CN203685195U - 矩形盾构机的防背土装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种矩形盾构机的防背土装置,包括了动力机构、传动机构和位于盾构机外壳上表面的执行机构,所述传动机构分别与所述执行机构和动力机构连接,所述动力机构固定设于盾构机外壳的内壁上,所述动力机构通过所述传动机构驱动所述执行机构在盾构机外壳的上表面沿盾构机轴线方向移动。本实用新型通过执行机构的移动,使得矩形盾构机壳体上方的大体积背土被切割成若干小块,当盾构机推进时,上方的大体积背土不断地被分成几个断层,从而使得现有技术中盾构机上方整体受到的大体积背土效应通过不停地把背土剪断,转换为剪断前后2部分的小块土体,必然能够减少背土现象。提供了一种解决大体积背土现象的矩形盾构机的防背土装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及盾构施工领域,尤其涉及一种矩形盾构机的防背土装置。
背景技术
目前国内使用的隧道掘进机,无论顶管机、盾构机均存在不同程度的背土现象,即由于泥土的粘性以及巨大的压力下,泥土紧粘在掘进机的外部,当掘进机推进时,泥土与机器无法脱离,跟随机器一同前进,导致周围土层严重扰动,引起地表隆起或塌陷,严重影响周围环境;并且由于泥土粘在设备上,导致掘进机阻力剧增,严重的情况下会致使推进油缸克服不了其到受到的阻力,使掘进机卡死,无法继续推进。背土现象无论对施工还是设备都会带来巨大的危害。
由于形状原因,圆形盾构机并不容易产生背土效应,但矩形顶管机或者类矩形的盾构机都很容易产生背土效应。
现有技术中一般都采用注减摩浆的方法减少背土效应,请参考图1图2,其为现有技术中一矩形顶管机的防背土装置,图1为顶管机的俯视图,图2是注浆口的具体结构,图中球阀连接设备内部的减摩浆输出管,球阀安装在顶管机切口环四周,输出减摩浆使得掘进机的壳体与土体间形成的一层隔膜,增加润滑,起到防背土的作用。缺点是当矩形截面越来越大的情况下,由于浆液流动的不可靠性,即使增加注浆液点也不一定能保证在掘进机周围形成隔膜,从而导致背土现象。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能有效解决背土现象的矩形盾构机的防背土装置与方法。
为了解决这一技术问题,本实用新型提供了一种矩形盾构机的防背土装置,包括了动力机构、传动机构和位于盾构机外壳上表面的执行机构,所述传动机构分别与所述执行机构和动力机构连接,所述动力机构固定设于盾构机外壳的内壁上,所述动力机构通过所述传动机构驱动所述执行机构在盾构机外壳的上表面沿盾构机轴线方向移动。
所述动力机构和传动机构设于盾构机外壳的内侧。
所述动力机构包括了油缸和油缸支撑,所述油缸通过所述油缸支撑与所述盾构机外壳的内壁连接,所述油缸的活塞结构与所述传动机构连接。
所述油缸上设有位移传感器,所述位移传感器与一个用以控制所述油缸运作的自动控制系统连接。
所述传动机构包括了主轴、连接块和箱体,所述主轴与所述动力机构连接,且由所述动力机构驱动实现移动,所述主轴通过所述连接块与所述执行机构固定连接,所述主轴和连接块位于所述箱体内侧,所述箱体内的空间连通至盾构机外壳的上表面。
所述箱体包括了主体部与导轨部,所述连接块位于所述主体部的内侧,所述主轴沿着所述导轨部进行移动。
所述箱体上设有球阀,所述球阀与盾构机的注减磨浆管连接。
所述执行机构为钢板,所述钢板沿其长度方向覆盖盾构机的外壳的上表面。
所述执行机构的数量为至少两个。
2个所述动力机构通过2个所述传动机构驱动1个所述执行机构沿盾构机外壳的上表面移动。
