CN111156012A - 一种可实现洞内换模的土压tbm双模盾构机 - Google Patents

一种可实现洞内换模的土压tbm双模盾构机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，包括刀盘、盾体、螺旋输送机、螺旋输送机拉杆支架、主机皮带机、稳定器、中心回转接头、小回转接头、前盾溜渣槽、前盾溜渣板、刀盘刮渣板以及可拆卸式搅拌棒。与相关技术相比，本发明提供的可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机具有如下优点：在敞开模式下掘进时，掌子面灰尘小，刀盘转速高时刀具发热小，盾体振动小且盾体不容易出现翻滚，换刀容易。

Description

一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机
【技术领域】
本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机。
【背景技术】
目前国内隧道施工中广泛采用盾构机进行掘进，随着施工范围越来越广，隧道长度越来越长，隧道穿越不同地层的情况越来越多，然而单一模式的盾构机遇到开挖地质交错变化复杂地层时，往往存在掘进效率低、施工风险大、施工成本显著剧增等问题。为解决单一模式盾构机在软硬交替地层施工中的上述缺陷，设计一种能够适应软土和硬岩地层的双模盾构机具有重大意义。
专利号：201510247612的TBM-EPB双模盾构机专利中所设计的土压-TBM双模盾构未充分考虑敞开模式下掘进时，掌子面灰尘大，刀盘转速高刀具发热大，敞开模式掘进盾体振动大，盾体易出现翻滚，刀盘磨损速度快需频繁换刀等问题，为此，此次提出的双模盾构针对这些问题作出了针对性的设计和优化。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，其可以解决背景技术中涉及的技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，包括刀盘、盾体、螺旋输送机、螺旋输送机拉杆支架、主机皮带机、稳定器、中心回转接头、小回转接头、前盾溜渣槽、前盾溜渣板、刀盘刮渣板以及可拆卸式搅拌棒，所述刀盘安装于所述盾体的前端，所述刀盘后方设置土仓，所述盾体包括依次固定连接的前盾、中盾以及尾盾，所述前盾包括前盾隔板，土压模式下所述中心回转接头安装于所述前盾隔板上并与所述刀盘连接，所述螺旋输送机的输入端伸入所述土仓内，输出端与盾构机后配套皮带机连接，所述螺旋输送机安装固定于所述前盾且通过拉杆与所述前盾连接，所述前盾隔板上设有搅拌棒安装孔，所述可拆卸式搅拌棒设置于所述土仓内并安装于所述搅拌棒安装孔内；TBM模式下所述小回转接头安装于所述刀盘面朝所述前盾隔板的一侧，所述主机皮带机安装于所述刀盘面朝所述中心回转接头的一侧，所述稳定器安装于所述前盾的内壁上，所述前盾溜渣槽设置于所述土仓内并安装于所述前盾隔板上，所述刀盘刮渣板安装于所述刀盘的背面并位于所述土仓内，所述前盾溜渣板安装于所述前盾隔板上并位于所述土仓内。
优选的：还包括固设于所述中盾并用于支撑所述拉杆的螺旋输送机拉杆支架。
优选的：还包括固设于所述中盾的铰接油缸，所述中盾包括与所述前盾连接的中盾前和与所述尾盾连接的中盾后，所述铰接油缸连接所述中盾前和所述中盾后。
优选的：还包括安装于所述中盾后的中盾撑靴。
优选的：TBM模式下安装于所述前盾上的螺旋机座盖子，所述螺旋机座盖子上设有排水阀。
优选的：TBM模式下还包括搅拌棒堵板，在所述可拆卸式搅拌棒拆下后，堵住所述搅拌棒安装孔。
优选的：还包括安装于所述盾体内的除尘系统，所述除尘系统包括安装于所述前盾隔板并面朝土仓的一侧的喷雾除尘装置、所述前盾中心环内侧的防尘橡胶板、以及安装于所述前盾中心环内侧的防尘链条以及安装于所述盾体内并与所述主机皮带机连接的主机皮带机除尘风管。
