CN110410088B - 一种可退回掘进机及其退回方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可退回掘进机，包括前盾和刀盘边块，还包括可沿靠近和远离所述前盾和所述刀盘边块两者的方向运动的主机核，所述主机核包括：与所述前盾可拆卸连接的主驱动部；与主驱动部相连的刀盘中心块，所述刀盘中心块和所述刀盘边块可拆卸连接；设于所述主驱动部的内环的螺旋机，所述螺旋机靠近所述刀盘中心块的一端低于所述主驱动部的回转中心。本发明还公开了一种可退回掘进机的退回方法。上述可退回掘进机，能够实现主机核退回，避免将掘进机拆解为小部件的情况，降低了洞内拆机所消耗的人力和时间成本，提高设备转场的效率，解决现有掘进机无法满足更为复杂的地质条件和应用场合施工的技术问题。

Description

一种可退回掘进机及其退回方法

技术领域

本发明涉及隧道设备技术领域，特别涉及一种可退回掘进机及其退回方法。

背景技术

目前，掘进机包括盾构机(通常指土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机)和TBM(通常指全断面岩石隧道掘进机)，作为一种隧道掘进的专用工程机械，其已广泛用于地铁、铁路、公路、市政和水电隧道工程。

众所周知，不同机型的掘进机有各自不同的地层适应范围和应用条件；随着我国地下工程建设的不断推进，隧道穿越地层和应用场景越来越复杂，由此对施工的工期和隧道成型质量的要求越来越高。

当工程面临大埋深、单向不贯通、无接收井、不具备吊出条件或掘进方向前方遭遇需提前处理的较大风险源，且无法通过地面解决措施解决等问题时，一般需要对盾构机进行洞内拆机处理。然而由于洞内作业空间狭小，往往需要花费较大的人力和时间成本，因此极大影响工期，不符合高质量施工的要求，且设备多次拆解、运输、再组装会增加故障率，质量难以控制。

在现有技术中，市场上应用的掘进机通常需提前开辟洞内拆机作业空间或者做好接收井，在城市和人流量密集区域施工时，需要占用较大的地面空间，且需要花费较大劳动和时间成本，在大埋深、不贯通、危险源较多等特殊场合应用较难。若将掘进机在隧道内拆解成可吊装、运输的小部件，或者在成本压力下，仅将可拆解和利用的部件拆出，其余弃用。一方面，作业环境狭小、困难较大，需花费大量的人力和时间成本；另一方面，设备多次拆解、运输、再组装会增加故障率，设备利用率低、质量难控制。在工期紧、需再次快速始发的场合应用较难。

发明内容

本发明的目的是提供一种可退回掘进机及其退回方法，能够实现主机核退回，避免将掘进机拆解为小部件的情况，降低了洞内拆机所消耗的人力和时间成本，提高设备转场的效率，解决现有掘进机无法满足更为复杂的地质条件和应用场合施工的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种可退回掘进机，包括前盾和刀盘边块，还包括可沿靠近和远离所述前盾和所述刀盘边块两者的方向运动的主机核，所述主机核包括：

