CN105156123A - 一种敞开式盾构掘进机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种敞开式盾构掘进机及其使用方法，敞开式盾构掘进机包括操作仓和尾仓，操作仓内设有动力站，尾仓位于操作仓后方，尾仓用于吊装方涵；还包括：支架体，操作仓前方设有支架体；多块支护槽板，多块支护槽板可拆卸地连接且在高度上叠加形成支护壁，支护壁固定在支架体相对的两侧；多个边铲，每块支护槽板的前端沿着支护槽板的宽度设置至少一个边铲，边铲与边铲油缸连接，边铲油缸用于驱动边铲前后移动；多个底铲，支架体的前端底部设有多个底铲，底铲包括固定底铲和移动底铲，移动底铲与底铲油缸连接；行走油缸，行走油缸一端与尾仓连接，另一端指向支架体，行走油缸提供行走动力。

Description

一种敞开式盾构掘进机及其使用方法

技术领域

本发明实施例涉及掘进机技术领域，尤其涉及一种敞开式盾构掘进机及其使用方法。

背景技术

在传统电力隧道直埋施工中，需要挖掘较深的隧道，在施工完成后再进行回填操作，不但需要预先寻找存储土方的地方，而且增加工人施工时间和工作量，造成工期拖延。在施工过程中，由于开挖较深，出土量很大，存在边坡易塌方的危险，同时造成塌方的原因还有很多，例如，土质变化情况不明，遇沙层及土质突变，现场存方量大，距沟槽过近因侧压力过大等等原因，如果正好赶上雨季的话，就会发生雨水进入沟槽的情况，更加容易导致塌方的可能性，存在延长工期的不确定因素以及安全隐患。

综上，现有技术存在存土量大，易造成塌方，有必要提出改进的技术手段解决上述问题。

发明内容

本发明实施例提供一种敞开式盾构掘进机，及时处理土方，不需要另外处理出土，避免出现因为各种原因引起塌方等造成的安全隐患，加快施工进度，缩短施工期间。

本发明实施例提供了一种敞开式盾构掘进机，其包括：包括操作仓和尾仓，所述操作仓内设有动力站，所述尾仓位于所述操作仓后方，所述尾仓用于吊装方涵；还包括：支架体，所述操作仓前方设有支架体；多块支护槽板，多块支护槽板可拆卸地连接且在高度上叠加形成支护壁，所述支护壁固定在所述支架体相对的两侧；多个边铲，每块所述支护槽板的前端沿着所述支护槽板的宽度设置至少一个边铲，所述边铲与边铲油缸连接，所述边铲油缸用于驱动所述边铲前后移动；多个底铲，所述支架体的前端底部设有多个底铲，所述底铲包括固定底铲和移动底铲，所述移动底铲与底铲油缸连接；行走油缸，所述行走油缸一端与所述尾仓连接，另一端指向所述支架体，所述行走油缸提供行走动力。

