CN112196557A - 一种锥形盾构机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锥形盾构机，包括安装于锥形盾壳前端的刀盘，所述锥形盾壳的前端外径小于其后端外径，所述锥形盾壳的前端外径大于所述刀盘的直径，所述刀盘位于所述锥形盾壳前端并且所述刀盘可在一定范围内进行前后伸缩，所述刀盘外边缘上间隔设置有若干倾斜的伸缩式刮刀。本发明的优点是：减小了盾构施工过程中对周围土体的扰动，进而减小了对周边环境的影响，适用于灵敏度高、原地层土体孔隙率大、土体压缩模量小的地层中盾构施工。
Description
技术领域
本发明涉及施工机械设备的技术领域，尤其是一种锥形盾构机。
背景技术
现有的盾构机刀盘外径大于盾壳前端的外径，因此刀盘开挖的直径将大于盾壳前端的直径，因此开挖形成的孔洞由盾壳支承上部荷载时必将产生一定的地层损失，由此导致地表发生一定的沉降。此外，盾壳前端的外径大于盾尾的外径，盾构机前进的过程再次形成一定的地层损失，尤其当盾构机在灵敏度高、土体孔隙率大或压缩模量小的地层施工时，盾构机刀盘扰动影响及盾壳作用影响下，盾壳周围的土体出现压密现象，导致盾壳上部的土体向下发生位移，从而导致盾构施工诱发地表沉降，引发地表路面开裂破损，或导致周围建（构）筑物开裂破损。因此，当盾构机在灵敏度高、土体孔隙率大或压缩模量小的地层施工时，盾构机刀盘开挖直径大于盾壳直径的设计并不科学，因此有必要提出在盾构顶推过程将盾壳周围土体进行一定程度压实的盾构机新型盾构机。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种锥形盾构机，其盾壳前端外径小于盾壳后端外径，可对盾壳周围土体进行压实；刀盘直径小于盾壳前端外径，并在刀盘上设置伸缩式刮刀，可根据土体情况调节伸缩式刮刀的伸缩状态，进而调整刀盘的开挖直径大小，同时刀盘可前后伸缩，当缩入土舱内时，可避免刀盘转动过程中对边缘土体的扰动。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种锥形盾构机，其特征在于：包括安装于锥形盾壳前端的刀盘，所述锥形盾壳的前端外径小于其后端外径，所述锥形盾壳的前端外径大于所述刀盘的直径，所述刀盘位于所述锥形盾壳前端并且所述刀盘为可前后伸缩式结构以伸出所述锥形盾壳前端或收缩入所述锥形盾壳内，所述刀盘外边缘上间隔设置有若干倾斜的伸缩式刮刀。
所述锥形盾壳前端内部安装有一用于分隔的壁板，所述壁板中心处安装有一刀盘驱动装置，所述刀盘驱动装置驱动所述刀盘转动或前后伸缩，所述壁板下端安装有一螺旋输送机。
所述锥形盾壳的前端外径小于其后端外径20cm—50cm。
所述锥形盾壳的前端外径大于所述刀盘的直径10cm—20cm。
所述伸缩式刮刀的布置方向为倾斜向外，所述伸缩式刮刀伸长至最大行程时，所述刀盘的外径比所述锥形盾壳的后端外径大10cm。
所述刀盘的伸缩行程为40-60cm，当所述刀盘收缩入所述锥形盾壳内时，所述伸缩式刮刀收缩至最小行程；当所述刀盘伸出所述锥形盾壳前端之外时，所述伸缩式刮刀伸长至最大行程。
所述锥形盾壳的前端双向开刃并呈三角形状。
本发明的优点是：减小了盾构施工过程中对周围土体的扰动，进而减小了对周边环境的影响，适用于灵敏度高、原地层土体孔隙率大、土体压缩模量小的地层中盾构施工。
附图说明
图1为本发明的锥形盾构机上的伸缩式刮刀未伸出的状态示意图；
图2为本发明的锥形盾构机上的伸缩式刮刀已伸出的状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-2所示，图中标记1-11分别表示为：锥形盾壳1、刀盘2、壁板3、螺旋轴4、螺旋轴圆筒5、刀盘马达6、转轴7、伸缩式刮刀8、刀具9、土舱10、前端部11。
实施例：如图1-2所示，本实施例涉及一种锥形盾构机，其盾构机主要包括锥形盾壳1、刀盘2、壁板3、刀盘驱动装置和螺旋输送机，刀盘2安装于锥形盾壳1前端，锥形盾壳1、刀盘2与壁板3间形成土舱10，用于存储土体。其中，锥形盾壳1为后端外径大于前端外径的锥形结构，刀盘2直径稍小于锥形盾壳1前端外径，具体地，锥形盾壳1后端外径比锥形盾壳1前端外径大20cm—50cm，锥形盾壳1前端外径比刀盘2直径大10cm—20cm。本实施例中，当盾构机在进行掘进施工时，由于锥形盾壳1的前端小、后端大的结构设计，锥形盾壳1对周围土压具有一定的挤压作用，可以将锥形盾壳1周围受扰动的土体压实，确保最大程度地减小盾构施工开挖时地层损失，从而减小了盾构施工过程中对周围土体的扰动，减小对周边环境的影响，适用于灵敏度高、原地层土体孔隙率大、土体压缩模量小的地层盾构施工。