与所述前盾可拆卸连接的主驱动部；

与主驱动部相连的刀盘中心块，所述刀盘中心块和所述刀盘边块可拆卸连接；

设于所述主驱动部的内环的螺旋机，所述螺旋机靠近所述刀盘中心块的一端低于所述主驱动部的回转中心。

可选地，所述前盾包括前盾外环和前盾内环，多个所述前盾外环通过紧固件连接于所述前盾内环的外圈，所述主驱动部与所述前盾内环可拆卸连接。

可选地，所述主机核还包括与所述主驱动部相连的封板组件，所述封板组件、所述螺旋机靠近所述刀盘中心块的端部、所述主驱动部和所述刀盘中心块形成土舱。

可选地，所述主机核还包括设于所述封板组件远离所述刀盘中心块一侧的人舱。

可选地，所述主机核还包括：

用以与中盾相连的H型架；

连接于所述H型架和所述主驱动部之间、用以调节所述主驱动部与所述H型架之间间距的伸缩部。

可选地，还包括：

设于盾构管片的轨道；

可拆卸地滑动连接于所述轨道、用以支撑所述主机核的支撑组件。

可选地，还包括可拆卸地设于所述前盾和盾构管片之间的支撑部；

所述支撑组件包括：

与所述支撑部滑动连接的刀盘前小车和刀盘后小车，所述刀盘前小车和所述刀盘后小车用以分别支撑于所述主驱动部的两端。

可选地，

所述主机核还包括用以铺设盾构管片的管片拼装机，

所述支撑组件还包括位于所述管片拼装机远离所述刀盘中心块一侧的托梁小车，所述托梁小车具有驱动力。

本发明还提供一种可退回掘进机的退回方法，利用上述的可退回掘进机，包括：

断开刀盘中心块和刀盘边块两者之间，以及前盾和主驱动部两者之间的连接；

驱动所述刀盘中心块和所述主驱动部两者沿着远离所述前盾和所述刀盘边块两者的方向运动预设距离；

断开H型架和中盾两者之间的相连；

安装支撑组件；

驱动主机核在所述支撑组件的支撑下沿远离所述前盾和所述刀盘边块两者的方向退回。

可选地，

所述“驱动刀盘中心块和所述主驱动部两者沿着远离所述前盾和所述刀盘边块两者的方向运动预设距离”具体为：

通过连接于所述H型架和所述主驱动部之间的伸缩部拉动所述主驱动部离开当前位置；

和/或，

所述“安装支撑组件”和所述“驱动主机核在所述支撑组件的支撑下沿远离所述前盾和所述刀盘边块两者的方向退回”之间包括：

利用千斤顶将主机核顶升至预设高度，以实现所述主机核能够在所述支撑组件的支撑下沿远离所述前盾和所述刀盘边块两者的方向退回。

相对于上述背景技术，本发明提供的可退回掘进机，包括前盾和刀盘边块，还包括可沿靠近和远离前盾和刀盘边块两者的方向运动的主机核，主机核包括：与前盾可拆卸连接的主驱动部；与主驱动部相连的刀盘中心块，刀盘中心块和刀盘边块可拆卸连接；设于主驱动部的内环的螺旋机，螺旋机靠近刀盘中心块的一端低于主驱动部的回转中心。

如此设置的可退回掘进机，刀盘采用分体设置，刀盘包括刀盘中心块和刀盘边块，刀盘中心块和刀盘边块两者可拆卸连接，且前盾和主驱动部可拆卸连接；主机核包括主驱动部、刀盘中心块和螺旋机，当需要掘进时，刀盘中心块和刀盘边块相连，前盾和主驱动部相连，利用主驱动部带动螺旋机旋转，进而实现掘进；当需要退回时，解除刀盘中心块和刀盘边块之间的连接关系，并且解除前盾和主驱动部之间的连接关系，使得主机核能够沿着远离前盾和刀盘边块两者的方向运动，也即实现主机核的退回，进而避免了将掘进机拆解为小部件的情况，降低因掘进机的拆装造成对其性能和寿命的影响，还能够极大降低洞内拆机所需的人力和时间成本，实现设备的快速转场；同时解决了现有的掘进机无法满足更为复杂的地质条件和应用场合施工的技术问题。

本发明提供的可退回掘进机的退回方法，有益效果如上述，本文此处将不再赘述。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的可退回掘进机的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的可退回掘进机在拆机时的示意图；

图3为本发明实施例所提供的刀盘的示意图；

图4为本发明实施例所提供的前盾的示意图。

其中：

刀盘中心块1、刀盘边块2、前盾外环3、前盾内环4、封板组件5、人舱6、螺旋机7、刀盘前小车8、主驱动部9、刀盘后小车10、支撑部11、管片拼装机12、托梁小车13、轨道14、伸缩部15、中盾16、H型架17。

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本申请实施例所提供的可退回掘进机，如说明书附图1-4所示，主要包括前盾、刀盘边块2和主机核；其中，主机核包括刀盘中心块1、螺旋机7和主驱动部9。