优选地，所述支架体为长方体支架。

优选地，所述支护槽板之间通过组合式螺栓连接。

优选地，所述边铲呈阶梯状分布，所述支护壁上方的边铲超出下方的边铲预设距离。

优选地，所述支护槽板的宽度为0.84～0.86m，所述边铲的宽度为0.42～0.43m，沿着所述支护槽板的宽度设置两个所述边铲，所述边铲在高度上叠加。

优选地，所述底铲包括至少一支固定底铲和多支移动底铲，所述移动底铲与底铲油缸连接，所述底铲油缸用于驱动所述移动底铲前后移动。

优选地，所述尾仓的侧壁上设有橡胶垫板。

优选地，所述操作仓和所述尾仓的外侧设有行走护板。

优选地，所述尾仓和所述行走油缸之间设有多个加强柱，所述加强柱用于均匀分散来自所述行走油缸的动力。

另外，优选地，所述行走油缸伸出时，所述行走油缸的前端推动支架体向前移动，所述行走油缸缩回时，所述行走油缸的后端拉动所述尾仓向前移动。

相应的还提供了一种敞开式盾构掘进机的使用方法，其包括以下步骤：

(1)将如权利要求1-10任一权利要求所述的敞开式盾构掘进机放置在沟槽内，挖除所述敞开式盾构掘进机的所述支架体两侧的边铲之间的土体；

(2)启动所述边铲油缸，所述边铲油缸用于驱动所述边铲向前移动，铲掉所述支护壁外侧的余土并落入槽底；

(3)启动所述底铲油缸，所述底铲油缸用于驱动所述移动底铲向前移动，所述固定底铲和所述移动底铲将槽底的余土前推并清理；

(4)所述边铲和所述底铲的前端固定，启动所述行走油缸，同时缩回所述边铲油缸和所述底铲油缸；

(5)重复步骤(2)至步骤(4)，至所述行走油缸完全伸出，同时所述尾仓向后方推至与方涵贴紧；

(6)所述行走油缸前端固定，缩回所述行走油缸，所述行走油缸向所述尾仓提供向前方的拉力，所述尾仓向前行走，至所述尾仓脱离所述方涵；

(7)所述方涵安装完成，向沟槽内回填土。

优选地，在进行步骤(4)和步骤(5)时，所述行走油缸带动所述行走护板同时向前移动。

另外，优选地，在步骤(7)后还包括以下步骤：所述方涵上设有注浆孔，通过注浆泵由所述注浆孔向所述方涵外侧空隙内压注水泥浆，注浆完毕后，将沟槽回填夯实。

本发明实施例提供的敞开式盾构掘进机，有效地解决了现有技术中存在存土量大，易造成塌方的问题，可有效防止边坡塌方，预制方涵随吊装随回填，可大幅缩短施工周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例所述的敞开式盾构掘进机的示意图；

图2为图1所示的敞开式盾构掘进机的侧视图；

图3a～3e为图1所示的敞开式盾构掘进机的施工方法示意图。

附图说明：

1：支架体；2：支护槽板；3：行走护板；4：尾仓；5：边铲；

6：边铲油缸；7：行走油缸；8：加强柱；9：橡胶垫板；

10：底铲油缸；11：操作仓；12：固定底铲；13：移动底铲；14：方涵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的主要思想在于，通过掘进机的支护槽板和行走护板，在方涵安装时始终处于支护状态，可以有效地解决边坡塌方的问题，在施工过程中一边前推一边回填大大缩短了施工周期。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。

图1为本发明一个实施例所述的敞开式盾构掘进机的示意图。图2为图1所示的敞开式盾构掘进机的侧视图。如图1、图2所示：

敞开式盾构掘进机包括操作仓11和尾仓4，操作仓11内设有动力站，油路总成连接动力站和边铲油缸、底铲油缸以及行走油缸，操作仓11可以控制动力站为所有油缸提供动力；尾仓4位于操作仓11后方，尾仓11用于吊装方涵14。通常，尾仓4净空为2.65米，方涵14净空为2.64米，可以有效防止方涵错口。

敞开式盾构掘进机还包括：支架体1、支护槽板2、边铲5、底铲和行走油缸7。

操作仓11前方设有支架体1；优选地，支架体1为长方体支架。支架体1的高度约等于沟槽的深度。

支护槽板2固定在支架体1上，多块支护槽板1可拆卸地连接，且在高度上叠加形成整块的支护壁，支护壁固定在支架体1相对的两侧；在施工过程中，始终处于支护状态，防止掘进机在前推过程中和方涵安装时，边坡的塌方的问题，支护壁外侧为沟槽的槽壁，避免土体进到支护壁内空间。

优选地，支护槽板2的宽度为0.84～0.86m，支护槽板2之间通过组合式螺栓连接，可根据设计槽深进行增减数量形成任意高度，安装拆卸方便。

每块支护槽板2的前端沿着支护槽板的宽度设置至少一个边铲5，根据常规尺寸，每个支护槽板上设置两个边铲5，边铲5之间无缝隙层叠，避免土体从边铲5之间的缝隙中进入支护壁之间。通常，边铲5的宽度为0.42～0.43m，沿着支护槽板2的宽度设置两个边铲5，边铲5的叠加高度等于支护槽板2的宽度。

每个边铲5与一个边铲油缸6连接，边铲油缸6用于驱动边铲5伸出和缩回，在水平方向上前后移动，边铲油缸的行程约为0.8m。施工时进行伸缩动作可切削槽壁，不会扰动沟槽以外的原状土，可以最大限度的保证槽壁土体的自稳能力。优选地，边铲5自上而下呈阶梯状分布，支护壁上方的边铲5超出下方的边铲5预设相等的距离，通常，上方的边铲5超出下方的边铲5约60cm，可防止上方渣土落入支护壁内。

支架体1的前端底部设有多个底铲，底铲包括固定底铲12和移动底铲13，每一个移动底铲13与一个底铲油缸10连接；底铲油缸10用于驱动移动底铲13伸出和缩回，在水平方向上前后移动，边铲油缸的行程约为0.8m。施工时进行伸缩动作可整平槽底。

优选地，底铲包括至少一支固定底铲12和多支移动底铲13，在本实施例中，为一个固定底铲12和六个移动底铲13。

行走油缸7后端与尾仓4连接，前端指向支架体1，当行走油缸7伸长时，行走油缸7的前端推动机体前端向前移动，当行走油缸7缩回时，行走油缸7的后端拉动机体后端向前移动，行走油缸7为敞开式盾构掘进机提供行走动力。行走油缸7的行程约为2.2m。

