CN107420107B - 一种用于巷道施工的盾构机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及含大卵石软土层巷道掘进施工技术领域，特别是涉及一种用于含大卵石地层巷道掘进施工的盾构机。本发明的盾构机包括土仓，土仓的底部设有排渣口。还包括冲挖机构，冲挖机构布置在排渣口的两侧。排渣口前方设有导向筛选装置。可以利用冲挖机构在巷道断面下方冲挖出沟槽，夹杂着大量大尺寸硬质卵石的渣土通过导向筛选装置再进入排渣口，这样完全避免了现有技术中由于碎石器受空间限制而导致尺寸和功率难以满足实际工作要求，当卵石数量较多或尺寸较大时，无法实现有效破碎而造成工作中断的问题。
Description
技术领域
本发明涉及含大卵石软土层巷道掘进施工技术领域，特别是涉及一种用于含大卵石地层巷道掘进施工的盾构机。
背景技术
在含大卵石软土地层巷道盾构掘进施工中，大量大尺寸硬质卵石会随着渣土进入刀盘后的土仓。无论是在土压式盾构还是泥水式盾构中，这些卵石都会造成输送通道和设备的异常磨损和卡滞。目前主要通过在盾构机出渣通道入口和中间转运点设置碎石器进行处理。因空间限制，碎石器的尺寸和功率难以满足实际要求，当卵石数量较多或尺寸较大时，常因无法实现有效破碎而造成工作中断。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种用于巷道施工的盾构机。该盾构机在冲挖机构和导向筛选装置的作用下可以将渣土中大尺寸硬质卵石过滤，再通过排渣口和排渣通道将渣土排出，可以缓解排渣通道中碎石器的工作压力，或者不需设置要碎石器就能将经过过滤的渣土顺利转运出去。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于巷道施工的盾构机，包括土仓，土仓的底部设有排渣口。还包括冲挖机构，冲挖机构布置在排渣口的两侧。排渣口前方设有导向筛选装置。
在土仓底部出渣口两侧设置冲挖机构，可以利用冲挖机构在巷道断面下方冲挖出沟槽，由于在排渣口前方设有导向筛选装置，在含大卵石软土地层巷道盾构掘进施工中，夹杂着大量大尺寸硬质卵石的渣土通过导向筛选装置再进入排渣口，渣土中的大尺寸硬质卵石可以沿导向筛选装置在重力作用下滑入已冲挖形成的沟槽，离开巷道掘进断面，不再阻碍盾构机前进，这样缓解了排渣通道中碎石器的工作压力，或者排渣通道中不需要设置碎石器就能将过滤了大尺寸硬质卵石的渣土顺利转运出去。相比现有技术，避免了由于碎石器受空间限制而导致尺寸和功率难以满足实际工作要求，当卵石数量较多或尺寸较大时，无法实现有效破碎而造成工作中断的问题。
作为上述技术方案的进一步改进：
冲挖机构包括扇形喷嘴和输水管路。扇形喷嘴与输水管路连接。输水管路布置在土仓的底部。
高压水流经输水管路输送给扇形喷嘴，形成高压水射流对土体进行冲刷开挖沟槽。扇形喷嘴可以形成高压小流量的水射流，从而减少对土体稳定性的影响和排淤排渣系统负荷。
冲挖机构包括圆锥形自旋转喷嘴和输水管路。圆锥形自旋转喷嘴与输水管路连接。输水管路布置在土仓的底部。
采用圆锥形自旋转喷嘴，冲刷开挖效率更高，能量消耗更小，可进一步减小冲挖机构在冲挖沟槽时高压水射流的流量，从而进一步减少对土体稳定性的影响和排淤排渣系统负荷。
还包括真空管路。真空管路布置在冲挖机构附近。
布置在冲挖机构附近的真空管路可以加快泥浆和散土的排出，从而加快用来填充大尺寸硬质卵石的沟槽成形，进而加快排渣速度。
冲挖机构外围设有保护罩。
保护罩可以确保冲挖机构不被夹杂大量大尺寸硬质卵石的渣土损坏，提高盾构机的寿命和可靠性。
包括排渣通道，排渣通道与排渣口连接。导向筛选装置为隔栅，隔栅包括两个相对向下呈倾角布置且相交的平面，隔栅的间距为能筛选出超出排渣通道处理能力的障碍物为准。
根据排渣通道可输送固体粒径能力来设置确定的隔栅间距，将渣土中的大卵石筛选出来通过两个相对向下倾斜的面导向排渣口两边冲挖形成的沟槽中。
冲挖机构的工作压力为35～100MPa。
这个工作压力范围可以保证冲挖机构快速冲挖出确定尺寸的埋渣坑，也容易保证高压供水设备的可靠性。
冲挖机构的喷射方向与盾构机的掘进方向呈30～75度夹角。
这个工作角度可以确保冲挖机构挖出确定深度的埋渣坑，冲挖的渣土也易于排出。