参考说明书附图3，刀盘边块2位于刀盘中心块1的周向四周，多个刀盘边块2连接于同一刀盘中心块1，形成刀盘，实现应有的功能，刀盘边块2可以为四块。也即刀盘采用分体结构，一个刀盘中心块1的四周可设置多个刀盘边块2，且刀盘中心块1和刀盘边块2之间可采用螺栓紧固，实现刀盘中心块1和刀盘边块2的可拆卸连接；当然，针对刀盘中心块1和刀盘边块2的连接方式还可以采用现有技术，此处不再赘述。

针对前盾的具体设置方式，可参考现有技术中的设置方式，例如可采用分体设置，也即前盾包括前盾外环3和前盾内环4，后文将对此进行具体描述。主驱动部9作为动力部件，可采用电机和轴承的方式实现驱动，其具体设置方式可参考现有技术，此处对此并未改进。

前盾和主驱动部9两者之间可拆卸连接，两者可通过螺栓实现连接，当拧下螺栓时前盾和主驱动部9两者则为断开状态。

螺旋机7设于主驱动部9的内环，螺旋机7靠近刀盘中心块1的一端偏离主驱动部9的回转中心(轴线)；参考说明书附图1和2，由于主驱动部9的轴线和刀盘中心块1(刀盘)的轴线共线，螺旋机7的轴线和主驱动部9的轴线不共线，螺旋机7靠近刀盘中心块1的一端低于主驱动部9的轴线，也即螺旋机7靠近刀盘中心块1的一端较低，而螺旋机7远离刀盘中心块1的一端较高；如此设置，加之上述刀盘中心块1和刀盘边块2的可拆卸连接以及前盾和主驱动部9的可拆卸连接，能够实现可退回掘进机在狭小空间内实现主机核的退回，避免在现有技术中因对拆机所消耗的大量人工和时间成本，缩短工期，并减少因拆装产生的质量问题。

当需要进行掘进时，可以首先将刀盘边块2和前盾固定于预设位置，然后再将包括刀盘中心块1、螺旋机7和主驱动部9的主机核朝向靠近刀盘边块2和前盾两者的方向移动，当主机核移动到位时，将刀盘中心块1和刀盘边块2固定，并将主驱动部9和前盾固定，最后通过主驱动部9的带动进行掘进施工。

当需要在洞内进行拆机时，首先断开刀盘中心块1和刀盘边块2的连接，然后断开主驱动部9和前盾的连接，此时主机核可相对于刀盘边块2和前盾移动，将主机核退回。

参考说明书附图4，前盾包括前盾外环3和前盾内环4，多个前盾外环3通过紧固件连接于前盾内环4的外圈，主驱动部9与前盾内环4可拆卸连接。其中，紧固件可以为螺栓等部件，进而实现前盾外环3和前盾内环4之间的可拆卸连接，主驱动部9与前盾内环4之间同样可采用螺栓连接。

参考说明书附图1和2，主机核还包括封板组件5，封板组件5和主驱动部9相连；螺旋机7靠近刀盘中心块1的一端低于主驱动部9的回转中心(轴线)，封板组件5则设置在高于主驱动部9的回转中心(轴线)的位置，并且封板组件5、螺旋机7靠近刀盘中心块1的端部、主驱动部9和刀盘中心块1形成土舱，也即带压舱。封板组件5的底部可设置出渣口和工作人员通道，且封板组件5可相对于主驱动部9可拆卸，方便维护和更换。

主机核还包括人舱6，人舱6设于封板组件5远离刀盘中心块1的一侧，如说明书附图1和2所示，封板组件5和人舱6可平行设置；

当需要在洞内拆机时，首先工作人员可以携带拆机工具进入人舱6，并通过人员通道进入土舱内，进而将刀盘中心块1和刀盘边块2的螺栓拆除，解除刀盘中心块1和刀盘边块2之间的连接关系。然后进入盾体将主驱动9与前盾内环4之间的螺栓拆除，解除主驱动9与前盾内环4之间的连接关系。