本实用新型还提供了一种矩形盾构机的防背土方法,包括以下步骤:S01:当盾构机停止推进时,固定设于所述盾构机外壳内壁的油缸推动主轴运动,与所述主轴通过连接块固定连接的钢板也随之自初始位置沿着所述盾构机外壳的上表面推进移动;S02:当所述钢板推进移动到位后,所述油缸泄压,所述盾构机开始进行顶推运作,同时,所述钢板退回移动至初始位置;S03:重复步骤S01和S02,直至盾构机完成工作。
所述主轴和连接块位于所述箱体内侧,所述箱体上设有球阀,在所述步骤S01和S02过程中,通过所述球阀往所述箱体内注入减磨浆,从而使得所述减磨浆被注入到盾构机壳体的上表面。
在所述步骤S01和S02中,通过一个位置传感器采集所述钢板、油缸的活塞结构、所述主轴及所述连接块任意之一的移动数据,并将采集到的数据反馈至自动控制系统,所述自动控制系统根据采集到的数据控制所述油缸的运作。
所述位置传感器设在所述油缸上,通过采集所述活塞结构或主轴与所述油缸之间的距离变化实现所述活塞结构移动数据的采集。
本实用新型通过执行机构的移动,使得矩形盾构机壳体上方的大体积背土被切割成若干小块,当盾构机推进时,上方的大体积背土不断地被分成几个断层,从而使得现有技术中盾构机上方整体受到的大体积背土效应通过不停地把背土剪断,转换为剪断前后2部分的小块土体,必然能够减少背土现象。可见,本实用新型提供了一种能有效解决大体积背土现象的矩形盾构机的防背土装置与方法。
附图说明
图1是现有技术中矩形盾构机及其防背土结构的俯视结构示意图;
图2是现有技术中防背土结构的结构示意图;
图3是本实用新型一实施例中矩形盾构机的防背土装置的俯视结构示意图;
图4是本实用新型一实施例中矩形盾构机的防背土装置的另一俯视结构示意图;
图5是图3中A-A剖面的示意图;
图6是图5中B-B剖面的示意图;
图7是图6中D-D剖面的示意图;
图8是图6中C-C剖面的示意图;
图中,1-胸板;2-主体部;3-连接块;4-球阀;5-主轴;6-油缸;7-油缸支撑;8-钢板;9-切口环;10-位移传感器;11-支撑环;12-盾尾;13-导轨部;14-活塞结构;15-目标块。
具体实施方式
以下将结合图3至图8对本实用新型提供的矩形盾构机的防背土装置与方法进行详细的描述,其为本实用新型一可选的实施例,可以认为本领域的技术人员在不改变本实用新型精神和内容的范围内能够对其进行修改和润色。
本实施例提供了一种矩形盾构机的防背土装置,包括了动力机构、传动机构和位于盾构机外壳上表面的执行机构,所述传动机构分别与所述执行机构和动力机构连接,所述动力机构固定设于盾构机外壳的内壁上,所述动力机构通过所述传动机构驱动所述执行机构在盾构机外壳的上表面沿盾构机轴线方向移动。
本实施例通过执行机构的移动,使得矩形盾构机壳体上方的大体积背土被切割成若干小块,当盾构机推进时,上方的大体积背土不断地被分成几个断层,从而使得现有技术中盾构机上方整体受到的大体积背土效应通过不停地把背土剪断,转换为剪断前后2部分的小块土体,必然能够减少背土现象。可见,本发明提供了一种能有效解决大体积背土现象的矩形盾构机的防背土装置与方法。
本实施例中,所述执行机构为一块钢板8,请参考图7,2个所述动力机构通过2个所述传动机构驱动1个所述执行机构(即所述钢板8)沿盾构机外壳的上表面移动,在矩形盾构机上,可以设置若干套这样的防背土装置,以实现多部分的剪断,达到最佳的防背土效果,所以,无论多少数量,都应认为其落在了本实用新型的保护范围内。请参考图3和图4,本实用新型优选的方案为,所述执行机构,即钢板的数量为至少两个,本实施例以四个为例进行阐述展示。
所述动力机构和传动机构设于盾构机外壳的内侧,本实施例中,所述动力机构和传动机构设于盾构机外壳的切口环9内侧。
请参考图6,并结合其他视图,所述动力机构包括了油缸6和油缸支撑7,所述油缸6通过所述油缸支撑7与所述盾构机外壳的内壁连接,具体来说,与切口环9的内壁连接,所述油缸6的活塞结构14与所述传动机构连接。所述油缸6上设有位移传感器10,所述位移传感器10与一个用以控制所述油缸运作的自动控制系统(图未示)连接,从而能够在盾构机推进过程中对油缸6的运作实施监控以及自动控制。
