CN108286439B - 一种盾构机搭载式可移动超前钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机搭载式可移动超前钻机，解决了现有大型盾构机在施工过程中由于制造和加工误差，可能存在超前钻机无法顺利与超前注浆孔对正的技术问题。本发明包括超前钻机和钻机梁，钻机梁设置在盾构机的拼装机搭梁与后配套拖车之间，所述超前钻机通过转动机构活动设置在钻机梁上，所述转动机构包括与钻机梁滑动连接的环形齿圈，环形齿圈上设置有用于驱动超前钻机沿环形齿圈转动的转座，环形齿圈与钻机梁之间通过滑动机构相连，钻机梁上设置有用于驱动滑动机构沿盾构机的轴向方向伸缩的驱动机构。本发明结构新颖、功能可靠实用，具有很大的推广应用价值。

Description

一种盾构机搭载式可移动超前钻机

技术领域

本发明涉及盾构施工超前加固技术领域，特别是指一种盾构机搭载式可移动超前钻机。

背景技术

近年来运用盾构法施工进行开挖的隧道日益增多，盾构机在通过破碎地层或对预防沉降要求较高的地段时，需要对地层进行超前加固，超前钻机作为地层超前加固的主要工具，超前钻机使用的便携性，对提高盾构法施工效率具有重要意义。一般盾构机预留有超前钻机的安装位置，仅当地层需要超前加固时再安装超前钻机，地层超前加固完成后需要对超前钻机进行拆除，工序十分繁琐；盾构机直径较大时，沿盾体圆周方向的超前注浆孔位较多、且距离超前钻机较远，在安装钻杆时容易发生钻杆与超前注浆孔不平行，钻杆不能顺利通过超前注浆孔，影响进行钻孔和注浆操作，造成加固工作不方便，影响施工效率。

现有申请号为201611113789.7、申请日为2016.12.07的专利申请公开了一种超前钻机快速搭载装置，包括超前钻机，所述超前钻机通过转动机构安装在上部环形齿圈梁上，该超前钻机通过转动机构的带动沿着环形齿圈梁实现周向转动。上述超前钻机快速搭载装置虽然避免了反复拆装超前钻机的繁琐，但是上述超前钻机快速搭载装置结构和操作均十分复杂，在钻孔时需要对上部环形齿圈梁和下部环形齿圈梁进行动作控制。但是对于大型的盾构机而言，超前钻机的钻杆需要通过盾体上设置的超前注浆孔进行钻孔，则上述超前钻机快速搭载装置中的超前钻机可能存在无法与全部超前注浆孔便捷对正的施工需求。因此，需要一种盾构机搭载式可移动超前钻机装置来应用于超前地质加固，来解决现有大型盾构机在施工过程中超前钻机无法地方便与超前注浆孔对正的技术问题。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种盾构机搭载式可移动超前钻机，解决了现有大型盾构机在施工过程中超前钻机无法方便地与超前注浆孔对正的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种盾构机搭载式可移动超前钻机，包括超前钻机和钻机梁，钻机梁设置在盾构机的拼装机搭梁与后配套拖车之间，所述超前钻机通过转动机构活动设置在钻机梁上，所述转动机构包括与钻机梁滑动连接的环形齿圈，环形齿圈上设置有用于驱动超前钻机沿环形齿圈转动的转座，环形齿圈与钻机梁之间通过滑动机构相连，钻机梁上设置有用于驱动滑动机构沿盾构机的轴向方向伸缩的驱动机构。

所述超前钻机包括通过铰接座铰接的钻台座和钻台，钻台座与所述转座固定连接，钻台座上设置有控制钻台俯仰的电动俯仰液压缸，电动俯仰液压缸与盾构机的上位机相连。

所述环形齿圈的内环面设置有工字加强环、外周面的中部设置有啮合齿，所述转座上设置有与环形齿圈相配合的驱动齿轮，驱动齿轮由转座上设置的驱动电机驱动，啮合齿两侧的齿圈边沿为与转座相配合的导轨。

所述转座包括左右对称设置在导轨两侧的两个弧形底板，每个弧形底板上均设置有用于卡接导轨的滚轮单元，滚轮单元包括上滚轮组和下滚轮组，上滚轮组和下滚轮组均包括至少两个滚轮，上滚轮组的滚轮构成的弧度和下滚轮组的滚轮所构成的弧度与环形齿圈的弧度相同，所述驱动电机设置在两个弧形底板之间。

所述滑动机构包括固定连接在环形齿圈内环面上的两个连接板，两个连接板关于环形齿圈的中心线左右对称，两个连接板的中部均固定设置有轮座，轮座上设置有滚轮，所述钻机梁的左右两侧的横梁上设置有与滚轮相配合的滑槽。

