CN111441786A - 一种应用于异形断面隧道的掘进机 - Google Patents

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李宵宇
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Abstract

本发明公开了一种应用于异形断面隧道的掘进机，包括：盾体装置、开挖装置、主机内运渣装置，盾体装置内设有装配式框架支撑结构，将盾体装置内分割为多个网格，各网格内均设有一个开挖装置，主机内运渣装置设置在装配式框架支撑结构上，开挖装置包括切割组件、集渣星轮和输送机，在切割组件开挖后，集渣星轮将切割组件开挖下来的渣土进行收集，并经输送机输送至主机内运渣装置，即每个网格内可独立完成开挖、集渣和运渣的功能，因此可适用于复杂地层的异形全断面隧道施工。

Description

一种应用于异形断面隧道的掘进机
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种应用于异形断面隧道的掘进机。
背景技术
盾构机以其自动化程度高、施工安全度高、施工进度快、污染小、成本低等优势得到广泛应用。随着盾构技术的发展，盾构隧道向着尺寸大、异形端面等复杂断面发展，因此对盾构机的适应性提出了更高的要求。
目前超大异形断面隧道的施工方法主要有钻爆法、台阶法、盾构法、箱涵法、管幕法等，盾构法主要有偏心多轴式盾构法、自由断面盾构法、桥式盾构法、多圆盾构法、网格敞开式掘进法等。
钻爆法、台阶法等非全断面开挖方法，由于施工过程复杂，导致工序时间过长、围岩长期暴露，沉降难控制，且爆破开挖时对围岩影响大、施工周期长、安全风险大。
箱涵法需要在现场先期制作一个与隧道断面一样大的钢筋混凝土箱涵，再用油缸将箱涵顶入土体，由于受到场地的限制，且箱涵顶进时外壁与土体之间摩擦力巨大，所以箱涵顶进的长度受到限制。
管幕法施工时，现在土体内通过顶管法顶入多根钢管，钢管之间相互连接，用锁扣锁住，并在锁扣处灌浆，从而形成地下管幕，一般施工长度也有限，且工艺复杂效率较低。
现有的异形盾构法主要受限于地质条件，仅能适用于软土软岩等较软地质下开挖。
因此，如何提供一种适用于复杂地质的异形断面隧道掘进机，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种应用于异形断面隧道的掘进机，能够适用于复合地层的开挖施工。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于异形断面隧道的掘进机，包括：盾体装置、开挖装置、主机内运渣装置，所述盾体装置内设有装配式框架支撑结构，所述装配式框架支撑结构用于将所述盾体装置内分割为多个网格，各所述网格内均设有一个所述开挖装置，所述主机内运渣装置设置在所述装配式框架支撑结构上，所述开挖装置包括切割组件、集渣星轮和输送机，所述集渣星轮用于将所述切割组件开挖下来的渣土进行收集，并经所述输送机输送至所述主机内运渣装置。
优选地，所述切割组件包括臂架、切割头和伸缩滑轨，所述臂架的后端通过所述伸缩滑轨滑动连接在所述网格内，所述切割头可拆卸连接在所述臂架的前端。
优选地，所述主机内运渣装置包括横向运输装置、导渣斗和汇总输送装置，所述输送机用于将渣土输送至所述横向运输装置，继而经过所述导渣斗落入所述汇总输送装置，所述汇总输送装置将渣土输送至连续输送装置，所述连续输送装置将渣土输送至洞外。
优选地，所述盾体装置外周设有插刀装置，所述插刀装置用于对隧道面进行支护。
优选地，还包括设置在所述装配式框架支撑结构后端的管片拼装机。
优选地，还包括用于对隧道进行支护的喷锚装置。
优选地，所述盾体装置的切口位置设有超前支护装置。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机，包括：盾体装置、开挖装置、主机内运渣装置，盾体装置内设有装配式框架支撑结构，将盾体装置内分割为多个网格，各网格内均设有一个开挖装置，主机内运渣装置设置在装配式框架支撑结构上，开挖装置包括切割组件、集渣星轮和输送机，在切割组件开挖后，集渣星轮将切割组件开挖下来的渣土进行收集，并经输送机输送至主机内运渣装置，即每个网格内可独立完成开挖、集渣和运渣的功能，因此可适用于复杂地层的异形全断面隧道施工。
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为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的主剖结构示意图；
图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的开挖网格结构示意图；
图3为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的开挖装置的主视结构示意图；
图4为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的开挖装置的侧视结构示意图；
图5为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的主机内出渣装置结构示意图。
附图标记如下：
1为盾体装置，2为开挖装置，201为臂架，202为切割头，203为伸缩滑轨，204为集渣星轮，205为输送机，3为主机内运渣装置，301为横向运输装置，302为导渣斗，303为汇总输送装置，4为拼装机，5为喷锚装置，6为插刀装置。
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。
请参考图1~图5，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的主剖结构示意图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的开挖网格结构示意图；图3为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的开挖装置的主视结构示意图；图4为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的开挖装置的侧视结构示意图；图5为本发明一种具体实施方式所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机的主机内出渣装置结构示意图。
本发明实施例所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机，包括：盾体装置1、开挖装置2、主机内运渣装置3，盾体装置1的断面与隧道断面相拟合，盾体装置1沿纵向从前到后依次可分为切口、支撑盾、尾盾，切口角度根据土体内摩擦角确定，切口部分设置有挡板机构，盾体装置1内设有装配式框架支撑结构，将盾体装置1内分割为多个网格，优选分割为四边形网格，各网格内均设有一个开挖装置2，主机内运渣装置3设置在装配式框架支撑结构上，开挖装置2包括切割组件、集渣星轮204和输送机205，在开挖时，各集渣星轮204伸出，抵住掌子面将掌子面进行网格式分割，切割组件开挖，集渣星轮204将切割组件开挖下来的渣土进行收集，并经输送机205输送至主机内运渣装置3，即每个网格内可独立完成开挖、集渣和运渣的功能，因此可适用于复杂地层的异形全断面隧道施工。
具体地，切割组件包括臂架201、切割头202和伸缩滑轨203，臂架201的后端通过伸缩滑轨203滑动连接在网格内，通过伸缩滑轨203能够控制臂架201前后移动，进而带动切割头202前后移动，切割头202可拆卸连接在臂架201的前端，切割头202可根据地质情况进行选择，从软到硬依次可选择反铲式挖斗、铣削头、破碎锤、凿岩钻等，因此切割头202可自由组合，实现多种地层条件、任意断面形状的开挖。
具体地，主机内运渣装置3包括横向运输装置301、导渣斗302和汇总输送装置303，开挖装置2挖下的渣土经过集渣星轮204聚集后落入到输送机205中，输送机205将渣土输送至横向运输装置301，继而经过导渣斗302落入汇总输送装置303，汇总输送装置303将渣土输送至连续输送装置，连续输送装置将渣土输送至洞外，其中输送机205优选挂板输送机205构，横向运输装置301和汇总输送装置303也优选挂板机。
进一步地，盾体装置1外周设有插刀装置6，插刀装置6用于对隧道面进行支护，其中插刀装置6包括插刀板和伸缩油缸，插刀板安装在盾体装置1外侧的滑槽内，伸缩油缸的一端与插刀板连接，另一端固定在盾体装置1的外壳上，通过伸缩油缸的伸缩能够实现插刀板的前后伸缩，此外在完成一个开挖过程之后，插刀装置6的插刀板伸出插入掌子面，然后整体回缩，进而带动主机结构向前步进。
更进一步地，还包括设置在装配式框架支撑结构后端的管片拼装机4，另外，还包括用于对隧道进行支护的喷锚装置5。 在步进完成之后，根据地层稳定性情况，若稳定性较差，选择管片拼装机4拼装管片，如稳定性较好，采用喷锚装置5完成钢拱架的拼装，进而对隧道进行有效地支护。
若地层稳定性较差时，可通过搭载在盾体装置1的切口位置的超前支护装置进行超前支护，以降低施工风险，例如可通过超前钻机队隧道采取超前注浆或超前管棚作业。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种应用于异形断面隧道的掘进机进行了详细介绍。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)