优选地，尾仓4和行走油缸7之间设有多个均匀分布的加强柱8，加强柱8均匀分散来自行走油缸7的动力。加强柱8位于尾仓4的前端，行走油缸7工作时，应力均与的分布在加强柱8上，防止尾仓4因应力过大发生变形。

优选地，行走油缸7伸出时，将尾仓4向后方推至与方涵14贴紧，且提供向前方的推力，敞开式盾构掘进机前端向前移动；行走油缸7缩回时，向尾仓4提供向前方的拉力，因敞开式盾构掘进机前端自重远大于尾仓4，使得尾仓4向前行走，直至行走油缸7完全缩回，至此一个方涵14吊装完毕。

优选地，尾仓4内壁上设有橡胶垫板9。橡胶垫板9起缓冲作用，防止行走过程中管口破坏。

优选地，操作仓11和尾仓4的外侧设有行走护板3。行走护板3安装在敞开式盾构掘进机后端，采用螺栓与行走油缸7连接，随着行走油缸7同时向前移动，防止行走时渣土进入机体内。

下面介绍敞开式盾构掘进机的的施工方法。图3a～3e为图1所示的敞开式盾构掘进机的施工方法示意图。如图3a～3e所示，其包括以下步骤：

如图3a所示，第一步是将敞开式盾构掘进机放置在沟槽内，挖除敞开式盾构掘进机的支架体1两侧的边铲5之间的土体；机体前方由挖掘机辅助开挖边铲中间土体。

如图3b所示，第二步是同时启动每个边铲油缸6，边铲5水平向前伸出，边铲油缸6用于驱动边铲5向前移动，通常行程为0.8m，铲掉支护壁外侧的槽壁余土并落入槽底。第三步是同时启动每个底铲油缸10，底铲油缸10用于驱动移动底铲13向前移动，固定底铲12和移动底铲13将槽底的余土前推并清理。

如图3c所示，第四步是边铲5、固定底铲12和移动底铲13的前端固定不动，启动行走油缸7，同时缩回边铲油缸6和底铲油缸10。行走油缸7伸出时，行程为0.8m，将尾仓4向后方推至与方涵14贴紧，且提供向前方的推力，敞开式盾构掘进机前端向前移动；同时缩回边铲油缸6和底铲油缸10，行程为0.8m，可以保证边铲5、固定底铲12和移动底铲13的前端固定。

如图3d所示，第五步是重复步骤(2)至步骤(4)，至行走油缸7完全伸出，同时尾仓4向后方推至与方涵14贴紧。此时，通过边铲5、固定底铲12和移动底铲13不断的伸出和缩回，以及挖掘机的配合，支架体1前方的土体被清理完成；

优选地，在进行步骤(4)和步骤(5)时，行走油缸7带动行走护板3同时向前移动，防止行走时渣土进入机体内。

如图3e所示，第六步是行走油缸7前端固定，缩回行走油缸7，行走油缸7向尾仓4提供向前方的拉力，尾仓4向前行走，至尾仓4脱离其内部的方涵14。第七步是方涵14安装完成后，向沟槽内回填土。

另外，优选地，在步骤(7)后还包括以下步骤：方涵14上设有注浆孔，通过注浆泵由注浆孔向方涵14外侧空隙内压注水泥浆，注浆完毕后，将沟槽回填夯实。

下面通过实施例进一步说明介绍敞开式盾构掘进机的的施工方法。

电力隧道直埋段的方涵设计埋深约为4.5m，方涵净空约为2.64m，沟槽平均挖深约在7.2m，开挖较深、出土量大。施工路径有大量多余土方，施工前需先将上部0.5m的土方提前外运，设计方涵埋深4.5m，方涵总高2.7m，沟槽挖深为7.2m，无法一次开挖到底，需分部开挖；首先上部沟槽挖3m，上部沟槽开挖面为10.2m，放坡系数按1:0.5考虑，确保上部沟槽槽底宽度不小于7.2米；然后挖掘机置于上部沟槽槽底，挖掘机配合掘进机进行一侧方涵施工，按照敞开式盾构掘进机的的施工方法进行施工，随施工随将已安装完毕的方涵上部至上部沟槽底之间进行回填；然后，挖掘机配合掘进机进行另一侧方涵施工，随施工随将已安装完毕的方涵上部至上部沟槽底之间进行回填，然后即可上机械进行上部沟槽回填。

掘进机施工时，上部开挖面需10.2m，每延米挖方量为26.1m³，开挖第二沟槽时的挖方量为每延米11.3m³，该侧方涵安装完毕后可回填至上部沟槽底，开挖第三沟槽时，随开挖随回填第一沟槽，无需存土，该工艺实际存方量为26.1+2.64×2.69＝33.2m³，场地条件能满足存土要求。