所述驱动机构包括固定设置在钻机梁上且与盾构机的上位机相连的电动液压缸，电动液压缸的伸缩缸端部固定设置在连接板上。

所述钻台座与转座通过连接座连接，连接座底端与转座固定连接，连接座上端与钻台座通过螺栓组连接，钻台座上供螺栓组穿过的固定孔为弧形长孔，钻台座与连接座的中部对应设置有旋转销，钻台座上连接有螺栓孔朝向连接座的螺栓安装座，所述螺栓孔内设置有用于推动钻台座转动的顶紧螺栓。

本发明省去了常规盾构机对超前钻机装拆这一环节，在大直径盾构机设备中，沿盾构机盾体的圆周方向布置若干个超前注浆孔，超前钻机安装在转动机构上，通过转座的驱动可以实现超前钻机在圆周方向的转动，通过电动俯仰液压缸的伸缩运动可以实现超前钻机的俯仰运动，在顶紧螺栓的作用下超前电机还可以实现水平方向的摆动，因此再配合滑动机构的拉伸作用后超前钻机可以实现前后移动、俯仰运动及水平调向功能，能够方便可靠地与超前注浆孔相对应，能够进行盾构机圆周方向和水平方向的超前地层加固工作。本发明通过电动液压缸的伸缩功能，可以方便的进行超前钻探操作，避免由于制造、加工误差引起超前钻探的钻杆与超前注浆孔不平行而引起不能进行超前钻探的风险。另外，钻机梁搭载在拼装机搭梁与后配套拖车之间，不仅作为转动机构的载体，还能为起到拖拉盾构机后配套部分提供前进拖拉力的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明的结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为图2中A处的放大结构示意图；

图4为图1中超前钻机的结构示意图；

图5为图4的俯视结构示意图；

图6为图4中钻台座的结构示意图

图7为图6的侧视结构示意图；

图8为图6的俯视结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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付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。

如图1至图8所示，实施例1，一种盾构机搭载式可移动超前钻机，包括超前钻机1和钻机梁4，盾构机的拼装机搭梁2与后配套拖车3之间设置钻机梁4。钻机梁4搭载在拼装机搭梁2与后配套拖车3之间，不仅作为超前钻机1的载体，还能为起到拖拉盾构机后配套拖车3提供拉力。

所述超前钻机1通过转动机构5活动设置在钻机梁4上，所述转动机构5包括与钻机梁4滑动连接的环形齿圈510，环形齿圈510上设置有用于驱动超前钻机1沿环形齿圈510转动的转座520。环形齿圈510与钻机梁4之间通过滑动机构6相连，钻机梁4上设置有用于驱动滑动机构6沿盾构机的轴向方向伸缩的驱动机构7。

所述环形齿圈510的内环面设置有工字加强环511、外周面的中部设置有啮合齿512。工字加强环511不仅可以提供足够的支撑力，而且结构简单便于制作。所述转座520上设置有与环形齿圈510相配合的驱动齿轮，驱动齿轮由转座520上设置的驱动电机521驱动，啮合齿512两侧的齿圈边沿为与转座520相配合的导轨。利用环形齿圈510的侧边作为导轨不仅结构简单，而且安全可靠。

所述转座520包括左右对称设置在环形齿圈510两侧的两个弧形底板522，每个弧形底板522上均设置有用于卡接环形齿圈510的滚轮单元530。滚轮单元530包括上滚轮组和下滚轮组，上滚轮组和下滚轮组均包括至少两个滚轮531，上滚轮组的滚轮531构成的弧度和下滚轮组的滚轮531所构成的弧度与环形齿圈510的弧度相同，所述驱动电机521设置在两个弧形底板522之间。设置相同弧度的上滚轮组和下滚轮组，可以使转座便捷地沿环形齿圈转动。

所述滑动机构6包括固定连接在工字加强环511上的两个连接板601，两个连接板601关于环形齿圈510的中心线左右对称，两个连接板601的中部均固定设置有轮座602，轮座602上设置有滚动轮603，所述钻机梁的左右两侧的横梁上设置有与滚动轮603相配合的滑槽604。滑槽604与滚动轮603的配合形式，可以使环形齿圈510的移动便捷省力。

所述驱动机构7包括固定设置在钻机梁2上且与盾构机的上位机相连的电动液压缸701，电动液压缸701的伸缩缸702端部固定设置在连接板601上。使用电动液压缸作为伸缩的驱动机构，不仅控制便捷，而且安全可靠。

