CN112031787A - 一种破拆、扩径掘进机及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破拆、扩径掘进机及其施工方法，解决了现有技术中管道破拆扩挖效率低的问题。本发明包括掘进主机和后配套设备，所述掘进主机的前端设有扩挖刀盘，扩挖刀盘与设置在掘进主机内的主驱动相连接，所述扩挖刀盘上设有管道破拆装置，扩挖刀盘与出渣系统相对应。本发明通过管道破拆装置对原管道进行在先破除，并通过扩挖刀盘对原有管道隧洞进行在后扩径，完成破拆、扩径一次成型，提高施工效率。

Description

一种破拆、扩径掘进机及其施工方法

技术领域

本发明涉及管道扩挖技术领域，特别是指一种破拆、扩径掘进机及其施工方法。

背景技术

随着城市化快速发展，原有的管道直径不再满足需求，需要对旧管道进行拆除、扩挖、重新铺设，而且许多地下污水管道因年久老化而渗漏，急需更换新的管道。

而常用的爆管法对管道破除时，使用爆管工具将旧管破碎，将管道碎片挤压到周围土层，同时顶入新管，但这种方法对地质要求较高，旧管线埋深较浅或在不可压密的地层中会使地面隆起，也会引起相邻管路的损坏，同时施工噪音大，严重影响居民的生活。且现有的扩挖装置如申请号为CN201910540619.4的一种模块化可变径扩挖的TBM刀盘及申请号为CN201811051160.3的一种环向扩挖盾构机构及环向扩挖方法为达到扩挖目的均是对刀盘进行重新设计，增加生产投入，与现有刀盘融合性不佳，适用范围有限，且不能实现破拆、扩挖一体，导致施工效率低。

因此，针对市场上管道破碎装置破碎效率低、施工成本大，对地层要求较高等问题，研制一种用于管道拆除、扩径用新型掘进机，能够同时对管道进行破除，并对各种原有管道进行扩径很有必要。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种破拆、扩径掘进机及其施工方法，解决了现有技术中管道破拆扩挖效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种破拆、扩径掘进机，包括掘进主机和后配套设备，所述掘进主机的前端设有扩挖刀盘，扩挖刀盘与设置在掘进主机内的主驱动相连接，所述扩挖刀盘上设有管道破拆装置，扩挖刀盘与出渣系统相对应。

所述扩挖刀盘包括刀盘主体，刀盘主体的中心处设有安装槽孔，管道破拆装置设置在安装槽孔内且向前伸出刀盘主体；所述刀盘主体的前端面上设有第一搅拌棒和开挖刀具。

所述管道破拆装置包括驱动装置和悬切臂，驱动装置固定在扩挖刀盘上，驱动装置的输出端设有旋转平台，悬切臂通过摆动驱动机构与旋转平台相连接。

所述悬切臂包括固定外臂、伸缩內臂和悬切滚刀，固定外臂与旋转平台铰接，伸缩內臂套设在固定外臂内，且通过伸缩油缸与固定外臂滑动连接，所述伸缩內臂的外端部设有旋转刀盘，悬切滚刀沿轴向设置在旋转刀盘上。

所述固定外臂上设有第二搅拌棒，固定外臂通过摆动驱动机构与旋转平台相连接。

所述摆动驱动机构包括伸缩件和设置在旋转平台中心处的支撑柱，支撑柱的一端与旋转平台固定连接、另一端设有前平台，所述伸缩件的一端与固定外臂铰接、另一端与前平台铰接。所述伸缩件为伸缩油缸，所述前平台的前端面上设有锥形导渣板。

