CN204716249U - 集成3d打印技术的盾构机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成3D打印技术的盾构机，包括壳体，壳体的轴向前端设置有切削装置，壳体内设置有动力装置，壳体轴向后方设置有操作平台，壳体轴向后端设置有3D打印机系统，3D打印机系统包括具有旋转功能的安装轴，所述安装轴的外圆周面上固定设置有若干个均匀布置的3D打印机，3D打印机以安装轴为旋转中心并沿安装轴外圆周面移动，在隧道内壁生产一体化隧道结构。本实用新型可以在隧道内部制造出一体化隧道结构，无须建设大型管片场和进行管片的长距离运输，具有施工速度快、效率高及劳动强度低的特点。

Description

集成3D打印技术的盾构机

技术领域

本实用新型涉及盾构施工技术领域，具体地指一种集成3D打印技术的盾构机。

背景技术

近年来，国内盾构隧道得到了迅猛发展，包括地铁、公路、市政、铁路、输水、输气等行业。目前盾构隧道修建原理主要是：在盾构机盾壳的保护下进行地层开挖和管片衬砌拼装，隧道衬砌结构均采用的是预制混凝土结构，在场外需要建设大规模临时性的管片预制厂，依靠专用车辆将管片运输至隧道内部进行现场拼装。

现有技术的盾构机的结构如图1、图2所示，它包括呈圆柱状的壳体2，壳体2的轴向前端设置有由各种刀具组合而成的切削装置1，在壳体2内设置有用于推动盾构机前进的动力装置5，在壳体2的轴线后部安装有管片拼装机4，壳体2的侧壁后方为由预制管片3拼接成的施工空间，该施工空间的前部贴设在壳体2内壁，管片拼装机4即设置在施工空间与壳体2的拼接处，施工空间的后部向后方延伸，在施工空间内设置有用于控制动力装置5及管片拼装机4的操作平台6、管片拼装运输桥架8和管片运输车7，管片运输车7从已拼接好的盾构隧道处将管片运输至拼装运输桥架8上，拼装运输桥架8将管片运至管片拼装机4处，管片拼装机4将管片拼装到施工空间的前部，拼接完成后，动力装置5驱动盾构机前移至下一行程，依次完成管片拼装。

上述施工不足之处在于：

1)管片是在临时建设的管片预制厂制造的，临时建设的管片预制厂需要占用大量土地，特别是在城市中修建盾构法隧道，场地资源非常奇缺，租用成本较高；

2)管片需要通过专业车辆(管片运输车)运输至隧道开挖面附近，运输路径长，效率低，如采用汽车运输时，还会污染隧道内的环境，需要设置通风系统，增大施工成本；

3)盾构机需要配置管片安装拼装机4及相应的拼装运输桥架8，机体非常长，盾构始发需要的明挖段长，建设成本增高。

4)预制管片拼装尽管使用了机械臂，但是仍旧需要人工操作控制，拼装精度要求高，劳动强度大，拼装效率低。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种集成3D打印技术的盾构机，它可以在隧道内部制造出一体化隧道结构，无须建设大型管片场和进行管片的长距离运输，具有施工速度快、效率高及劳动强度低的特点。

本实用新型的技术方案为：一种集成3D打印技术的盾构机，包括呈圆柱状的壳体，所述壳体的轴向前端设置有切削装置，所述壳体内设置有用于推动盾构机前进的动力装置，所述壳体轴向后方设置有用于控制动力装置的操作平台，其特征在于：所述壳体轴向后端设置有打印机系统，所述3D打印机系统包括具有旋转功能的安装轴，所述安装轴的外圆周面上固定设置有若干个均匀布置的3D打印机，所述3D打印机以安装轴为旋转中心并沿安装轴外圆周面移动，并可在隧道内壁制造一体化隧道结构。

优选地，所述安装轴沿轴线设置有通孔，以用于安装盾构机的辅助设备。

优选地，所述3D打印机的输入材料为金属、陶瓷或其他高强度复合材料，所述3D打印机的输出管片类型为箱型管片；拼接后，相邻箱型管片之间设置有肋板，箱型管片内壁浇筑有混凝土内衬。

本实用新型的一种集成3D打印技术的盾构机，可通过3D打印机系统在盾构机内部喷制管片，取消背景技术中管片的运输和管片的拼装工序，以提高施工效率，并可以降低劳动强度和施工成本。

附图说明

图1为现有盾构机的基本配置示意图；

图2为图1中A-A剖面示意图；

图3为本实用新型的配置示意图

图4为图3中B-B剖面示意图

图5为本实用新型的箱型管片衬砌示意图；

图6为本实用新型箱型衬砌+后浇混凝土内衬示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

参考图3及图4，本实施例的一种集成3D打印技术的盾构机，包括呈圆柱状的壳体2，壳体2的轴向前端设置有切削装置1，壳体2内设置有用于推动盾构机前进的动力装置5，壳体2轴向后方设置有用于控制动力装置5的操作平台6，相比于背景技术所公开的盾构机，本实施例取消了管片拼装机4、管片拼装运输桥架8和管片运输车7，只在壳体2轴向后端设置有3D打印机系统9，3D打印机系统9包括具有旋转功能的安装轴9.1，安装轴9.1的外圆周面上固定设置有若干个均匀布置的3D打印机9.2，3D打印机9.2以安装轴9.2为旋转中心并沿安装轴9.2外圆周面移动，在隧道内壁生产一体化隧道结构。相比于背景技术，本实施例可通过3D打印机系统通过计算机中设计好的盾构衬砌数字模型，实现自动在盾构机内部喷制管片，无须建设大型管片场和进行管片的长距离运输，具有施工速度快、效率高及劳动强度低的特点。

本实施例的安装轴9.1沿轴线设置有通孔，以用于安装盾构机的辅助设备。

3D打印机9.2的输入材料为金属、陶瓷或其他高强度复合材料，3D打印机的输出管片类型为箱型管片13；拼接后，相邻箱型管片13之间设置有肋板14，以增强隧道的结构刚度，为了增强隧道的使用效果，本实例可以在箱型管片13内壁浇筑一层混凝土内衬15。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构做任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种集成3D打印技术的盾构机，包括呈圆柱状的壳体(2)，所述壳体(2)的轴向前端设置有切削装置(1)，所述壳体(2)内设置有用于推动盾构机前进的动力装置(5)，所述壳体(2)轴向后方设置有用于控制动力装置(5)的操作平台(6)，其特征在于：所述壳体(2)轴向后端设置有3D打印机系统(9)，所述3D打印机系统(9)包括具有旋转功能的安装轴(9.1)，所述安装轴(9.1)的外圆周面上固定设置有若干个均匀布置的3D打印机(9.2)，所述3D打印机(9.2)以安装轴(9.2)为旋转中心并沿安装轴(9.2)外圆周面移动，在隧道内壁生产一体化隧道结构。

2.根据权利要求1所述的一种集成3D打印技术的盾构机，其特征在于：所述安装轴(9.1)沿轴线设置有通孔。

3.根据权利要求1所述的一种集成3D打印技术的盾构机，其特征在于：所述3D打印机(9.2)的输入材料为金属、陶瓷或其他高强度复合材料，所述3D打印机的输出管片类型为箱型管片(13)；拼接后，相邻箱型管片(13)之间设置有肋板(14)，箱型管片(13)内壁浇筑有混凝土内衬(15)。