参考说明书附图1和2，主机核还包括伸缩部15和H型架17，在掘进过程中，H型架17和中盾16相连，H型架17和中盾16的具体设置方式均可参考现有技术；伸缩部15设于H型架17和主驱动部9之间，当伸缩部15运动时，则主驱动部9在伸缩部15的带动下朝向靠近或远离H型架17的方向移动。

伸缩部15可具体设置为油缸，用以调节主驱动部9和H型架17之间的间距；当需要在洞内拆机时，刀盘中心块1和刀盘边块2之间的连接关系以及主驱动9与前盾内环4之间的连接关系被解除之后，可以利用伸缩部15的收缩，将刀盘中心块1和主驱动9从原结构中拉出，也即使得刀盘中心块1和刀盘边块2脱离接触，主驱动9和前盾内环4脱离接触；然后切断H型架17和中盾16之间的连接，最后驱动主机核朝向远离前盾和刀盘边块2两者的方向移动。

为了实现主机核相对于前盾和刀盘边块2两者的移动，可以在盾构管片上设置轨道14，轨道14可拆卸地滑动连接支撑组件，通过支撑组件支撑在主机核和轨道14之间，以实现主机核沿着轨道14移动。

在掘进过程中，轨道14可预先铺设在盾构管片上，当需要主机核退回时，可临时放置支撑组件，支撑组件的底部和轨道14滑动连接，支撑组件的顶部支撑主机核，同时轨道14还能够防止因主机核过重而压坏管片。

针对支撑组件的具体设置方式，可以根据实际需要而设置，下文将给出一种具体实施方式。

由于在掘进过程中，前盾和盾构管片之间往往具有一定的间隙，为了能够更好地支撑主机核退回，前盾和盾构管片之间还可以临时设置支撑部11，支撑部11的上表面可以与轨道14的上表面齐平，用以供支撑组件由支撑部11移动至轨道14，当无需支撑组件支撑主机核时，则可以将支撑部11拆除。

支撑组件包括刀盘前小车8和刀盘后小车11，刀盘前小车8和刀盘后小车11可相对于支撑部11滑动，且刀盘前小车8和刀盘后小车11用以分别支撑于主驱动部9的两端。

主机核还包括用以铺设盾构管片的管片拼装机12，支撑组件还包括位于管片拼装机12远离刀盘中心块1一侧的托梁小车13，且托梁小车13具有驱动力。

管片拼装机12的具体设置方式可参考现有技术，本文对此未作改进；刀盘前小车8、刀盘后小车11和

结合上述过程，当需要在洞内拆机时，当切断H型架17和中盾16之间的连接之后，首先将刀盘前小车8、刀盘后小车10、支撑机构11、托梁小车13、滑行轨道14预先放置在适当的位置。然后使用千斤顶将主机核顶升至可移动的高度，并通过托梁小车13沿着轨道14将主机核拉出，此时主机核能够沿着已铺设好的管片退场。最后可将盾体内环4和刀盘边块2拆出，因具体实施过程为行业内通用实施方法，故此处不作赘述。前盾外环3可以作为钢管片，用于对隧道支撑，不作拆出。

本发明还提供一种可退回掘进机的退回方法，利用上述的可退回掘进机，包括：

断开刀盘中心块1和刀盘边块2两者之间，以及前盾和主驱动部9两者之间的连接；

驱动刀盘中心块1和主驱动部9两者沿着远离前盾和刀盘边块2两者的方向运动预设距离；

断开H型架17和中盾16两者之间的相连；

安装支撑组件；

驱动主机核在支撑组件的支撑下沿远离前盾和刀盘边块2两者的方向退回。

其中，

上述“驱动刀盘中心块1和主驱动部9两者沿着远离前盾和刀盘边块2两者的方向运动预设距离”具体为：

通过连接于H型架17和主驱动部9之间的伸缩部15拉动主驱动部9离开当前位置；

和/或，

“安装支撑组件”和“驱动主机核在支撑组件的支撑下沿远离前盾和刀盘边块2两者的方向退回”之间包括：

利用千斤顶将主机核顶升至预设高度，以实现主机核能够在支撑组件的支撑下沿远离前盾和刀盘边块2两者的方向退回。

需要指出的是，上述可退回掘进机的退回方法可结合上文对可退回掘进机的描述来理解，本文不再赘述；此外，可退回掘进机的退回方法还可以在上文对可退回掘进机的描述的基础上进行适应性调整(包括添加适当的步骤或者对某个步骤进行具体限定)，此处不赘述。

