WO2017124431A1 - 地下工程挤入装置 - Google Patents

Abstract

一种地下工程挤入装置，包括引导体、振动系统、润滑系统、导向系统、切削机构和闸门，振动系统位于引导体四壁，润滑系统沿引导体四壁内置润滑管道且与相应润滑喷嘴连通，导向系统位于引导体前端四壁，切削机构位于引导体的内腔前端，闸门位于功能仓内。

Description

地下工程挤入装置 技术领域

本发明涉及地下工程挤入装置，属于地下空间开发技术领域。

背景技术

目前，地下工程施工主要有明挖法和暗挖法两大类。明挖法主要包括敞口明挖法和盖挖逆作法。暗挖法主要有盾构法和国外新奥法以及国内浅埋暗挖法。暗挖法减少拆迁、不中断交通、对地面环境干扰少而被大量应用在地下工程中，现有暗挖法统称为时空效应施工法。理论计算的岩土时空效应，正常情况下还是可靠的。但由于地质的复杂多变，勘探资料的局限性，周边突发事件的偶合性，以及施工过程中的岩土指标变异性，集成地下工程事故的太多风险源。同时，靠支护结构被动抵抗岩土复杂的形变应力和松散应力,其客观上也存在诸多目前我们尚不能完全掌控的因素。

发明内容

本发明的地下工程挤入装置，跳出了时空效应施工法的范畴,可在地下空间施工过程中有效避免土体损失带来地面沉降变形所造成的不良影响和风险，对城市交通干道在不中断通行前提下实施地下立体交叉穿越或进行非开挖式的即有建筑地下空间施工以及城市地下综合管廊的建设具有明显的安全技术优势和节省资源效应。

本发明是采用以下的技术方案实现的：本发明所述的地下工程挤入装置包括引导体、振动系统、润滑系统、导向系统、切削机构、闸门。振动系统位于引导体四壁，润滑系统沿引导体四壁内置润滑管道并与适当位置的润滑喷嘴联通，导向系统位于引导体前端四壁，切削机构位于引导体的内腔前端，闸门位于引导体上下壁内侧。

所述引导体包括挤土腔体、壳体壁、功能舱。挤土腔体设制为一定长、宽、高的前端投影面积小于后端投影面积的梯形状或锥形状中空腔体，壳体壁为二层面板中间焊接加强板相互支撑组成以增强壳体整体厚度和强度的网格状钢结构。引导体分为前后两个部分，前部分为梯形状或锥形状的挤土腔体,后部分为与预应力混凝土腔体连接的功能舱。功能舱形状为一定长度的中空矩形钢结构，功能舱前端与挤土腔体的后端外框尺寸一致，功能舱后端与预应力混凝土腔体前端外框尺寸一致；预应力混凝土腔体为有一定壁厚和节长的中空的矩形高强预制混凝土构件，并可方便多节前后对接以不断延长。功能舱前端与挤土腔体后端接触面采用弹性密封垫嵌入专设的并避开螺栓孔位置的密封槽内安放，弹性密封垫凸出密封槽顶面些许，其对接处采用凸凹镶嵌搭接方式，螺栓拧紧时将弹性密封垫凸出面压紧至与密封槽顶面平齐，一则增强密封效果，二则防止弹性密封垫被强大挤压应力损坏造成渗水。功能舱后端 与预应力混凝土腔体对接面以及前后预应力混凝土腔体对接面其正立面和水平面均采用弹性密封垫并嵌入在预应力混凝土腔体正立面密封槽和水平面密封槽内实现对接处的双级密封。功能舱前端与挤土腔体后端以及后端与预应力混凝土腔体截面尺寸一致,挤土腔体与功能舱对接处沿壳体端面周长设置有台肩,沿台肩四周均匀设置有螺栓孔,采用螺栓连接；功能舱内提供足够安装旋转门、上门轴座、下门轴座、主刀盘固定座、次刀盘固定座以及动力装置和传动机构的空间，并起到承前启后的功能。