如图1-2所示，锥形盾壳1前端内部安装有一用于分隔的壁板3，壁板3中心处安装有刀盘驱动装置，刀盘驱动装置与刀盘2相连接并且刀盘驱动装置可以驱动刀盘2转动。刀盘2位于锥形盾壳1前端，刀盘2可进行一定范围的前后伸缩，伸缩行程为40-60cm，当刀盘2收缩入锥形盾壳1内时，伸缩式刮刀8收缩至最小行程；当刀盘2伸出锥形盾壳1前端之外时，伸缩式刮刀8伸长至最大行程。具体地，刀盘驱动装置包括刀盘马达6和转轴7，转轴7的两端分别连接于刀盘马达6和刀盘2，刀盘马达6通过驱动转轴7转动，进而带动刀盘2转动，从而切削土体，并可驱动刀盘2前后伸缩。
如图1-2所示，壁板3下端安装有一螺旋输送机，螺旋输送机包括螺旋轴圆筒5、螺旋输送机马达和螺旋轴4，螺旋轴4连接于螺旋输送机马达并且螺旋输送机马达可以驱动螺旋轴4转动。具体地，螺旋轴圆筒5倾斜设于壁板3下端上，螺旋轴圆筒5为前端朝下、后端朝上设置，并且螺旋轴圆筒5前端的渣土入口与壁板3下端上的圆筒安装孔相通。螺旋轴4安装于螺旋轴圆筒5内，螺旋轴4下端露出于螺旋轴圆筒5前端的渣土入口并且螺旋轴4下端与锥形盾壳1内壁间留有间隙。当被切削的土体进入到土舱10内时，土体会聚集在土舱10下部，通过螺旋输送机马达驱动螺旋轴4转动，螺旋轴4会将土体从螺旋轴圆筒5前端的渣土入口送入，再从螺旋轴圆筒5后端的渣土出口送出，最后掉落至锥形盾壳1内。
如图1-2所示，刀盘2外边缘沿其周长方向上均匀设有多个倾斜的伸缩式刮刀8，伸缩式刮刀8的布置方向为倾斜向外，伸缩式刮刀8用于切削土体和扩大刀盘2的开挖直径。如图1所示，当伸缩式刮刀8未伸出刀盘2（收缩在刀盘2上）时，刀盘2的开挖直径大小即为刀盘2的直径大小。如图2所示，当伸缩式刮刀8伸出刀盘2时，可以扩大刀盘2的开挖直径，其中，伸缩式刮刀8伸长至最大行程时，刀盘2的外径（开挖直径）比锥形盾壳1的后端外径大10cm。具体地，刀盘2的开挖直径根据开挖土体的实际状况进行调整，当盾构机在敏度高、原地层土体孔隙率大、土体压缩模量小的地层中盾构施工时，伸缩式刮刀8无需伸出；当盾构机在强度高、自稳能力强的地层施工时，根据地表沉降控制要求、盾构机顶推力大小情况控制伸缩式刮刀8的伸缩量。
如图1-2所示，刀盘2前端圆面的内、外侧上均匀布置有多组刀具9，用于切削土体，一般情况下，只使用刀盘2内侧的刀具9。
如图1-2所示，锥形盾壳1的前端部11采用内、外双向开刃的结构形式，呈三角形状，通过采用内、外双向开刃的结构形式，可以在开挖推进过程中将土体向外顶推，对周围土压具有一定的挤压作用，可以将锥形盾壳1周围受扰动的土体压实，确保最大程度地减小盾构施工开挖时地层损失，避免单向开刃情况下土体进入土舱10内的不利情况。
虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。
Claims (7)
1.一种锥形盾构机，其特征在于：包括安装于锥形盾壳前端的刀盘，所述锥形盾壳的前端外径小于其后端外径，所述锥形盾壳的前端外径大于所述刀盘的直径，所述刀盘位于所述锥形盾壳前端并且所述刀盘为可前后伸缩式结构以伸出所述锥形盾壳前端或收缩入所述锥形盾壳内，所述刀盘外边缘上间隔设置有若干倾斜的伸缩式刮刀。
2.如权利要求1所述的一种锥形盾构机，其特征在于：所述锥形盾壳前端内部安装有一用于分隔的壁板，所述壁板中心处安装有一刀盘驱动装置，所述刀盘驱动装置驱动所述刀盘转动或前后伸缩，所述壁板下端安装有一螺旋输送机。
3.如权利要求1所述的一种锥形盾构机，其特征在于：所述锥形盾壳的前端外径小于其后端外径20cm—50cm。
4.如权利要求1所述的一种锥形盾构机，其特征在于：所述锥形盾壳的前端外径大于所述刀盘的直径10cm—20cm。
5.如权利要求1所述的一种锥形盾构机，其特征在于：所述伸缩式刮刀的布置方向为倾斜向外，所述伸缩式刮刀伸长至最大行程时，所述刀盘的外径比所述锥形盾壳的后端外径大10cm。
6.如权利要求5所述的一种锥形盾构机，其特征在于：所述刀盘的伸缩行程为40-60cm，当所述刀盘收缩入所述锥形盾壳内时，所述伸缩式刮刀收缩至最小行程；当所述刀盘伸出所述锥形盾壳前端之外时，所述伸缩式刮刀伸长至最大行程。
7.如权利要求1所述的一种锥形盾构机，其特征在于：所述锥形盾壳的前端双向开刃并呈三角形状。
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| CN113417651A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-09-21 | 华东交通大学 | 一种高效切割钢筋混凝土结构的盾构刀盘装置及工作方法 |
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