有关动力机构所驱使的移动,在本实施例中为直线运动,在本实用新型其他可选的实施例中,亦可以为其他方式,例如曲线运动、折线运动等,为了实现这一移动轨迹,本实用新型其他可选的实施例中可能会采用多个油缸6组合,或者其他方式,本实用新型不再做列举,应认为只要实现了动力机构最终驱动执行机构实现移动,达到了相应的技术效果,那该技术方案即是本实用新型所请求保护的技术方案之一。
有关传动机构的具体结构,请参考图6至图8,本实施例也做了具体的列举,所述传动机构包括了主轴5、连接块3和箱体,所述主轴5与所述动力机构连接,且由所述动力机构驱动实现移动,具体来说,本实施例中,所述主轴5与油缸6的活塞结构14连接,通过所述活塞结构14的移动实现主轴5的移动。所述主轴5通过所述连接块3与所述钢板8固定连接,所述主轴5和连接块3位于所述箱体内侧,所述箱体内的空间连通至盾构机外壳的上表面。而所述箱体的上表面开口被所述钢板8覆盖住。所述箱体包括了主体部2与导轨部13,所述连接块3位于所述主体部2的内侧,所述主轴5沿着所述导轨部13进行移动。
请参考图6,所述箱体上设有球阀4,所述球阀4与盾构机的注减磨浆管(图未示)连接。通过球阀4,往箱体中注入减摩浆,即往主体部2中注入减磨浆,当达到一定压力后,减摩浆便被注入到壳体外部。
在本实施例中,所述执行机构为钢板8,所述钢板8为长条状,所述钢板8沿其长度方向覆盖盾构机的外壳的上表面。本实施例中,所述钢板8沿其长度方向覆盖盾构机的切口环9、支撑环11和盾尾12的上表面,从而有效扩大了剪切的面积。
请参考图3和图4,并结合图6图7,本实施例还提供了一种矩形盾构机的防背土方法包括以下步骤:
S01:当盾构机停止推进时,固定设于所述盾构机外壳内壁的油缸6推动主轴5运动,与所述主轴5通过连接块3固定连接的钢板8也随之自初始位置沿着所述盾构机外壳的上表面推进移动;
S02:当所述钢板8推进移动到位后,所述油缸6泄压,所述盾构机开始进行顶推运作,同时,所述钢板8退回移动至初始位置;对于钢板8的推进位置与初始位置的变化可以比较参考图3和图4,图3即可以认为是初始位置时的状态图,随着钢板8的移动,移动到如图4所示的位置;
S03:重复步骤S01和S02,直至盾构机完成工作。
所述主轴5和连接块3位于所述箱体内侧,所述箱体上设有球阀4,在所述步骤S01和S02过程中,通过所述球阀4往所述箱体内注入减磨浆,从而使得所述减磨浆被注入到盾构机壳体的上表面。
在所述步骤S01和S02中,通过一个位置传感器10采集所述钢板8、油缸6的活塞结构14、所述主轴5及所述连接块3任意之一的移动数据,并将采集到的数据反馈至自动控制系统,所述自动控制系统根据采集到的数据控制所述油缸6的运作。由于活塞结构14、主轴5、连接块3是同步移动的,所以采集其任意之一的移动都可以反应其他部件的移动。具体来说,本实施例以采集活塞结构14或主轴5的移动进行列举,本实施例中,所述位置传感器10设在所述油缸6上,通过采集所述活塞结构14或主轴5与所述油缸6之间的距离变化实现所述活塞结构14移动数据的采集。这里所称的移动数据可以认为是位置变化数据,也可以包括移动的速度、加速度等数据。进一步的,请参考图6,本实施例在活塞结构14与主轴5的连接处设置了目标块15,利用位移传感器10与目标块15之间的检测,进而能够实现移动数据的采集。
