CN216974841U - 一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，特点是包括底座、动力箱和机体，动力箱内设置有转动驱动机构，动力箱滑动设置在底座上，机体包括刀盘、螺旋输送杆和壳体，螺旋输送杆的后端与转动驱动机构固定连接，螺旋输送杆的前端与刀盘固定连接，壳体的后端与动力箱固定连接，环绕壳体的侧壁开设有出土口，刀盘转动设置在壳体的前端，底座的前部固定设置有滑动导向支架，壳体滑动设置在滑动导向支架上；优点是通过螺旋输送杆及时将砂石向后从出土口排出，保证了壳体内的土压平衡，实验成本较低，实验安全及操作性较高，此外可以根据掘进长度选择螺旋输送子杆和护套，解决了现有的盾构掘进机模型不能长距离掘进的不足。

Description

一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型

技术领域

本实用新型涉及一种盾构掘进机模型，尤其是一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型。

背景技术

随着城市地铁隧道的建造，联络通道作为两条隧道之间的应急通道，其建设需求大幅度提高，传统联络通道多采用浅埋暗挖法或冻结法进行施工，冻结法在有水软土地质或有水砂性土地质中较为常用；浅埋暗挖法则主要适用于硬质地质或无水稳定地质条件，但是上述方法存在工期长、沉降大、高环境要求等问题，因此机械法联络通道应运而生，其以“微加固、可切削、严密封、强支护”为基本特点，在施工速度，安全系数，成型通道质量等方面，展现出了强大的优越性，但由于该技术才刚开始发展，还有许多应用方面的问题需要实验数据的支撑。

在实际用于机械法联络通道的盾构机中会设有土舱并配备相应的输送机将内部砂石通过管道排出，当土舱内砂石到达一定高度时，土舱内的土压平衡会发生改变，使得施工过程中容易导致开挖面发生变形，甚至失去稳定性，从而影响掘进过程，所以在掘进过程中施工人员需要密切关注土舱内的土压，且现有的机械法联络通道的装配过程中一般掘进一段距离就及时在通道内壁上安装相应长度的管片，但在该过程中往往需要对新挖掘出的通道进行清理，并注浆加固周围土层以防止坍塌，然后再由专业的技术人员入场对管片进行拼接，此操作过程大大增加了工程实际的工作量，而且如果技术人员操作不当，极易产生一些危险事故。

在缩尺实验中，现有的盾构掘进机模型中的土舱尺寸过小，实验人员无法通过打开土舱的检查方式来观测土舱内的水平土压力或水平泥水压力，以保证与开挖面的土压平衡，且由于现场实验环境的局限，实验人员不方便对新挖掘出的通道进行管片拼装，因此，有必要对现有的盾构掘进机模型进行改进。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，不但减少了实验成本，使得能在日常教学中研究，而且实验过程易操作。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，包括底座、动力箱和机体，所述的动力箱内设置有转动驱动机构，所述的动力箱通过滑动驱动机构滑动设置在所述的底座上，所述的机体包括刀盘、螺旋输送杆和套设在所述的螺旋输送杆外的壳体，所述的螺旋输送杆的后端与所述的转动驱动机构固定连接，所述的螺旋输送杆的前端与所述的刀盘固定连接，所述的壳体的后端与所述的动力箱固定连接，环绕所述的壳体的侧壁靠近所述的动力箱处开设有至少两个出土口，所述的刀盘转动设置在所述的壳体的前端，所述的底座的前部固定设置有滑动导向支架，所述的壳体滑动设置在所述的滑动导向支架上。

所述的壳体包括从前至后依次固定连接的刀盘壳体、支撑壳体和尾盾壳体，所述的刀盘壳体内设置有螺旋连接杆，所述的螺旋连接杆的前端与所述的刀盘固定连接，所述的螺旋连接杆的后端与所述的螺旋输送杆的前端固定连接，所述的尾盾壳体的侧壁开设有两个沿竖直方向上下对称的出土口，所述的转动驱动机构包括电动机，所述的电动机的驱动杆向前伸出所述的尾盾壳体的内孔并与所述的螺旋输送杆的后端固定连接。在轴上设置螺旋叶片形成螺旋连接杆，使得刀盘切削下来的砂土能及时向后排出；尾盾壳体上开设有两个沿竖直方向上下对称的出土口，不但保证了刀盘壳体和支撑壳体内部的压力稳定，而且还保证了切削下来的砂石的顺利排出，并且方便螺旋输送杆和电动机的驱动杆之间的固定操作。

