CN110985024B - 一种土压泥水双模式前盾结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种土压泥水双模式前盾结构，包括前盾，前盾上设有螺机闸门，所述的前盾上设有气垫仓，气垫仓内设有破碎装置。本发明设计了一种前盾结构，可以将螺旋机和破碎机同时布置在前盾中。在高水压地层可以切换成泥水模式，泥水模式可以通过盾体内部的破碎机将大粒径岩块破碎成小粒径岩块，通过泥水排浆管排出。并且泥水模式具备气垫控制模式，在控制精度上高于直排式泥水模式，有利于地表沉降的控制。在一般地层可以通过螺旋机出渣，降低施工成本；而在泥水模式下破碎机前发生滞排现象时，可以通过启动螺旋机进行排渣，减轻泥水模式下的滞排现象。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工设备，特别是指一种土压泥水双模式前盾结构。
背景技术
土压泥水双模式盾构机，集成了土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机的设计理念与功能，可根据地层变化快捷地在两种不同掘进模式之间相互切换，保证工程优质高效。当地质自稳性较强时，可采用土压模式，以降低施工成本，提高工效；当地质自稳性较差时，可采用泥水模式，以有效控制地表沉降，确保隧道施工的质量、安全。此种双模盾构将会在实际的使用中有更高的地质适应性、高效性、安全性和人机性。
由于结构限制，目前较多形式的土压泥水双模都是直排式，如申请号为201822071801.3，申请名称为“一种双模式盾构机”的发明专利，其前盾内部不包含破碎机。因此在遇到水压较高的破碎带时，泥水模式并不能发挥到最大效率。
发明内容
本发明提出一种土压泥水双模式前盾结构，解决了直排式土压泥水双模盾构机不能将泥水模式发挥到最大效率的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种土压泥水双模式前盾结构，包括前盾，前盾底部设有螺机闸门，所述的前盾上设有气垫仓，气垫仓内设有破碎装置。
所述的气垫仓内设有连通开挖仓的泥浆门，气垫仓与泥水管路连通。
所述的螺机闸门包括闸门门框，闸门门框上设有闸门门板，闸门门板处设有螺机。
所述的闸门门板与前盾之间设有伸缩装置I。
所述的伸缩装置I为油缸I。
所述的前盾上设有主驱动，主驱动与刀盘连接。
所述的前盾的前端设有刀盘，刀盘的背部设有搅拌棒。
所述的破碎装置包括破碎机，破碎机与固定装置铰接，破碎机与伸缩装置II铰接，伸缩装置II与前盾铰接。
所述的伸缩装置II为油缸II。
所述的固定装置固定在中隔板上，中隔板位于前盾的底部。
所述的前盾的左侧水平设有上隔板，前盾的底部竖直设有中隔板，螺机闸门位于上隔板与中隔板的左侧间隔之间，气垫仓位于上隔板与中隔板的右侧间隔之间。
所述的气垫仓上设有维修仓门。
本发明设计了一种前盾结构，可以将螺旋机和破碎机同时布置在前盾中。在高水压地层可以切换成泥水模式，泥水模式可以通过盾体内部的破碎机将大粒径岩块破碎成小粒径岩块，通过泥水排浆管排出。并且泥水模式具备气垫控制模式，在控制精度上高于直排式泥水模式，有利于地表沉降的控制。在一般地层可以通过螺旋机出渣，降低施工成本；而在泥水模式下破碎机前发生滞排现象时，可以通过启动螺旋机进行排渣，减轻泥水模式下的滞排现象。
本发明是一种具备土压模式（螺旋机）和气垫式泥水模式（底部破碎机）的双模，针对于原有直排式泥水双模，在盾体底部同时布置了螺旋输送机和破碎机结构，是一种新型土压泥水双模。其优势主要有：1、包含原有螺旋输送机接口；2、盾体前部包含破碎机；3、包含气垫式控制；4、施工适应性更强。
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为土压模式主视图。
图2为土压模式剖视图。
图3为泥水模式主视图。
图4为泥水模式剖视图。
图5为泥水模式破碎装置剖视图。
图中：1-刀盘，2-搅拌棒，3-前盾，4-螺机，5-闸门门框，6-主驱动，7-泥水管路，8-闸门门板，9-油缸I，10-中隔板，11-破碎机，12-固定装置，13-气垫仓，14-油缸II，15-岩块，16-泥浆门，17-开挖仓，18-上隔板。