本发明的方法的操作步骤与系统的结构特征对应，可以相互参照，不再一一赘述。

本发明通过掘进机的支护槽板和行走护板，在方涵安装时始终处于支护状态，可以有效地解决边坡塌方的问题，在施工过程中一边前推一边回填大大缩短了施工周期，有效地解决了现有技术中存在存土量大，易造成塌方的问题，可有效防止边坡塌方，预制方涵随吊装随回填，可大幅缩短施工周期。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种敞开式盾构掘进机，包括操作仓和尾仓，所述操作仓内设有动力站，所述尾仓位于所述操作仓后方，所述尾仓用于吊装方涵；其特征在于，其包括：

支架体，所述操作仓前方设有支架体；

多块支护槽板，多块支护槽板可拆卸地连接且在高度上叠加形成支护壁，所述支护壁固定在所述支架体相对的两侧；

多个边铲，每块所述支护槽板的前端沿着所述支护槽板的宽度设置至少一个边铲，所述边铲与边铲油缸连接，所述边铲油缸用于驱动所述边铲前后移动；

多个底铲，所述支架体的前端底部设有多个底铲，所述底铲包括固定底铲和移动底铲，所述移动底铲与底铲油缸连接；

行走油缸，所述行走油缸一端与所述尾仓连接，另一端指向所述支架体，所述行走油缸提供行走动力。

2.根据权利要求1所述的敞开式盾构掘进机，其特征在于，所述支架体为长方体支架。

3.根据权利要求1所述的敞开式盾构掘进机，其特征在于，所述支护槽板之间通过组合式螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的敞开式盾构掘进机，其特征在于，所述边铲呈阶梯状分布，所述支护壁上方的边铲超出下方的边铲预设距离。

5.根据权利要求1所述的敞开式盾构掘进机，其特征在于，所述支护槽板的宽度为0.84～0.86m，所述边铲的宽度为0.42～0.43m，沿着所述支护槽板的宽度设置两个所述边铲，所述边铲在高度上叠加。

6.根据权利要求1所述的敞开式盾构掘进机，其特征在于，所述底铲包括至少一支固定底铲和多支移动底铲，所述移动底铲与底铲油缸连接，所述底铲油缸用于驱动所述移动底铲前后移动。

7.根据权利要求1所述的敞开式盾构掘进机，其特征在于，所述尾仓的侧壁上设有橡胶垫板。

8.根据权利要求1所述的敞开式盾构掘进机，其特征在于，所述操作仓和所述尾仓的外侧设有行走护板。

9.根据权利要求1所述的敞开式盾构掘进机，其特征在于，所述尾仓和所述行走油缸之间设有多个加强柱，所述加强柱用于均匀分散来自所述行走油缸的动力。

10.根据权利要求1所述的敞开式盾构掘进机，其特征在于，所述行走油缸伸出时，所述行走油缸的前端推动支架体向前移动，所述行走油缸缩回时，所述行走油缸的后端拉动所述尾仓向前移动。

11.一种敞开式盾构掘进机的使用方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)将如权利要求1-10任一权利要求所述的敞开式盾构掘进机放置在沟槽内，挖除所述敞开式盾构掘进机的所述支架体两侧的边铲之间的土体；

(2)启动所述边铲油缸，所述边铲油缸用于驱动所述边铲向前移动，铲掉所述支护壁外侧的余土并落入槽底；

(3)启动所述底铲油缸，所述底铲油缸用于驱动所述移动底铲向前移动，所述固定底铲和所述移动底铲将槽底的余土前推并清理；

(4)所述边铲和所述底铲的前端固定，启动所述行走油缸，同时缩回所述边铲油缸和所述底铲油缸；

(5)重复步骤(2)至步骤(4)，至所述行走油缸完全伸出，同时所述尾仓向后方推至与方涵贴紧；

(6)所述行走油缸前端固定，缩回所述行走油缸，所述行走油缸向所述尾仓提供向前方的拉力，所述尾仓向前行走，至所述尾仓脱离所述方涵；

(7)所述方涵安装完成，向沟槽内回填土。

12.根据权利要求11所述的敞开式盾构掘进机的使用方法，其特征在于，在进行步骤(4)和步骤(5)时，所述行走油缸带动所述行走护板同时向前移动。

13.根据权利要求11所述的敞开式盾构掘进机的使用方法，其特征在于，在步骤(7)后还包括以下步骤：所述方涵上设有注浆孔，通过注浆泵由所述注浆孔向所述方涵外侧空隙内压注水泥浆，注浆完毕后，将沟槽回填夯实。