所述振动系统包括气源振动器、风管、振动板。挤土腔体和功能舱四侧壁适当位置均开设一定面积的矩形或圆形孔洞，孔洞内边缘成台阶状，台阶平面设有密封垫,振动板压在密封垫上并通过螺栓贯穿将其安装在孔洞内台阶上；振动板安装完毕后外板面比壳体壁外平面略高；在振动板底面适当位置通过螺栓安装有气源振动器,于壳体壁两板面间沿纵向铺设的风管与各气源振动器接通，在气源振动器和风管接头部位设置有检视窗，检视窗用于安装或维修风管接头及气源振动器之用，检视窗采用内盖板并通过螺栓及密封垫与壳体壁内面拧紧达到封闭。通过风管送入高压气体,气源振动器作用在振动板的振幅和激振力被传递到紧贴振动板的砂土层，从而破坏砂土对引导体产生的静吸附作用而达到降低摩阻目的。

所述润滑系统包括润滑管道、润滑喷嘴组成。在壳体壁两板面间适当位置沿纵向设置润滑主管道，外端与润滑液输送泵连接，沿润滑主管道延伸方向相应于润滑喷嘴处通过润滑次管道连接；为检修和连接方便,在润滑喷嘴处的壳体壁内面设置有检视窗，检视窗其构造、安装方法同振动系统检视窗。挤土腔体、功能舱、预应力混凝土腔体四壁适当位置每壁设有至少一个润滑喷嘴，润滑喷嘴设有外螺纹，与壳体壁或预应力混凝土腔体侧壁专门设置的内螺纹配合拧紧即安装妥当，润滑喷嘴出口制成扇形状，其出口方向与挤进方向相悖，防止泥水堵塞出口。通过泥浆泵将根据现场土质性状调制好的润滑剂通过润滑管道泵送至润滑喷嘴喷出，于是，润滑剂在砂土与引导体四壁外摩擦面形成一层薄薄的液态隔膜，达到降低土体与壳体间的巨大侧摩阻力目的。

所述导向系统包括导向板、转向油缸、轴销、连接座、油管。在挤土腔体前端四壁相应位置安设有每壁前端至少一块导向板，导向板后端设有凸台，挤土腔体四壁前端设有凹槽，凸台与凹槽中心设有轴孔，将凸台对准凹槽插入使轴孔同心，将轴销分段穿入轴孔，使导向板凸台与挤土腔体凹槽形成铰接。在挤土腔体内部四壁内侧相应位置设置有配套转向油缸，转向油缸由油管输送液压油驱动；转向油缸活塞杆通过轴孔与导向板上相应位置的连接座用轴销铰接，伸出或收缩转向油缸活塞杆进而带动导向板绕轴销转动而实现导向板在适当范围内的角度变化。单块导向板壳体内至少设置至少一个供转向油缸活塞杆铰接的连接座。于竖向左右对应两侧的导向板为左右转向组、水平上下对应的导向板为上下转向组，分别于各组 相对应的转向油缸活塞杆轴孔铰接，竖向一侧转向油缸活塞杆伸出或收缩时对应的另一侧转向油缸活塞杆与之正好相反即产生收缩或伸出,则带动导向板之连接座作同步运动进而形成导向板通过凸台和凹槽之轴孔绕轴销作相应方向的转动即形成向左或向右的角度变化，同样，水平方向之上转向油缸活塞杆伸张或收缩而相对应的下转向油缸活塞杆反之产生收缩或伸张,则通过带动连接座联动导向板绕轴销作相应旋转运动即形成向上或向下的适当范围的角度变化，进而达到在适当角度范围调整挤土腔体的水平行进方位。