所述出渣系统包括螺旋输送机和皮带机，螺旋输送机的进渣端与扩挖刀盘相对应，螺旋输送机的出渣端皮带机相对应。

一种破拆、扩径掘进机的施工方法，步骤如下：

S1：将破拆、扩径掘进机吊运至原管道，调试至待工作状态；

S2：启动破拆、扩径掘进机，破拆、扩径掘进机的管道破拆装置先对原管道进行破拆，破拆、扩径掘进机的扩挖刀盘对破拆后的隧洞进行扩挖；

S3：步骤S2产生的渣土经扩挖刀盘进入土仓，然后经出渣系统完成出渣；

S4：重复步骤S2和S3，直至完成原管道的全部破拆和扩挖。

步骤S2的具体步骤如下：

S2.1：根据原管道的直径调节管道破拆装置的悬切臂伸出长度和张开角度，保证悬切臂上的悬切滚刀与原管道有合适的悬切角度，原管道为悬切滚刀的悬切临空面；

S2.2：启动管道破拆装置和扩挖刀盘，管道破拆装置在随扩挖刀盘转动的同时进行自转；

S2.3：管道破拆装置的悬切滚刀对原管道进行破拆，扩挖刀盘对破拆后的隧洞进行扩挖。

本发明通过管道破拆装置对原管道进行悬切式破岩的在先破除，并通过扩挖刀盘对原有管道隧洞进行挤压式破岩的在后扩径，完成破拆、扩径一次成型，提高施工效率。本发明管道破拆装置通过其悬切臂展开角度和伸出长度的调节，对不同直径管道进行实时可调的破拆，适用范围广，与现有刀盘融合性好，降低生成，实现对原管道的灵活、高效开挖，并且适用于各种地层，是隧道扩挖的一大创新。

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为本发明掘进主机和后配套设备连接状态示意图。

图2为本发明掘进主机侧视示意图。

图3为本发明掘进主机主视示意图。

图4为本发明管道破拆装置展开状态示意图。

图5为本发明悬切臂内部结构示意图。

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所示，实施例1，一种破拆、扩径掘进机，包括掘进主机1和后配套设备2，后配套设备与现有技术中掘进机的配置相似。所述掘进主机1的前端设有扩挖刀盘4，扩挖刀盘4与设置在掘进主机1内的主驱动5相连接，主驱动为扩挖刀盘的转动提供动力，用于破拆后隧洞8的扩挖。所述扩挖刀盘4上设有管道破拆装置3，管道破拆装置3能随扩挖刀盘进行同步转动，也可进行自转，用于对原管道7的破拆。扩挖刀盘4与出渣系统相对应，在破拆、扩径的过程中产生的渣土经出渣系统排出洞外。

进一步，如图2所示，所述扩挖刀盘4包括刀盘主体401，刀盘主体401的中心处设有安装槽孔402，管道破拆装置3设置在安装槽孔402内且向前伸出刀盘主体401；管道破拆装置3固定在安装槽孔内，实现管道破拆装置能随刀盘主体的同步转动。所述刀盘主体401的前面板上设有开挖刀具404，也可根据需要第一搅拌棒403。开挖刀具404采用现有技术中的开挖滚刀，第一搅拌棒均布在刀盘主体的前面板上，用于对破拆过程中产生的钢筋渣和岩土渣进行搅拌，便于顺利出渣。

进一步，如图3所示，所述管道破拆装置3包括驱动装置303和悬切臂301，驱动装置303固定在扩挖刀盘4的安装槽孔402内，驱动装置303的输出端设有旋转平台304，旋转平台与刀盘主体同中心轴线设置，驱动装置可采用液压马达或电机，悬切臂301通过摆动驱动机构与旋转平台304相连接。即在驱动装置的作用下，驱动装置通过旋转平台带动悬切臂转动，实现管道破拆装置的自转，用于对原管道的破拆。旋转平台304上可设置一个或多个悬切臂301，一个悬切臂301对应一个摆动驱动机构，在摆动驱动机构的作用下，实现悬切臂张开角度的调节，保证悬切臂上的悬切滚刀与原管道有合适的悬切角度，以适用于不同直径管道的破拆，提高破拆效率。