1.一种应用于异形断面隧道的掘进机，其特征在于，包括：盾体装置、开挖装置、主机内运渣装置，所述盾体装置内设有装配式框架支撑结构，所述装配式框架支撑结构用于将所述盾体装置内分割为多个网格，各所述网格内均设有一个所述开挖装置，所述主机内运渣装置设置在所述装配式框架支撑结构上，所述开挖装置包括切割组件、集渣星轮和输送机，所述集渣星轮用于将所述切割组件开挖下来的渣土进行收集，并经所述输送机输送至所述主机内运渣装置。
2.根据权利要求1所述的掘进机，其特征在于，所述切割组件包括臂架、切割头和伸缩滑轨，所述臂架的后端通过所述伸缩滑轨滑动连接在所述网格内，所述切割头可拆卸连接在所述臂架的前端。
3.根据权利要求1所述的掘进机，其特征在于，所述主机内运渣装置包括横向运输装置、导渣斗和汇总输送装置，所述输送机用于将渣土输送至所述横向运输装置，继而经过所述导渣斗落入所述汇总输送装置，所述汇总输送装置将渣土输送至连续输送装置，所述连续输送装置将渣土输送至洞外。
4.根据权利要求1所述的掘进机，其特征在于，所述盾体装置外周设有插刀装置，所述插刀装置用于对隧道面进行支护。
5.根据权利要求1至4任一项所述的掘进机，其特征在于，还包括设置在所述装配式框架支撑结构后端的管片拼装机。
6.根据权利要求5所述的掘进机，其特征在于，还包括用于对隧道进行支护的喷锚装置。
7.根据权利要求5所述的掘进机，其特征在于，所述盾体装置的切口位置设有超前支护装置。
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