CN106065775A - 一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，包括盾构主机、刀盘以及刮刀，所述刀盘包括刀盘架、盾构机辐条主板、沿刀盘架的周向方向间隔设置的主辐条臂、每个主辐条臂的前表面上设置的刮刀以及刀盘架与盾构机辐条主板之间的连接块；所述刮刀包括主刮刀、副刮刀；所述盾构主机的前端设置有土仓、气垫仓；所述土仓与气垫仓通过连接管连通于设置在所述盾构主机内部底端的螺旋输送机；所述螺旋输送机的输出端连接于分流箱。本发明适用于隧道地质切削、掘进，切削效果好，安全性高，实现了钻岩、土渣输送同步进行，适应复杂地段盾构隧道的掘进，缩短了施工工期，提高了施工效率。

Description

一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机
技术领域
本发明涉及盾构机技术领域，尤其涉及一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机。
背景技术
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构(局部气压、全局气压)，机械式盾构(开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构)。
盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。
盾构机主要应用于隧道施工中，盾构施工的工况一般较为恶劣，以致盾构机适应地层变化的工作能力受到极大限制，现阶段我国城市轨道交通、引水隧道、电力隧道大力发展，隧道穿越地区地质变化较大，在大量的复杂地段，单一掘进方式的盾构机容易出现掘进困难，影响施工工期，增加施工成本，给城市轨道交通等各类建设造成不利影响。
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。
鉴于以上现有技术中存在的缺陷，有必要将其进一步改进，使其更具备实用性，才能符合实际使用情况。
发明内容
为克服上述不足，本发明提供一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机。
本发明是采取以下技术方案来实现的：一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，包括盾构主机、设置在盾构主机前端的刀盘以及设置在刀盘上的刮刀，所述刀盘包括刀盘架、盾构机辐条主板、沿刀盘架的周向方向间隔设置的主辐条臂、每个主辐条臂的前表面上设置的刮刀以及刀盘架与盾构机辐条主板之间的连接块，所述刮刀包括设置在所述主辐条臂周面径向排布的主刮刀以及设置在相邻主刮刀之间的副刮刀；所述主刮刀的横截面为三角形结构，所述副刮刀横截面为凹形结构；所述盾构主机的前端设置有与所述盾构机辐条主板相连接的土仓，所述土仓后端设置有气垫仓；所述的气垫仓连通有进气管，所述进气管另一端连接于设置在所述盾构主机外部的气泵；所述土仓与气垫仓通过连接管相连通，且所述土仓与气垫仓通过连接管连通于设置在所述盾构主机内部底端的螺旋输送机，所述螺旋输送机的输出端连接于分流箱，所述分流箱的输出端具有两个分支连接管，其中的一个分支连接管连接于泥水输出泵，另一个分支连接管连接于稀释箱，所述稀释箱的另一端连接于破碎机，所述破碎机的另一端连接于沙石输出泵；所述土仓的一侧设置有膨润土注入管，所述膨润土注入管连接于膨润土储存箱。
作为本发明的优选方案：所述盾构主机的内部还设置有多层挡石帘。
作为本发明的优选方案：所述刀盘架上还设置后多个掏心钻机。
作为本发明的优选方案：所述主刮刀是由以下按照重量份的成分组成：聚晶金刚石100-120份、铸钢80-100份、纳米二氧化硅10-20份、钼5-15份、钴1-5份、锰3-5份、锶1-3份、铬2-8份、纳米二氧化钛2-6份、铝20-30份。
作为本发明的优选方案：所述副刮刀是由以下按照重量份的成分组成：铸钢150-170份、聚晶金刚石30-50份、纳米二氧化锌10-20份、碳化钨5-15份、锑1-5份、镍1-5份、铈1-3份、铬2-8份、纳米二氧化锆2-6份、铜15-25份。