冲挖机构冲挖的沟槽总宽度不大于盾构机横向尺寸的1/4。
这样可以保证盾构机下方有足够的原生土体支撑个盾构，从而保证掘进方向不会偏移。
包括刀盘，刀盘的背面设有筋板。
刀盘背面的筋板保证刀盘在旋转的状态下可以加强扰动使堆积在土仓中夹杂大卵石的渣土加快沿导向筛选装置滑向排渣口两侧已经冲挖好的沟槽，从而加快排渣速度和掘进施工效率。
本发明的盾构机在土仓底部出渣口前方两侧设置冲挖机构，可以利用冲挖机构在巷道断面下方冲挖出沟槽，由于在排渣口前方设有导向筛选装置，夹杂着大量大尺寸硬质卵石的渣土通过导向筛选装置再进入排渣口，渣土中的大尺寸硬质卵石可以沿导向筛选装置在重力作用下滑入已冲挖形成的沟槽，离开巷道掘进断面，不再阻碍盾构机前进。这样避免了现有技术中由于碎石器受空间限制而导致尺寸和功率难以满足实际工作要求，当卵石数量较多或尺寸较大时，无法实现有效破碎而造成工作中断的问题。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的结构示意图；
图3是本发明实施例的剖面示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。图中各标号表示：1、土仓；11、排渣口；2、冲挖机构；21、扇形喷嘴；22、输水管路；23、圆锥形自旋转喷嘴；3、导向筛选装置；31、隔栅；4、保护罩；5、真空管路；6、刀盘；61、筋板；7、排渣通道。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1至图3所示，本发明实施例的盾构机，包括土仓1，土仓1的底部设有排渣口11。还包括冲挖机构2，冲挖机构2布置在排渣口11的两侧。排渣口11前方设有导向筛选装置3。冲挖机构2包括扇形喷嘴21和输水管路22。扇形喷嘴21布置在排渣口11的两侧，输水管路22布置在土仓1的底部。扇形喷嘴21与输水管路22连接。布置在排渣口两侧的扇形喷嘴数量分别为1～4个，优选为3个。扇形喷嘴21和输水管路22外围设有保护罩4。保护罩4优选封闭式钢结构，仅保留高压水射流出口，封闭式钢结构开口位置和大小以高压水射流冲挖不受阻碍喷出为准。
在土仓底部出渣口前方两侧设置扇形喷嘴，高压水流经输水管路输送给扇形喷嘴，形成高压水射流对土体进行冲刷开挖沟槽。扇形喷嘴可以形成高压小流量的的水射流，从而减少对土体稳定性的影响和排淤排渣系统负荷。由于在排渣口前方设有导向筛选装置，在含大卵石软土地层巷道盾构掘进施工中，夹杂着大量大尺寸硬质卵石的渣土通过导向筛选装置再进入排渣口，渣土中的大尺寸硬质卵石可以沿导向筛选装置在重力作用下滑入已冲挖形成的沟槽，离开巷道掘进断面，不再阻碍盾构机前进，这样缓解了排渣通道中碎石器的工作压力，排渣通道中也可以不设置碎石器就能将过滤了大尺寸硬质卵石的渣土顺利转运出去。相比现有技术，完全避免了由于碎石器受空间限制而导致尺寸和功率难以满足实际工作要求，当卵石数量较多或尺寸较大时，无法实现有效破碎而造成工作中断的问题。设置在扇形喷嘴外围的保护罩可以确保冲挖机构不被夹杂大量大尺寸硬质卵石的渣土损坏，提高盾构机的寿命和可靠性。
本发明实施例的盾构机，还包括真空管路5。真空管路5布置在扇形喷嘴21附近。布置在冲挖机构附近的真空管路可以加快泥浆和散土的排出，从而加快用来填充大尺寸硬质卵石的沟槽成形，进而加快掘进施工进度。
本发明实施例中的盾构机，还包括排渣通道7，排渣通道7与排渣口11连接。导向筛选装置3为隔栅31，隔栅31包括两个相对向下呈倾角布置且相交的平面。隔栅31的间距为能筛选出超出排渣通道处理能力的障碍物为准。可以根据排渣通道可输送固体粒径能力来设置确定的隔栅间距，将渣土中的大卵石筛选出来通过两个相对向下倾斜的平面导向高压水射流冲挖的沟槽中。
本发明实施例中，冲挖机构2的工作压力为35～100MPa，优选为45～70MPa。扇形喷嘴21的喷射方向与盾构机的掘进方向的夹角α为30～75度，优选为45～55度。这个工作压力范围可以保证冲挖机构快速冲挖出确定的埋渣坑，也容易保证高压供水设备的可靠性。同时这个工作角度范围可以确保冲挖机构挖出确定深度的埋渣坑，冲挖的渣土也易于排出。
本发明实施例中，扇形喷嘴21冲挖的沟槽总宽度不大于盾构机横向尺寸的1/4。这样可以保证盾构机下方有足够的原生土体支撑盾构，从而保证掘进方向不会偏移。