如图4、5所示，实施例2，一种破拆、扩径掘进机，所述悬切臂301包括固定外臂3011、伸缩內臂3012和悬切滚刀3013，固定外臂3011与旋转平台304铰接，伸缩內臂3012套设在固定外臂3011内，且通过伸缩油缸3015与固定外臂3011滑动连接，固定外臂为中空结构，伸缩油缸1065内置在固定外臂内，且一端与固定外臂铰接、另一端与伸缩內臂铰接，在伸缩油缸的作用下，伸缩內臂能相对固定外臂伸缩，实现悬切臂整体长度的调节。所述伸缩內臂3012的外端部设有旋转刀盘3014。即旋转刀盘包括固定部和转动部，转动部与固定部之间设有轴承结构，固定部与伸缩內臂固定连接，悬切滚刀固定在转动部，即悬切滚刀3013沿轴向设置在旋转刀盘3014上，掘进过程中悬切滚刀受力，旋转刀盘能进行被动转动。优选地，所述固定外臂3011上设有第二搅拌棒3016，第二搅拌棒3016与固定外臂垂直设置，也可倾斜设置用于将破拆过程中的钢筋缠绕并扯断。固定外臂3011通过摆动驱动机构与旋转平台304相连接。摆动驱动机构通过固定外臂实现悬切臂整体长摆动角度的调节（即张开角度的调节）。

进一步，所述摆动驱动机构包括伸缩件302和设置在旋转平台304中心处的支撑柱306，支撑柱306的一端与旋转平台304固定连接、另一端固定设有前平台305，支撑柱中线轴线与旋转平台的中心轴线重合，所述伸缩件302的一端与固定外臂3011铰接、另一端与前平台305铰接。优选地，所述伸缩件302为伸缩油缸，在伸缩油缸的作用下，悬切臂相对支撑柱张开或收合，用于改变悬切臂的摆角的调节。所述前平台305的前端面上设有锥形导渣板307，便于渣土的顺利进入设置在扩挖刀盘后部的土仓。

进一步，所述出渣系统包括螺旋输送机6和皮带机，螺旋输送机6的进渣端与扩挖刀盘4后部的土仓的出渣口相对应，螺旋输送机6的出渣端皮带机相对应。进入土仓内的渣土，经螺旋输送机6和皮带机向洞外排出。

其他结构与实施例1相同。

实施例3：一种如实施例2所述的破拆、扩径掘进机的施工方法，步骤如下：

S1：将破拆、扩径掘进机吊运至原管道，调试至待工作状态；

S2：启动破拆、扩径掘进机，破拆、扩径掘进机的管道破拆装置3先对原管道进行破拆，破拆、扩径掘进机的扩挖刀盘4对破拆后的隧洞进行扩挖。具体如下：S2.1：根据原管道的直径调节管道破拆装置3的悬切臂301伸出长度和张开角度，保证悬切臂301上的悬切滚刀3013与原管道有合适的悬切角度，原管道为悬切滚刀3013的悬切临空面，悬切滚刀对原管道进行剪切破拆，提高破拆效率；S2.2：启动管道破拆装置3和扩挖刀盘4，管道破拆装置3在随扩挖刀盘4转动的同时进行自转；S2.3：管道破拆装置3的悬切滚刀3013通过悬切破岩的方式对原管道进行悬切破拆，扩挖刀盘4上的刀具通过挤压破岩的方式对破拆后的隧洞进行扩挖，提高破岩效率。

S3：步骤S2产生的渣土经扩挖刀盘4进入土仓，然后经出渣系统完成出渣；

S4：重复步骤S2和S3，直至完成原管道的全部破拆和扩挖。

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 (10)

1.一种破拆、扩径掘进机，包括掘进主机（1）和后配套设备（2），其特征在于：所述掘进主机（1）的前端设有扩挖刀盘（4），扩挖刀盘（4）与设置在掘进主机（1）内的主驱动（5）相连接，所述扩挖刀盘（4）上设有管道破拆装置（3），扩挖刀盘（4）与出渣系统相对应。