实施例2，一种盾构机搭载式可移动超前钻机，所述超前钻机1包括通过铰接座103相铰接的钻台座101和钻台102，钻台座101与所述转座520固定连接，钻台座101上设置有控制钻台102俯仰的电动俯仰液压缸503，电动俯仰液压缸503与盾构机的上位机相连。本实施例的其他结构与实施例1相同。通过电动俯仰液压缸的伸缩运动可以带动钻台围绕铰接座在竖直方向上转动，即可以实现超前钻机的俯仰运动，俯仰运动再结合伸缩运动，可以更加可靠地对正超前注浆孔。

实施例3，一种盾构机搭载式可移动超前钻机，所述钻台座101与转座520通过连接座104连接，连接座104底端与转座520固定连接，连接座520上端与钻台座101通过螺栓组105连接，钻台座101上供螺栓组105穿过的固定孔107为弧形长孔，钻台座101与连接座104的中部对应设置有旋转销108，钻台座101上连接有螺栓孔朝向连接座104的螺栓安装座109，所述螺栓孔内设置有用于推动钻台座101转动的顶紧螺栓106。本实施例的其他结构与实施例2相同。设置连接座连接钻台座和转座，通过设置弧形的长孔作为固定孔，通过调节顶紧螺栓可以实现钻台座的水平转动，进而可以实现超前钻机的水平转动。因此本发明中的超前钻机即可以实现前后伸缩，又可以俯仰运动，还能水平转动，可以稳定可靠地实现钻杆与超前注浆孔的对正。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种盾构机搭载式可移动超前钻机，包括超前钻机（1），其特征在于：盾构机的拼装机搭梁（2）与后配套拖车（3）之间设置有钻机梁（4），所述超前钻机（1）通过转动机构（5）活动设置在钻机梁（4）上，所述转动机构（5）包括与钻机梁（4）滑动连接的环形齿圈（510），环形齿圈（510）上设置有用于驱动超前钻机（1）沿环形齿圈（510）转动的转座（520），环形齿圈（510）与钻机梁（4）之间通过滑动机构（6）相连，钻机梁（4）上设置有用于驱动滑动机构（6）沿盾构机的轴向方向伸缩的驱动机构（7）；

所述超前钻机（1）包括通过铰接座（103）铰接的钻台座（101）和钻台（102），钻台座（101）与所述转座（520）固定连接，钻台座（101）上设置有控制钻台（102）俯仰的电动俯仰液压缸（503），电动俯仰液压缸（503）与盾构机的上位机相连；

所述环形齿圈（510）的内环面设置有工字加强环（511）、外周面的中部设置有啮合齿（512），所述转座（520）上设置有与环形齿圈（510）相配合的驱动齿轮，驱动齿轮由转座（520）上设置的驱动电机（521）驱动，啮合齿（512）两侧的齿圈边沿为与转座（520）相配合的导轨；

所述转座（520）包括左右对称设置在导轨两侧的两个弧形底板（522），每个弧形底板（522）上均设置有用于卡接导轨的滚轮单元（530），滚轮单元（530）包括上滚轮组和下滚轮组，上滚轮组和下滚轮组均包括至少两个滚轮（531），上滚轮组的滚轮（531）构成的弧度和下滚轮组的滚轮（531）所构成的弧度与环形齿圈（510）的弧度相同，所述驱动电机（521）设置在两个弧形底板（522）之间；

所述滑动机构（6）包括固定连接在环形齿圈（510）内环面上的两个连接板（601），两个连接板（601）关于环形齿圈（510）的中心线左右对称，两个连接板（601）的中部均固定设置有轮座（602），轮座（602）上设置有滚动轮（603），所述钻机梁（4）的左右两侧的横梁上设置有与滚动轮（603）相配合的滑槽（604）；

所述钻台座（101）与转座（520）通过连接座（104）连接，连接座（104）底端与转座（520）固定连接，连接座（104）上端与钻台座（101）通过螺栓组（105）连接，钻台座（101）上供螺栓组（105）穿过的固定孔（107）为弧形长孔，钻台座（101）与连接座（104）的中部对应设置有旋转销（108），钻台座（101）上连接有螺栓孔朝向连接座（104）的螺栓安装座（109），所述螺栓孔内设置有用于推动钻台座（101）转动的顶紧螺栓（106）。

2.根据权利要求1所述的盾构机搭载式可移动超前钻机，其特征在于：所述驱动机构（7）包括固定设置在钻机梁（4）上且与盾构机的上位机相连的电动液压缸（701），电动液压缸（701）的伸缩缸（702）端部固定设置在连接板（601）上。