以上对本发明所提供的可退回掘进机及其退回方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可退回掘进机，其特征在于，包括前盾和刀盘边块（2），还包括：

可沿靠近和远离所述前盾和所述刀盘边块（2）两者的方向运动的主机核；

设于盾构管片上的轨道（14）；

可拆卸地滑动连接于所述轨道（14）、用以支撑所述主机核的支撑组件；

可拆卸地设于所述前盾和盾构管片之间的支撑部（11）；

所述主机核包括：

与所述前盾可拆卸连接的主驱动部（9）；

与主驱动部（9）相连的刀盘中心块（1），所述刀盘中心块（1）和所述刀盘边块（2）可拆卸连接；

设于所述主驱动部（9）的内环的螺旋机（7），所述螺旋机（7）靠近所述刀盘中心块（1）的一端低于所述主驱动部（9）的回转中心；

所述主机核还包括：

用以与中盾（16）相连的H型架（17）；

连接于所述H型架（17）和所述主驱动部（9）之间、用以调节所述主驱动部（9）与所述H型架（17）之间间距的伸缩部（15）；

所述支撑组件包括：

与所述支撑部（11）滑动连接的刀盘前小车（8）和刀盘后小车（10），所述刀盘前小车（8）和所述刀盘后小车（10）用以分别支撑于所述主驱动部（9）的两端。

2.根据权利要求1所述的可退回掘进机，其特征在于，所述前盾包括前盾外环（3）和前盾内环（4），多个所述前盾外环（3）通过紧固件连接于所述前盾内环（4）的外圈，所述主驱动部（9）与所述前盾内环（4）可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的可退回掘进机，其特征在于，所述主机核还包括与所述主驱动部（9）相连的封板组件（5），所述封板组件（5）、所述螺旋机（7）靠近所述刀盘中心块（1）的端部、所述主驱动部（9）和所述刀盘中心块（1）形成土舱。

4.根据权利要求3所述的可退回掘进机，其特征在于，所述主机核还包括设于所述封板组件（5）远离所述刀盘中心块（1）一侧的人舱（6）。

5.根据权利要求1所述的可退回掘进机，其特征在于，

所述主机核还包括用以铺设盾构管片的管片拼装机（12），

所述支撑组件还包括位于所述管片拼装机（12）远离所述刀盘中心块（1）一侧的托梁小车（13），所述托梁小车（13）具有驱动力。

6.一种可退回掘进机的退回方法，利用上述权利要求1-5任意一项所述的可退回掘进机，其特征在于，包括：

断开刀盘中心块（1）和刀盘边块（2）两者之间，以及前盾和主驱动部（9）两者之间的连接；

驱动所述刀盘中心块（1）和所述主驱动部（9）两者沿着远离所述前盾和所述刀盘边块（2）两者的方向运动预设距离；

断开H型架（17）和中盾（16）两者之间的相连；

安装支撑组件；

驱动主机核在所述支撑组件的支撑下沿远离所述前盾和所述刀盘边块（2）两者的方向退回。

7.根据权利要求6所述的退回方法，其特征在于，

所述“驱动所述刀盘中心块（1）和所述主驱动部（9）两者沿着远离所述前盾和所述刀盘边块（2）两者的方向运动预设距离”具体为：

通过连接于所述H型架（17）和所述主驱动部（9）之间的伸缩部（15）拉动所述主驱动部（9）离开当前位置；

所述“安装支撑组件”和所述“驱动主机核在所述支撑组件的支撑下沿远离所述前盾和所述刀盘边块（2）两者的方向退回”之间包括：

利用千斤顶将主机核顶升至预设高度，以实现所述主机核能够在所述支撑组件的支撑下沿远离所述前盾和所述刀盘边块（2）两者的方向退回。

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