2.根据权利要求1所述的破拆、扩径掘进机，其特征在于：所述扩挖刀盘（4）包括刀盘主体（401），刀盘主体（401）的中心处设有安装槽孔（402），管道破拆装置（3）设置在安装槽孔（402）内且向前伸出刀盘主体（401）；所述刀盘主体（401）的前端面上设有第一搅拌棒（403）和开挖刀具（404）。

3.根据权利要求1或2所述的破拆、扩径掘进机，其特征在于：所述管道破拆装置（3）包括驱动装置（303）和悬切臂（301），驱动装置（303）固定在扩挖刀盘（4）上，驱动装置（303）的输出端设有旋转平台（304），悬切臂（301）通过摆动驱动机构与旋转平台（304）相连接。

4.根据权利要求3所述的破拆、扩径掘进机，其特征在于：所述悬切臂（301）包括固定外臂（3011）、伸缩內臂（3012）和悬切滚刀（3013），固定外臂（3011）与旋转平台（304）铰接，伸缩內臂（3012）套设在固定外臂（3011）内，且通过伸缩油缸（3015）与固定外臂（3011）滑动连接，所述伸缩內臂（3012）的外端部设有旋转刀盘（3014），悬切滚刀（3013）沿轴向设置在旋转刀盘（3014）上。

5.根据权利要求4所述的破拆、扩径掘进机，其特征在于：所述固定外臂（3011）上设有第二搅拌棒（3016），固定外臂（3011）通过摆动驱动机构与旋转平台（304）相连接。

6.根据权利要求4或5所述的破拆、扩径掘进机，其特征在于：所述摆动驱动机构包括伸缩件（302）和设置在旋转平台（304）中心处的支撑柱（306），支撑柱（306）的一端与旋转平台（304）固定连接、另一端设有前平台（305），所述伸缩件（302）的一端与固定外臂（3011）铰接、另一端与前平台（305）铰接。

7.根据权利要求6所述的破拆、扩径掘进机，其特征在于：所述伸缩件（302）为伸缩油缸，所述前平台（305）的前端面上设有锥形导渣板（307）。

8.根据权利要求1、2、4、5、7任一项所述的破拆、扩径掘进机，其特征在于：所述出渣系统包括螺旋输送机（6）和皮带机，螺旋输送机（6）的进渣端与扩挖刀盘（4）相对应，螺旋输送机（6）的出渣端皮带机相对应。

9.一种破拆、扩径掘进机的施工方法，其特征在于：步骤如下：

S1：将破拆、扩径掘进机吊运至原管道，调试至待工作状态；

S2：启动破拆、扩径掘进机，破拆、扩径掘进机的管道破拆装置（3）先对原管道进行破拆，破拆、扩径掘进机的扩挖刀盘（4）对破拆后的隧洞进行扩挖；

S3：步骤S2产生的渣土经扩挖刀盘（4）进入土仓，然后经出渣系统完成出渣；

S4：重复步骤S2和S3，直至完成原管道的全部破拆和扩挖。

10.根据权利要求9所述的破拆、扩径掘进机的施工方法，其特征在于：步骤S2的具体步骤如下：

S2.1：根据原管道的直径调节管道破拆装置（3）的悬切臂（301）伸出长度和张开角度，保证悬切臂（301）上的悬切滚刀（3013）与原管道有合适的悬切角度，原管道为悬切滚刀（3013）的悬切临空面；

S2.2：启动管道破拆装置（3）和扩挖刀盘（4），管道破拆装置（3）在随扩挖刀盘（4）转动的同时进行自转；

S2.3：管道破拆装置（3）的悬切滚刀（3013）对原管道进行悬切破拆，扩挖刀盘（4）对破拆后的隧洞进行扩挖。

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