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4所示，一种土压泥水双模式前盾结构，包括刀盘1、前盾3、螺机4和泥水管路7。刀盘1的背部设有搅拌棒2，用于提高渣土流通。刀盘1与主驱动6连接，主驱动6布置在前盾3上，主驱动6带动刀盘旋转，对土层进行掘进。
前盾3底部设有螺机闸门和气垫仓13，使得螺机4和泥水管路7同时布置在前盾3上。前盾3的左侧水平设有上隔板18，前盾3的底部竖直设有中隔板10，螺机闸门位于上隔板18与中隔板10的左侧间隔之间，气垫仓13位于上隔板18与中隔板10的右侧间隔之间。保证螺机闸门和气垫仓不相互干涉，实现各部分结构安装连接。
螺机闸门包括闸门门框5，闸门门框5固定在前盾3的前盾隔板上，闸门门框5上设有闸门门板8，闸门门板8与前盾3之间设有伸缩装置I，伸缩装置I采用油缸I 9。通过油缸I的伸缩，控制闸门门板的启闭，使得闸门门板8处的螺机4能够伸出或深入开挖仓17。
如图5所示，气垫仓13内设有连通开挖仓17的泥浆门16，用于控制气垫仓与开挖仓的连通。气垫仓13与泥水管路7连通，将气垫仓内的泥浆排出。气垫仓13内设有破碎装置，能够对岩块15进行破碎，保证泥水模式的最大效率运行。
破碎装置包括破碎机11，破碎机11与固定装置12铰接，固定装置12固定在中隔板10上，破碎机11与伸缩装置II铰接，伸缩装置II与前盾3铰接，伸缩装置II采用油缸II 14。通过油缸II的伸缩，带动破碎机活动，将大块的岩块破碎为小的岩块，避免岩块阻塞泥水管路7，保证泥水管路畅通。
气垫仓13上设有维修仓门，维修人工能够从此进入，对设备进行维修检查。
本发明可用于地层复杂隧道施工，地质水压较低或对于地表沉降要求控制不高的地可以使用土压模式掘进。对于岩层或者水压较高的破碎带地层，可以通过使用泥水模式掘进。且在泥水模式发生滞排时，可以通过启动螺旋机进行排渣，减轻泥水模式滞排现象。
土压模式：泥浆门16向下移动，将开挖仓17和气垫仓13隔开，泥水模式不能使用。通过油缸I 9带动闸门门板8打开，螺机4伸入开挖仓17内部。刀盘1通过主驱动6带动旋转，切削地层，渣土通过螺机4排出。
泥水模式：螺机4收回，油缸I 9带动闸门门板8关闭。将螺机4与开挖仓17隔绝。泥浆门16向上移动，将开挖仓17和气垫仓13联通，刀盘旋转切削地层，岩块15进入前盾3底部，通过泥浆门16进入气垫仓13，油缸II 14带动破碎机将岩块15破碎至小粒径，通过泥浆携带通过泥水管路排出。
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 (4)
1.一种土压泥水双模式前盾结构，包括前盾（3），前盾（3）底部设有螺机闸门，其特征在于：所述的前盾（3）上设有气垫仓（13），气垫仓（13）内设有破碎装置；
所述的气垫仓（13）内设有连通开挖仓（17）的泥浆门（16），气垫仓（13）与泥水管路（7）连通；
所述的螺机闸门包括闸门门框（5），闸门门框（5）上设有闸门门板（8），闸门门板（8）处设有螺机（4），闸门门框（5）设置在前盾隔板后侧，闸门门板（8）与前盾之间设置有伸缩装置I，闸门门板（8）在伸缩装置I的驱动下与闸门门框（5）滑动配合；
所述的前盾（3）的左侧水平设有上隔板（18），前盾（3）的底部竖直设有中隔板（10），螺机闸门位于上隔板（18）与中隔板（10）的左侧间隔之间，气垫仓（13）位于上隔板（18）与中隔板（10）的右侧间隔之间；
所述的破碎装置包括破碎机（11），破碎机（11）与固定装置（12）铰接，所述的固定装置（12）固定在中隔板（10）上，破碎机（11）与伸缩装置II铰接，伸缩装置II与前盾（3）铰接，破碎机（11）在伸缩装置II的驱动下与中隔板（10）发生冲击和挤压而破碎岩块；
土压模式下渣土通过螺机（4）排出，泥水模式下渣土通过泥水管路（7）排出，当泥水模式发生滞排时，通过螺机（4）排渣来减轻泥水模式滞排现象。
2.根据权利要求1所述的土压泥水双模式前盾结构，其特征在于：所述的前盾（3）上设有主驱动（6），主驱动（6）与刀盘（1）连接。
3.根据权利要求1或2所述的土压泥水双模式前盾结构，其特征在于：所述的前盾（3）的前端设有刀盘（1），刀盘（1）的背部设有搅拌棒（2）。
4.根据权利要求3所述的土压泥水双模式前盾结构，其特征在于：所述的气垫仓（13）上设有维修仓门。
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