与相关技术相比，本发明提供的可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机具有如下优点：在敞开模式下掘进时，掌子面灰尘小，刀盘转速高时刀具发热小，盾体振动小且盾体不容易出现翻滚，换刀容易。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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它的附图，其中：
图1为土压平衡模式下的盾构机剖面图；
图2为TBM模式下的盾构机剖面图；
图3为螺旋机座盖子图及其剖面图；
图4为土压平衡模式下的前盾可拆卸式搅拌棒剖面图。
【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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示，本发明提供了一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，包括刀盘1、盾体、可拆卸式搅拌棒3、中心回转接头4、螺旋输送机拉杆支架5、螺旋输送机 6、小回转接头7、刀盘刮渣板8、前盾溜渣板9、螺旋机座盖子10、前盾溜渣槽11、搅拌棒堵板14、防尘链条15、稳定器16、铰接油缸17、中盾撑靴20以及主机皮带机23，所述盾体包括依次固定连接的前盾2、中盾以及尾盾22，所述中盾包括中盾前18和中盾后 19。
所述刀盘1安装于所述盾体的前端，所述刀盘后方设置土仓，所述前盾2包括前盾隔板(未标号)，所示前盾隔板上分散设置有若干喷淋接口(未图示)，在TBM模式下能够对发热高温的刀盘1进行降温，有效降低刀盘磨损。土压模式下所述中心回转接头4安装于所述前盾隔板上并与所述刀盘1连接。
所述可拆卸式搅拌棒3中心具有通孔能够通高压水对刀盘1进行冲洗，在土压模式掘进时，可拆卸式搅拌棒3安装在前盾2上，能够有效搅拌土仓泥土，预防结泥饼。
所述螺旋输送机6的输入端伸入所述土仓内，输出端与盾构机后配套皮带机连接，所述螺旋输送机6安装固定于所述前盾2且通过拉杆(未标号)与所述前盾2连接，在土压模式掘进时，所述螺旋输送机6安装在前盾2上，刀盘掘进过程中切削的泥土进入土仓后，经螺旋输送机6运送至后配套皮带机处，最后通过编组列车或连续皮带机运至洞外。所述螺旋输送机6采用的是斜拉梁设计方式，螺旋输送机6通过两根拉杆与前盾2连接，该安装方式有利于洞内换模式螺旋输送机的拆装。
所述前盾隔板上设有搅拌棒安装孔(未标号)，所述可拆卸式搅拌棒3设置于所述土仓内并安装于所述搅拌棒安装孔内，这样，在TBM模式掘进时可以将可拆卸式搅拌棒3 从前盾2背面抽出。
TBM模式下所述小回转接头7安装于所述刀盘1面朝所述前盾隔板的一侧，从而可以节省空间。所述主机皮带机23安装于所述刀盘1面朝所述中心回转接头4的一侧，所述稳定器16安装于所述前盾2的内壁上，所述前盾溜渣槽11设置于所述土仓内并安装于所述前盾隔板上，所述刀盘刮渣板8安装于所述刀盘1的背面并位于所述土仓内，所述刮渣板设置成分块组合式，能够从主驱动中心环内通过，实现洞内拆装。
所述前盾溜渣板9安装于所述前盾隔板上并位于所述土仓内，所述前盾溜渣板9为可拆卸式溜渣板，且为分块化组合设计，通过主驱动中心从土仓中运送出来便于模式转换时拆除，同时所述前盾溜渣板9上开有密集的通孔，方便TBM模式下将掌子面的水通过镂空的通孔渗入到螺机安装座最后从螺旋机座盖子10的排水口排出。
所述螺旋输送机拉杆支架5固设于所述中盾并用于支撑所述拉杆。
所述稳定器16的稳定器油缸(未图示)在液压系统控制作用下可以伸出盾体，与围岩接触，增大盾构机的稳定性有效防止TBM模式下掘进时盾体翻滚的问题，同时稳定器油缸能够在一定程度上起到缓冲作用，有效降低刀盘高转速下盾体主驱动振动大的问题，有效提高设备的可靠性
所述铰接油缸17固设于所述中盾的，所述中盾包括与所述前盾连接的中盾前和与所述尾盾连接的中盾后，所述铰接油缸连接所述中盾前和所述中盾后。
所述中盾撑靴20安装于所述中盾后，在盾构机卡机或者需换刀时，撑靴油缸能够有效支护盾体，通过主动铰接系统实现刀盘后退，为换刀提供有力条件，更加适用于敞开模式下刀具磨损块换刀频繁的情形。
BM模式下，所述螺旋机座盖子10安装于所述前盾2上，所述螺旋机座盖子10上设有排水阀24。