所述切削机构包括主刀盘、次刀盘、硬岩冲击锤、主传动轴、次传动轴、传动键、动力装置、固定架。主刀盘包括切削刀刃、主传动轴、动力装置。主刀盘为圆形，位于挤土腔体前端，主刀盘前端面比导向板前端面后退微小距离；根据挤土腔体截面尺寸设置至少一个主刀盘；主刀盘前端面制有一道道角度不一且间断设置的刀刃，主刀盘后面通过主传动轴与后部动力装置连接，动力装置驱动主传动轴进而带动主刀盘产生巨大扭矩；动力装置采用液压马达。主刀盘与挤土腔体前端边框切线空洞部分，相应设置有至少一个次刀盘。次刀盘前端面同样制有一道道角度不一且间断设置的刀刃，次刀盘通过传动键与连接动力装置的次传动轴键槽套接，动力装置将旋转力矩通过次传动轴传递给固定在次刀盘后部中心的传动键,进而带动次刀盘同步旋转实施对土体的切削。次传动轴轴心设有纵向孔，沿纵向孔安装有水平顶推油缸。水平顶推油缸活塞杆与次刀盘后端部采用轴销铰接，水平顶推油缸活塞杆伸出或收缩通过带动与次刀盘固接的传动键沿次传动轴键槽移动,使次刀盘在一定距离内实现轴向位移，进而达到调节次刀盘与前方土体的距离和压力，改变切削量和切削进度的目的；主刀盘和次刀盘前端面设置的刀刃其主要功能为快速切削土体且不易被土体握裹或将条形刀刃间隙填满而丧失切削功能。主传动轴、次传动轴分别与动力装置通过安设在功能舱的固定架予以固定且保证其轴心的稳定。在主刀盘和次刀盘切线空隙处，还设置了风动冲击锤，风动冲击锤传力设置方法同次刀盘，但采用气缸而不是油缸作为动力。风动冲击锤在一般情况下退缩后面不参入工作，遇见孤石或岩石夹层时，输入高压气体使气缸活塞杆伸出将风动冲击锤顶进前移突出主刀盘、次刀盘端面一定距离，再启动风动冲击锤可将硬岩逐渐凿碎，不至于造成中断挤入的尴尬局面。

所述闸门包括旋转门、上门轴座、下门轴座、门轴、双向油缸、上弧形轨道、下弧形轨道、驱动油缸、驱动转向油缸活塞杆连接头、油缸尾部扁形球体、支撑轴孔、支撑轴、支撑轴座、定滑轮、轮轴、轴承座、导向轮、轴承、钢索、索扣、滑轮凹槽、双耳、多孔锚具、契形锁瓣。旋转门为两块门板中间由网格状加强板相互支撑经焊接组成有一定厚度的矩形钢结构,每个功能舱内设置至少一扇旋转门以上。旋转门竖向中心位置制有圆形门轴,与旋转门固定成一体,门轴上端安设在上门轴座之内,下端安装在下门轴座内,上门轴座和下门轴座形 心对中。旋转门开闭传动有两种方式，第一种方法是油缸推动式：在旋转门顶端相应于门轴的一侧设置有顺时针轨迹的上弧形轨道，在旋转门底端对应于顶端相应的另一侧设置有反时针轨迹的下弧形轨道，上驱动转向油缸活塞杆连接头嵌入上弧形轨道,下驱动转向油缸活塞杆连接头嵌入下弧形轨道内,用轴销穿入形成铰接；上驱动油缸和下驱动油缸其活塞杆伸出方向相对，收缩方向相悖；上驱动油缸和下驱动油缸分别相应于上弧形轨道和下弧形轨道的引导体内壁适当位置安放,上驱动油缸伸张时，其活塞杆连接头推动上弧形轨道并带动旋转门沿顺时针方向旋转，此时下驱动油缸亦同步伸张推动下弧形轨道进而带动旋转门同样沿顺时针方向旋转，由于对应安置的驱动油缸于旋转门上下端对应一侧相对应的方向同时伸张则产生以门轴为支点的双边杠杆推力作用，通过上弧形轨道和下弧形轨道驱动旋转门沿顺时针方向旋转进而开启旋转门；反之，当上驱动油缸和下驱动油缸同时收缩时，产生以门轴为支点的双边杠杆拉力作用进而带动上弧形轨道和下弧形轨道并拉动旋转门沿逆时针方向旋转实施关闭；上驱动油缸和下驱动油缸其活塞杆连接头铰接于上弧形轨道和下弧形轨道，使其旋转时其受力点始终符合旋转门弧形运行轨迹。上驱动油缸和下驱动油缸尾部扁形球体中心制有支撑轴孔,支撑轴穿过支撑轴孔将其定位在功能舱相应位置的支撑轴座内,上驱动油缸和下驱动油缸伸出或收缩运动时,其后端可绕支撑轴作相应转动,籍以配合上弧形槽和下弧形轨道的轨迹运动；进而实现旋转门关闭或开启时始终绕上门轴座和下门轴座的轴心旋转自如。