综合以上描述,具盾构机推进过程中,泥土挤压在盾构机以及钢板上方,在盾构机推进前,钢板8先推进到位,由于钢板8固定在盾构机内部,钢板8相对于盾构机前进时,钢板8上方的泥土就被带动前进,盾构机无钢板8覆盖的泥土此时并没有运动,于是这2部分泥土会彼此受剪,造成这2部分的泥土被迫分离。钢板8推到位后,盾构机前进,油缸6泄压,钢板8由于上方土压作用,相对于盾构机往后运动,此时盾构机上面背土效应仅为未覆盖钢板部分,这作为一个循环。由若干套本实施例提供的防背土装置作用下,钢板8使得矩形盾构机上方泥土切割成的几个长条部分,这样盾构机推进时,上方的泥土不断的被分成几个断层,最终结果就是本来盾构机上方由原先的整体受到背土效应,通过不停的把泥土剪断,转换为先后2部分的背土效应,必然使减少背土现象。此外,通过防背土装置与盾构机四周注入减摩浆液,更进一步减少了背土效应。
Claims (10)
1.一种矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:包括了动力机构、传动机构和位于盾构机外壳上表面的执行机构,所述传动机构分别与所述执行机构和动力机构连接,所述动力机构固定设于盾构机外壳的内壁上,所述动力机构通过所述传动机构驱动所述执行机构在盾构机外壳的上表面沿盾构机轴线方向移动。
2.如权利要求1所述的矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:所述动力机构和传动机构设于盾构机外壳的内侧。
3.如权利要求1所述的矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:所述动力机构包括了油缸和油缸支撑,所述油缸通过所述油缸支撑与所述盾构机外壳的内壁连接,所述油缸的活塞结构与所述传动机构连接。
4.如权利要求3所述的矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:所述油缸上设有位移传感器,所述位移传感器与一个用以控制所述油缸运作的自动控制系统连接。
5.如权利要求1所述的矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:所述传动机构包括了主轴、连接块和箱体,所述主轴与所述动力机构连接,且由所述动力机构驱动实现移动,所述主轴通过所述连接块与所述执行机构固定连接,所述主轴和连接块位于所述箱体内侧,所述箱体内的空间连通至盾构机外壳的上表面。
6.如权利要求5所述的矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:所述箱体包括了主体部与导轨部,所述连接块位于所述主体部的内侧,所述主轴沿着所述导轨部进行移动。
7.如权利要求5所述的矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:所述箱体上设有球阀,所述球阀与盾构机的注减磨浆管连接。
8.如权利要求1所述的矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:所述执行机构为一块钢板,所述钢板沿其长度方向覆盖盾构机的外壳的上表面。
9.如权利要求8所述的矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:所述执行机构的数量为至少两个。
10.如权利要求1至9任意之一所述的矩形盾构机的防背土装置,其特征在于:2个所述动力机构通过2个所述传动机构驱动1个所述执行机构沿盾构机外壳的上表面移动。
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CN103711498A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-04-09 | 上海市机械施工集团有限公司 | 矩形盾构机的防背土装置与方法 |
WO2020042055A1 (zh) * | 2018-08-25 | 2020-03-05 | 许明 | 一种具有防背土装置的矩形盾构机 |
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