作为本发明的优选方案：所述主刮刀是由以下按照重量份的成分组成：聚晶金刚石110份、铸钢90份、纳米二氧化硅15份、钼10份、钴3份、锰4份、锶2份、铬5份、纳米二氧化钛4份、铝25份。
作为本发明的优选方案：所述副刮刀是由以下按照重量份的成分组成：铸钢160份、聚晶金刚石40份、纳米二氧化锌15份、碳化钨10份、锑3份、镍3份、铈2份、铬5份、纳米二氧化锆4份、铜20份。
作为本发明的优选方案：所述挡石帘呈阶梯铰接在所述盾构主机内壁。
综上所述本发明具有以下有益效果：本发明适用于隧道地质掘进、切削，切削效果好，安全性高，实现了钻岩、土渣输送同步进行工作的同时，可以根据实际隧道的地层，在土压和泥水掘进中切换，以适应复杂地段盾构隧道的掘进，缩短了施工工期，提高了施工效率；同时，本发明主刮刀、副刮刀的结构设计以及材料选择，显著提高了其的抗冲击性、耐高温强度、高耐磨性、高导热性、高耐热疲劳强度和良好的坚韧性及抗高温氧化等性能，提高了其的使用效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明刀盘的结构示意图；
图3为本发明刀盘架的结构示意图；
其中：1、刀盘；101、主刮刀；102、刀盘架；103、连接块；104、盾构机辐条主板；105、副刮刀；106、主辐条臂；107、掏心钻机；2、盾构主机；3、土仓；4、气垫仓；5、进气管；6、膨润土注入管道；7、连接管；8、螺旋输送机；9、膨润土储存箱；10、挡石帘；11、稀释箱；12、破碎机；13、分流箱；14、沙石输出泵；15、泥水输出泵。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-3所示，一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，包括盾构主机2、设置在盾构主机2前端的刀盘1以及设置在刀盘1上的刮刀，所述刀盘1包括刀盘架102、盾构机辐条主板104、沿刀盘架102的周向方向间隔设置的主辐条臂106、每个主辐条臂106的前表面上设置的刮刀以及刀盘架102与盾构机辐条主板104之间的连接块103，所述刮刀包括设置在所述主辐条臂106周面径向排布的主刮刀101以及设置在相邻主刮刀101之间的副刮刀105。
作为本发明的优选方案：主刮刀101的横截面为三角形结构，所述副刮刀105横截面为凹形结构。
作为本发明的优选方案：盾构主机2的前端设置有与所述盾构机辐条主板104相连接的土仓3，所述土仓3后端设置有气垫仓4。
作为本发明的优选方案：气垫仓4连通有进气管5，所述进气管5另一端连接于设置在所述盾构主机2外部的气泵。
作为本发明的优选方案：土仓3与气垫仓4通过连接管7相连通，且所述土仓3与气垫仓4通过连接管7连通于设置在所述盾构主机2内部底端的螺旋输送机8，所述螺旋输送机8的输出端连接于分流箱13，所述分流箱13的输出端具有两个分支连接管7，其中的一个分支连接管7连接于泥水输出泵15，另一个分支连接管7连接于稀释箱11，所述稀释箱11的另一端连接于破碎机12，所述破碎机12的另一端连接于沙石输出泵14。
作为本发明的优选方案：土仓3的一侧设置有膨润土注入管6，所述膨润土注入管6连接于膨润土储存箱9。
作为本发明的优选方案：所述盾构主机2的内部还设置有多层挡石帘10。
作为本发明的优选方案：所述刀盘架102上还设置后多个掏心钻机107。
作为本发明的优选方案：所述主刮刀101是由以下按照重量份的成分组成：聚晶金刚石100-120份、铸钢80-100份、纳米二氧化硅10-20份、钼5-15份、钴1-5份、锰3-5份、锶1-3份、铬2-8份、纳米二氧化钛2-6份、铝20-30份。
作为本发明的优选方案：所述副刮刀105是由以下按照重量份的成分组成：铸钢150-170份、聚晶金刚石30-50份、纳米二氧化锌10-20份、碳化钨5-15份、锑1-5份、镍1-5份、铈1-3份、铬2-8份、纳米二氧化锆2-6份、铜15-25份。
作为本发明的优选方案：所述挡石帘10呈阶梯铰接在所述盾构主机2内壁。
实施例1一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机的主刮刀
一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机的主刮刀101，它是由以下按照重量份的成分组成：聚晶金刚石110份、铸钢90份、纳米二氧化硅15份、钼10份、钴3份、锰4份、锶2份、铬5份、纳米二氧化钛4份、铝25份。