所述的螺旋连接杆的后端与所述的螺旋输送杆的前端之间、所述的电动机的驱动杆与所述的螺旋输送杆的后端之间均通过榫接装置固定连接。每个榫接装置包括榫套以及带有螺纹的第一插销和第二插销，每个榫套的侧壁从前至后沿水平方向依次开设有第一螺孔和第二螺孔，螺旋连接杆的后部径向向内凹陷设置有第一环形定位槽，螺旋输送杆的前部径向向内凹陷设置有第二环形定位槽，螺旋输送杆的后部径向向内凹陷设置有第三环形定位槽，电动机的驱动杆径向向内凹陷设置有第四环形定位槽，第一插销穿过第一螺孔顶接于第一环形凹槽，第二插销穿过第二螺孔顶接于第二环形凹槽，第一插销穿过第一螺孔顶接于第三环形凹槽，第二插销穿过第二螺孔顶接于第四环形凹槽；通过榫接装置实现螺旋连接杆的后端与螺旋输送杆的前端之间的连接、电动机的驱动杆与螺旋输送杆的后端之间的连接，不但使得连接更加稳固，而且拆装更加便捷。

所述的支撑壳体为多个从前至后依次固定连接的护套，每个所述的护套内设置有螺旋输送子杆，多个所述的螺旋输送子杆首尾固定相连形成螺旋输送杆。每两个相邻的螺旋输送子杆之间通过榫接装置固定连接，每个螺旋输送子杆的前部径向向内凹陷设置有前环形定位槽，每个螺旋输送子杆的后部径向向内凹陷设置有后环形凹槽，第一插销穿过第一螺孔顶接于后环形凹槽，第二插销穿过第二螺孔顶接于前环形凹槽；榫接装置不但使得两个相邻的螺旋输送子杆之间的连接更加稳固，而且拆装更加便捷；每个护套和对应的螺旋输送子杆的长度均相等，可以根据掘进长度选择螺旋输送子杆和护套的个数，并将选择后的多个螺旋输送子杆之间和多个护套之间相互连接，解决了现有的盾构掘进机模型不能长距离掘进的不足。

所述的底座上对称固定设置有两个滑条，所述的动力箱的底面对称设置有与所述的滑条配合滑动的滑槽，所述的滑动驱动机构包括液压杆以及设置在所述的动力箱内的油泵或水泵，所述的油泵或所述的水泵与所述的液压杆的前端固定连接，所述的滑条的后端设置有挡板，所述的液压杆的后端与所述的挡板固定连接，所述的底座的后部固定设置有限位架。在动力箱内设置油泵或水泵，当需要较大的顶推力时可使用水泵提供动力，当需要较小的顶推力时可替换使用油泵，液压杆用于传递油泵或水泵的动力，使动力箱前进或后退，限位架用于在动力箱向后撤时，阻止动力箱底面上的滑槽滑出滑条。

所述的刀盘采用横切面为弧形的刀盘，所述的刀盘上设置有多条沿圆周径向均匀分布的弧形辐条，每条所述的弧形辐条上均匀设置有多片刀片。弧形设计减少了切削面的受力面积，增大了切削面的压强，便于切削。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于包括底座、动力箱和机体，动力箱内设置有转动驱动机构，动力箱通过滑动驱动机构滑动设置在底座上，机体包括刀盘、螺旋输送杆和套设在螺旋输送杆外的壳体，螺旋输送杆的后端与转动驱动机构固定连接，螺旋输送杆的前端与刀盘固定连接，壳体的后端与动力箱固定连接，环绕壳体的侧壁靠近动力箱处开设有至少两个出土口，刀盘转动设置在壳体的前端，底座的前部设置有滑动导向支架，壳体滑动设置在滑动导向支架上，转动驱动机构用于通过螺旋输送杆驱动刀盘，刀盘切削下来的砂石能通过螺旋输送杆及时的向后输送并从出土口排出，保证了壳体内的土压平衡，不但降低了实验成本，而且提高了实验的安全性和易操作性，在底座的前部设置滑动导向支架，使得壳体能滑动设置在滑动导向支架上，从而使得盾构掘进机在掘进过程中保持稳定，方便了实验的实施。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构主视图；

