破后残余在隧道壁上的危岩；钻岩机和中心钻机与盾护可伸缩连接是为了钻孔完成后，收缩钻机便于后续的装药以及避免爆破过程中的飞石对钻机所造成的损伤；管片拼装机构中的环形导轨和悬挂轨道车为管片拼装提供了安全性和稳定性高的场所，及时管片掉落也会随着环形导轨下落不会对下方工作的施工人员造成伤害；液压推进机构中的顶撑件与安装好的管片连接，为整个盾构机向前进给提供有力的作力点；挡石帘的设置是为了爆破产生的飞石等碎块不会飞出较远的距离，挡石帘的上端铰接在盾护上可有力地缓冲飞石等碎块的冲量，从而确保飞石等碎块都掉落在挡石帘的附近；浇注机构是为了在钻岩、碎块输送、管片安装的同时可以对后续隧道底部的仰拱进行成形，实现了同步作业，提高了整个工程进度。

作为上述技术方案的进一步优化，为了避免盾护在行进过程中与隧道壁产生摩擦而造成的盾护损害，在盾护的外围设有滑脚。

作为上述技术方案的进一步优化，为了对钻岩机的工作进行统一管控，钻岩机和中心钻机的气道连通。

作为上述技术方案的进一步优化，为了能尽可能地将爆破后的土渣输送完全，盾护前段的钢板铰接在支架上，可向中间收拢。

钻爆盾构机的施工方案如下：a、进场准备，在山体隧道的起始位置挖出掌子面，便于盾构机的进场和位置定位；b、设备安装，根据隧道的设计值进行盾构机设备安装，设计值包括盾构机直径、掘进角度和方向；c、调节钻岩机和中心钻机的角度和长度，对欲挖好的掌子面进行钻孔，钻孔后收缩钻岩机组为装药腾出空间并随后进行装药；d、爆破，在爆破前做好避炮工程，包括挡石帘的布设以及人员的疏散，随后进行起爆；e、利用传送机构对爆破后的土渣进行输送，在输送的同时进行步骤c，在输送土渣过程中随情况对盾护的钢板进行收拢；f、管片安装，在进行步骤e的同时进行管片安装，管片通过环形导轨进行运输，定位好的管片对其进行横向和纵向的固定，并在管片与隧道壁之间的空隙进行注浆夯实；g、对已安装好管片的隧道段进行仰拱混凝土浇注，为后续的作业提供工作平面。

上述施工方案实现了钻岩、土渣输送、管片安装和仰拱浇注同步进行的工作，为整个隧道的工期缩短提供了较好的方案，提高了施工效率。

附图说明

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：

图1是本发明钻爆盾构机的结构示意图。

图2是本发明钻爆盾构机钻岩机组段的横截面示意图。

具体实施方式

如图1所示，钻爆盾构机，包括盾护3、钻岩机组2、传送机构、液压推进机构、管片拼装机构5；在盾护3的前端设有盾头1，盾头1所形成的平面与盾护3的横截面有夹角；盾头1所形成的平面与掌子面平行，掌子面的设计是为了降低在钻爆过程中的塌方率；

钻岩机组2周向均布在盾护3的前端，盾护3前端的中间支架上设有中心钻机，钻岩机和中心钻机可伸缩连接在盾护3上，如图2所示，盾护紧靠盾护钢板的周边设有可变向的钻机21，在径向上进行尺寸的调节以实现对掌子面面积的放大或者缩小；盾护3的中下部设有掏心钻机20，所有钻孔均朝向隧道中心线，掏心钻机20钻出的钻孔预先在掌子面上爆出空洞，使得周边的钻孔爆破向中间挤压，而达到所预期的效果；

传送机构包括在盾护前段的地平输送带10和后续输送带8以及两者之间搭接的过渡输送带9，地平输送带10上设有钢板平台11，钢板平台11不仅保护了地平输送带10在爆破时免遭土渣冲击的损坏，同时可对输送带上较大的碎块进行破碎；

管片拼装机构5包括支撑钢架、环形导轨、悬挂轨道车和螺旋顶，支撑钢架与环形导轨固接，悬挂轨道车在环形导轨上移动，管片进行悬挂轨道车运输到安装位置后，经螺旋顶推向盾护的壳体进行拼装并加固；