实施例2一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机的副刮刀
一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机的副刮刀105，它是由以下按照重量份的成分组成：铸钢160份、聚晶金刚石40份、纳米二氧化锌15份、碳化钨10份、锑3份、镍3份、铈2份、铬5份、纳米二氧化锆4份、铜20份。
以上所述是本发明的实施例，故凡依本发明申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (8)

1.一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，包括盾构主机、设置在盾构主机前端的刀盘以及设置在刀盘上的刮刀。其特征在于：所述刀盘包括刀盘架、盾构机辐条主板、沿刀盘架的周向方向间隔设置的主辐条臂、每个主辐条臂的前表面上设置的刮刀以及刀盘架与盾构机辐条主板之间的连接块；所述刮刀包括设置在所述主辐条臂周面径向排布的主刮刀以及设置在相邻主刮刀之间的副刮刀；所述主刮刀的横截面为三角形结构，所述副刮刀横截面为凹形结构；所述盾构主机的前端设置有与所述盾构机辐条主板相连接的土仓，所述土仓后端设置有气垫仓；所述的气垫仓连通有进气管，所述进气管另一端连接于设置在所述盾构主机外部的气泵；所述土仓与气垫仓通过连接管相连通，且所述土仓与气垫仓通过连接管连通于设置在所述盾构主机内部底端的螺旋输送机，所述螺旋输送机的输出端连接于分流箱，所述分流箱的输出端具有两个分支连接管，其中的一个分支连接管连接于泥水输出泵，另一个分支连接管连接于稀释箱，所述稀释箱的另一端连接于破碎机，所述破碎机的另一端连接于沙石输出泵；所述土仓的一侧设置有膨润土注入管，所述膨润土注入管连接于膨润土储存箱。
2.根据权利要求1所述的一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，其特征在于：所述盾构主机的内部还设置有多层挡石帘。
3.根据权利要求1所述的一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，其特征在于：所述刀盘架上还设置有多个掏心钻机。
4.根据权利要求1所述的一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，其特征在于：所述主刮刀是由以下按照重量份的成分组成：聚晶金刚石100-120份、铸钢80-100份、纳米二氧化硅10-20份、钼5-15份、钴1-5份、锰3-5份、锶1-3份、铬2-8份、纳米二氧化钛2-6份、铝20-30份。
5.根据权利要求1所述的一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，其特征在于：所述副刮刀是由以下按照重量份的成分组成：铸钢150-170份、聚晶金刚石30-50份、纳米二氧化锌10-20份、碳化钨5-15份、锑1-5份、镍1-5份、铈1-3份、铬2-8份、纳米二氧化锆2-6份、铜15-25份。
6.根据权利要求4所述的一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，其特征在于：所述主刮刀是由以下按照重量份的成分组成：聚晶金刚石110份、铸钢90份、纳米二氧化硅15份、钼10份、钴3份、锰4份、锶2份、铬5份、纳米二氧化钛4份、铝25份。
7.根据权利要求5所述的一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，其特征在于：所述副刮刀是由以下按照重量份的成分组成：铸钢160份、聚晶金刚石40份、纳米二氧化锌15份、碳化钨10份、锑3份、镍3份、铈2份、铬5份、纳米二氧化锆4份、铜20份。
8.根据权利要求2所述的一种适用于隧道地质掘进的机械式切削盾构机，其特征在于：所述挡石帘呈阶梯铰接在所述盾构主机内壁。
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