TBM模式下，在所述可拆卸式搅拌棒3拆下后，所述搅拌棒堵板14用于堵住所述搅拌棒安装孔。
该盾构机还包括安装于所述盾体内的除尘系统，所述除尘系统包括安装于所述前盾隔板并面朝土仓的一侧的喷雾除尘装置13、所述前盾2中心环内侧的防尘橡胶板12、以及安装于所述前盾2中心环内侧的防尘链条15以及安装于所述盾体内并与所述主机皮带机23连接的主机皮带机除尘风管21。
再具体参阅图1所示，土压模式掘进时，通过刀盘1切削掌子面的泥土，渣土改良材料经回转中心沿刀盘1上布置的的渣土改良管路喷到掌子面对泥土进行渣土改良，泥土在土仓内经可拆卸式搅拌棒3搅拌，最后通过螺旋输送机6运输到后配套皮带机，最后经编组列车或连续皮带机运至洞外。
再具体参阅图2所示，TBM模式掘进时刀盘1切削掌子面，渣块受重力作用掉进前盾2底部，经前盾溜渣槽11引流作用聚集在前盾2底部，刀盘刮渣板9旋转过程中将底部渣块带动到刀盘1上方，受重力作用渣块经刀盘刮渣板9引流落入前盾隔板上可拆卸式的溜渣槽中，经前盾溜渣槽11掉入主机皮带机22，通过主机皮带机22运送至后配套皮带机，最后经编组列车或者连续皮带机运输至洞外。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，其特征在于：包括刀盘、盾体、螺旋输送机、螺旋输送机拉杆支架、主机皮带机、稳定器、中心回转接头、小回转接头、前盾溜渣槽、前盾溜渣板、刀盘刮渣板以及可拆卸式搅拌棒，所述刀盘安装于所述盾体的前端，所述刀盘后方设置土仓，所述盾体包括依次固定连接的前盾、中盾以及尾盾，所述前盾包括前盾隔板，土压模式下所述中心回转接头安装于所述前盾隔板上并与所述刀盘连接，所述螺旋输送机的输入端伸入所述土仓内，输出端与盾构机后配套皮带机连接，所述螺旋输送机安装固定于所述前盾且通过拉杆与所述前盾连接，所述前盾隔板上设有搅拌棒安装孔，所述可拆卸式搅拌棒设置于所述土仓内并安装于所述搅拌棒安装孔内；TBM模式下所述小回转接头安装于所述刀盘面朝所述前盾隔板的一侧，所述主机皮带机安装于所述刀盘面朝所述中心回转接头的一侧，所述稳定器安装于所述前盾的内壁上，所述前盾溜渣槽设置于所述土仓内并安装于所述前盾隔板上，所述刀盘刮渣板安装于所述刀盘的背面并位于所述土仓内，所述前盾溜渣板安装于所述前盾隔板上并位于所述土仓内。
2.根据权利要求1所述的一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，其特征在于：还包括固设于所述中盾并用于支撑所述拉杆的螺旋输送机拉杆支架。
3.根据权利要求1所述的一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，其特征在于：还包括固设于所述中盾的铰接油缸，所述中盾包括与所述前盾连接的中盾前和与所述尾盾连接的中盾后，所述铰接油缸连接所述中盾前和所述中盾后。
4.根据权利要求1所述的一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，其特征在于：还包括安装于所述中盾后的中盾撑靴。
5.根据权利要求1所述的一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，其特征在于：TBM模式下安装于所述前盾上的螺旋机座盖子，所述螺旋机座盖子上设有排水阀。
6.根据权利要求1所述的一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，其特征在于：TBM模式下还包括搅拌棒堵板，在所述可拆卸式搅拌棒拆下后，堵住所述搅拌棒安装孔。
7.根据权利要求1所述的一种可实现洞内换模的土压TBM双模盾构机，其特征在于：还包括安装于所述盾体内的除尘系统，所述除尘系统包括安装于所述前盾隔板并面朝土仓的一侧的喷雾除尘装置、所述前盾中心环内侧的防尘橡胶板、以及安装于所述前盾中心环内侧的防尘链条以及安装于所述盾体内并与所述主机皮带机连接的主机皮带机除尘风管。
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