图2为本实用新型的整体结构俯视图；

图3为实施例中部分内部结构剖视图；

图4为实施例中榫接装置结构示意图；

图5为实施例中刀盘结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1~5所示，一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，包括底座1、动力箱2和机体，动力箱2内设置有转动驱动机构，动力箱2通过滑动驱动机构滑动设置在底座1上，机体包括刀盘31、螺旋输送杆（图未显示）和套设在螺旋输送杆（图未显示）外的壳体，螺旋输送杆（图未显示）的后端与转动驱动机构固定连接，螺旋输送杆（图未显示）的前端与刀盘31固定连接，壳体的后端与动力箱2固定连接，环绕壳体的侧壁靠近动力箱2处开设有至少两个出土口32，刀盘31转动设置在壳体的前端，底座1的前部固定设置有滑动导向支架11，壳体滑动设置在滑动导向支架11上；

壳体包括从前至后依次固定连接的刀盘壳体41、支撑壳体42和尾盾壳体43，刀盘壳体41内设置有螺旋连接杆（图未显示），螺旋连接杆（图未显示）的前端与刀盘31固定连接，螺旋连接杆（图未显示）的后端与螺旋输送杆（图未显示）的前端固定连接，尾盾壳体43的侧壁开设有两个沿竖直方向上下对称的出土口32，转动驱动机构包括电动机（图未显示），电动机的驱动杆21向前伸出尾盾壳体43的内孔并与螺旋输送杆（图未显示）的后端固定连接；

螺旋连接杆（图未显示）的后端与螺旋输送杆（图未显示）的前端之间、电动机的驱动杆21与螺旋输送杆（图未显示）的后端之间均通过榫接装置固定连接；

如图4所示，榫接装置包括榫套61以及带有螺纹的第一插销62和第二插销63，每个榫套的侧壁从前至后沿水平方向依次开设有第一螺孔611和第二螺孔612；

支撑壳体42为多个从前至后依次固定连接的护套421，每个护套421内设置有螺旋输送子杆422，多个螺旋输送子杆422首尾固定相连形成螺旋输送杆（图未显示），每两个相邻的螺旋输送子杆422通过榫接结构固定连接；护套421的外径为30cm，内径为26cm，长为93cm；螺旋输送子杆422的直径为26cm，长为93cm；

底座1上对称固定设置有两个滑条（图未显示），动力箱2的底面对称设置有与滑条（图未显示）配合滑动的滑槽（图未显示），滑动驱动机构包括液压杆51以及设置在动力箱2内的油泵（图未显示）或水泵（图未显示），油泵（图未显示）或水泵（图未显示）与液压杆51的前端固定连接，滑条（图未显示）的后端设置有挡板52，液压杆51的后端与挡板52固定连接，底座1的后部固定设置有限位架53；

刀盘31采用横切面为弧形的刀盘31，刀盘31上设置有多条沿圆周径向均匀分布的弧形辐条311，每条弧形辐条311上均匀设置有多片刀片312；

刀盘31通过六颗M8外六角螺栓与螺旋连接杆（图未显示）固定连接，刀盘壳体41通过六颗M8外六角螺栓与护套421固定连接，护套421之间通过六颗M8外六角螺栓固定连接，护套421通过六颗M8外六角螺栓与尾盾壳体43固定连接，尾盾壳体43通过六颗M10螺栓与动力箱2固定连接；刀片312为长1.5cm、宽0.8cm的四边形小刀片312，小刀片312通过M2螺钉固定在刀盘31上。