如图1所示，本发明实施例中的盾构机，在刀盘6的背面设有筋板61。刀盘背面设置的筋板可以保证刀盘在旋转的状态下可以加强扰动土仓堆积的渣土，加快大卵石沿隔栅滑向排渣口两侧已经冲挖好的沟槽，从而加快排渣速度和掘进施工效率。
实施例2
如图1至图3所述，本发明实施例中的盾构机包括土仓1，土仓1的底部设有排渣口11。还包括冲挖机构2，冲挖机构2布置在排渣口11的两侧。排渣口11前方设有导向筛选装置3。本发明实施例与上述发明实施例的差别仅为冲挖机构2为圆锥形自旋转喷嘴23和输水管路22。圆锥形自旋转喷嘴23与输水管路22连接。输水管路22布置在土仓的底部。
采用圆锥形自旋转喷嘴，冲刷效率更高，能量消耗更小，可进一步减小冲挖机构在冲挖沟槽时高压水射流的流量，从而进一步减少对土体稳定性的影响和排淤排渣系统负荷。
本发明实施例中，冲挖机构2的工作压力为35～100MPa，优选为45～70MPa。圆锥形自旋转喷嘴23的喷射方向与盾构机的掘进方向的夹角α为30～75度，优选为45～55度。这个工作压力范围可以保证冲挖机构快速冲挖出确定的埋渣坑，也容易保证高压供水设备的可靠性。同时这个工作角度范围可以确保冲挖机构挖出确定深度的埋渣坑，冲挖的渣土也易于排出。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (8)
1.一种用于巷道施工的盾构机，包括土仓；所述土仓的底部设有排渣口，其特征在于，还包括冲挖机构；所述冲挖机构布置在所述排渣口前方的两侧；所述排渣口前方设有导向筛选装置，
所述冲挖机构包括扇形喷嘴和输水管路；所述扇形喷嘴与所述输水管路连接，产生高压水射流对土体进行冲刷，从而开挖出沟槽；所述输水管路布置在所述土仓的底部，
所述盾构机还包括排渣通道，所述排渣通道与所述排渣口连接，
所述导向筛选装置为隔栅，所述隔栅包括两个相对向下呈倾角布置且相交的平面，由此，夹杂着硬质卵石的渣土通过所述隔栅后进入所述排渣口，并经所述排渣通道排出，而所述渣土中的硬质卵石能够沿所述隔栅在重力作用下滑入已冲挖形成的沟槽，从而离开巷道掘进断面而不再阻碍盾构机前进。
2.根据权利要求1所述的用于巷道施工的盾构机，其特征在于，还包括真空管路；所述真空管路布置在所述冲挖机构附近。
3.根据权利要求1或2所述的用于巷道施工的盾构机，其特征在于，所述冲挖机构外围设有保护罩。
4.根据权利要求1或2所述的用于巷道施工的盾构机，其特征在于，所述隔栅的间距为能筛选出超出所述排渣通道处理能力的障碍物为准。
5.根据权利要求1或2所述的用于巷道施工的盾构机，其特征在于，所述冲挖机构的工作压力为35～100MPa。
6.根据权利要求1或2所述的用于巷道施工的盾构机，其特征在于，所述冲挖机构的喷射方向与所述盾构机的掘进方向呈30～75度夹角。
7.根据权利要求1或2所述的用于巷道施工的盾构机，其特征在于，所述冲挖机构冲挖的沟槽总宽度不大于所述盾构机横向尺寸的1/4。
8.根据权利要求1或2所述的用于巷道施工的盾构机，其特征在于，包括刀盘；所述刀盘的背面设有筋板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 410100 No. 88 East 7 Line, Changsha Economic and Technological Development Zone, Hunan Province Applicant after: China Railway Construction Heavy Industry Co.,Ltd. Address before: 410100 No. 88 Dongqi Road, Jingkai District, Changsha City, Hunan Province Applicant before: China Railway Construction Heavy Industry Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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