液压推进机构一端固接在盾护上，另一端设有与管片可拆卸连接的顶撑件；

还包括设在过渡输送带附近的多层挡石帘4，挡石帘4的上端铰接在盾护3上呈阶梯分布；

设于盾护3后段的浇注机构，包括移动钢架，固定在移动钢架上的仰拱堵头板、刮板和排水沟自动滚动拆装模具。

施工方案如下：进场准备，在山体隧道的起始位置挖出掌子面，便于盾构机的进场和位置定位；b、设备安装，根据隧道的设计值进行盾构机设备安装，设计值包括盾构机直径、掘进角度和方向；c、调节钻岩机和中心钻机的角度和长度，对欲挖好的掌子面进行钻孔，钻孔后收缩钻岩机组2为装药腾出空间并随后进行装药；d、爆破，在爆破前做好避炮工程，包括挡石帘的布设以及人员的疏散，随后进行起爆；e、利用传送机构对爆破后的土渣进行输送，在输送的同时进行步骤c，在输送土渣过程中随情况对盾护3的钢板进行收拢；f、管片6安装，在进行步骤e的同时进行管片6安装，管片6通过环形导轨进行运输，定位好的管片6对其进行横向和纵向的固定，并在管片6与隧道壁之间的空隙进行注浆夯实；g、对已安装好管片的隧道段进行仰拱7混凝土浇注，为后续的作业提供工作平面。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (5)

1.钻爆盾构机，包括盾护、钻岩机组、传送机构、液压推进机构、管片拼装机构；盾护包括支撑钢架和盾护钢板，盾护前端设有盾头，盾头所形成的平面与盾护的横截面有夹角；

钻岩机组周向均布在盾护前端，盾护前端的中间支架上设有中心钻机，钻岩机和中心钻机可伸缩连接在盾护上；

传送机构包括在盾护前段的地平输送带和后续输送带以及两者之间搭接的过渡输送带，所有输送带的两侧均布有钢板平台；

管片拼装机构包括轨道支撑架、环形导轨、悬挂轨道车和螺旋顶，环形导轨固接在轨道支撑架上，悬挂轨道车在环形导轨上移动；螺旋顶一端固定在轨道支撑架上，另一端托起管片移动；

液压推进机构一端固接在盾护上，另一端设有与管片可拆卸连接的顶撑件；

还包括设在过渡输送带附近的多层挡石帘，挡石帘的上端铰接在盾护上呈阶梯分布；

设于盾护后段配套的浇注机构，包括移动钢架，固定在移动钢架上的仰拱堵头板、刮板和排水沟自动滚动拆装模具。

2.根据权利要求1所述的钻爆盾构机，其特征在于：在所述盾护钢板的外围设有滑脚。

3.根据权利要求1所述的钻爆盾构机，其特征在于：所述钻岩机组中所有钻机气道连通。

4.根据权利要求1～3任一所述的钻爆盾构机，其特征在于：所述盾护前段的盾护钢板铰接在支架上，可向中间收拢。

5.钻爆盾构机的施工工法，其特征在于：包括如下步骤，a、进场准备，在山体隧道的起始位置挖出掌子面，便于盾构机的进场和位置定位；b、设备安装，根据隧道的设计值进行盾构机设备安装，设计值包括盾构机直径、掘进角度和方向；c、调节钻岩机和中心钻机的角度和长度，对欲挖好的掌子面进行钻孔，钻孔后收缩钻岩机组为装药腾出空间并随后进行装药；d、爆破，在爆破前做好避炮工程，包括挡石帘的布设以及人员的疏散，随后进行起爆；e、利用传送机构对爆破后的土渣进行输送，在输送的同时进行步骤c，在输送土渣过程中随情况对盾护的钢板进行收拢；f、管片安装，在进行步骤e的同时进行管片安装，管片通过环形导轨进行运输，定位好的管片对其进行横向和纵向的固定，并在管片与隧道壁之间的空隙进行注浆夯实；g、对已安装好管片的隧道段进行仰拱混凝土浇注，为后续的作业提供工作平面。