以上工作原理如下：在掘进过程中，油泵（图未显示）或水泵（图未显示）驱动液压杆51向前推动动力箱2，同步带动尾盾壳体43、支撑壳体42和刀盘壳体41向前移动，电动机（图未显示）驱动螺旋输送杆（图未显示）、螺旋连接杆（图未显示）和刀盘31按顺时针转动切削土体或管壁，刀盘31切削下来的砂石通过螺旋连接杆（图未显示）和螺旋输送杆（图未显示）向后运输，最终从出土口32处排出，掘进结束后，拆开螺旋连接杆（图未显示）和螺旋输送杆（图未显示）之间、刀盘壳体41和支撑壳体42之间、支撑壳体42和尾盾壳体43之间、螺旋输送杆（图未显示）和电动机的驱动杆21之间的连接，将刀盘31、刀盘壳体41以及螺旋连接杆（图未显示）从掘进通道的前端撤出，油泵（图未显示）或水泵（图未显示）驱动液压杆51拉动动力箱2和尾盾壳体43向后移动，将螺旋输送杆（图未显示）逆时针旋转同时从掘进通道的后端撤出，排出支撑壳体42内残留的砂石，最后支撑壳体42留在掘进通道的内壁上形成联络通道；

当实验时的掘进距离大于已有的支撑壳体42的长度时，可松开支撑壳体42和尾盾壳体43之间、螺旋输送杆（图未显示）和电动机的驱动杆21之间的连接，将新的护套421固定在旧的支撑壳体42的后端形成新的支撑壳体42，并将新的支撑壳体42的后端和尾盾壳体43的前端固定连接，将新的螺旋输送子杆422固定在旧的螺旋输送杆（图未显示）的后端形成新的螺旋输送杆（图未显示），并将新的螺旋输送杆（图未显示）的后端和电动机的驱动杆21的前端固定连接。

Claims (6)

1.一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，其特征在于包括底座、动力箱和机体，所述的动力箱内设置有转动驱动机构，所述的动力箱通过滑动驱动机构滑动设置在所述的底座上，所述的机体包括刀盘、螺旋输送杆和套设在所述的螺旋输送杆外的壳体，所述的螺旋输送杆的后端与所述的转动驱动机构固定连接，所述的螺旋输送杆的前端与所述的刀盘固定连接，所述的壳体的后端与所述的动力箱固定连接，环绕所述的壳体的侧壁靠近所述的动力箱处开设有至少两个出土口，所述的刀盘转动设置在所述的壳体的前端，所述的底座的前部固定设置有滑动导向支架，所述的壳体滑动设置在所述的滑动导向支架上。

2.根据权利要求1所述的一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，其特征在于所述的壳体包括从前至后依次固定连接的刀盘壳体、支撑壳体和尾盾壳体，所述的刀盘壳体内设置有螺旋连接杆，所述的螺旋连接杆的前端与所述的刀盘固定连接，所述的螺旋连接杆的后端与所述的螺旋输送杆的前端固定连接，所述的尾盾壳体的侧壁开设有两个沿竖直方向上下对称的出土口，所述的转动驱动机构包括电动机，所述的电动机的驱动杆向前伸出所述的尾盾壳体的内孔并与所述的螺旋输送杆的后端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，其特征在于所述的螺旋连接杆的后端与所述的螺旋输送杆的前端之间、所述的电动机的驱动杆与所述的螺旋输送杆的后端之间均通过榫接装置固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，其特征在于所述的支撑壳体为多个从前至后依次固定连接的护套，每个所述的护套内设置有螺旋输送子杆，多个所述的螺旋输送子杆首尾固定相连形成螺旋输送杆。

5.根据权利要求1所述的一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，其特征在于所述的底座上对称固定设置有两个滑条，所述的动力箱的底面对称设置有与所述的滑条配合滑动的滑槽，所述的滑动驱动机构包括液压杆以及设置在所述的动力箱内的油泵或水泵，所述的油泵或所述的水泵与所述的液压杆的前端固定连接，所述的滑条的后端设置有挡板，所述的液压杆的后端与所述的挡板固定连接，所述的底座的后部固定设置有限位架。

6.根据权利要求1所述的一种用于机械法联络通道施工的盾构掘进机模型，其特征在于所述的刀盘采用横切面为弧形的刀盘，所述的刀盘上设置有多条沿圆周径向均匀分布的弧形辐条，每条所述的弧形辐条上均匀设置有多片刀片。

Images