第二种方法是钢索滑轮油缸组合传动方式：在旋转门上下两个端面相应位置均设置有定滑轮,轮轴竖向垂直伸入设制在旋转门两端相应位置的轮轴座内；在功能舱上下壁相应于旋转门前后端的适当位置，对应每扇旋转门定滑轮相应位置安设有导向轮，其轮轴一端分别伸入功能舱上下壁轮轴座内，轮轴座内设有轴承。钢索通过索扣固定在滑轮凹槽中，并通过定滑轮和导向轮凹槽嵌入约束一直延伸到安设在功能舱竖向内侧壁的双向转向油缸活塞杆两端双耳内的定滑轮上，同样用索扣锁定牢固,形成上下关联驱动机构。为防止各滑轮钢索相碰,旋转门上下两端面安装定滑轮的标高位置相应错开些许,多根钢索在与双向转向油缸活塞杆连接前,已依次通过契形锁瓣锁定在多孔锚具前端,后端仅引出一根钢索与双向转向油缸活塞杆双耳内定滑轮连接。定滑轮和导向轮分别布置在钢索的对应两侧，形成将钢索嵌入对应滑轮凹槽内的约束状态，有效防止钢索在运行中脱轨所带来的中断运行故障。

旋转门需要关闭时，功能舱其中一边的双向油缸甲下端收缩，拉动与双耳连接的钢索沿收缩方向移动，于是通过牵动固定在旋转门上端定滑轮上的钢索带动旋转门沿移动方向绕上门轴座和下门轴座轴心产生旋转运动，同时，双向油缸甲上端同步伸出，将原来被拉紧的钢索同步放松，而且另一边相对应的双向油缸乙亦同步做相反运动，即上端收缩拉紧钢索，而下端伸出放松钢索，从相反方向拉动固定在旋转门下端定滑轮上的钢索移动配合双向油缸甲 同步合力拉动旋转门关闭。旋转门需要开启时，将功能舱两则壁双向油缸操控与上述运动程序相反，则旋转门被拉动开启。

本发明的有益效果是：

(1)本发明装置跳出了时空效应施工法的范畴,其挤入土体所产生的法向挤压应力与周边土体松弛应力方向相反，将其引用于抵抗或大部对冲土体松弛应力，使地下工程施工过程即成为无形支护过程,与现有先支护后开挖的施工方法比较，基本取消地下工程前期大量预防性支护措施和费用，节省造价、缩短工期；有效减少因土体损失诱发的土体位移所造成的地表沉降开裂、建筑物倾斜、倒塌等风险源；

(2)本发明装置非常适应土层特别是软土地质的城市地下综合管廊、地下汽车通道、地下道路立体交汇等在不中断使用前提下的工程施工。

附图说明

图1引导体纵向截面图；

图2图1A-A正面图；

图3图1B-B正面图；

图4图1E-E剖视图；

图5次刀盘缩回状态剖视图；

图6次刀盘伸出状态剖视图；

图7图6K-K截面图；

图8风动冲击锤示意图；

图9振动孔洞和检视窗大样图③；

图10预应力混凝土腔体正面图；

图11图1C-C截面图；

图12图1D-D截面图；

图13预应力混凝土腔体对接处双级密封示意图④；

图14引导体后端与预应力混凝土腔体前端对接示意图；

图15密封垫搭接口大样图；

图16伸缩转向油缸活塞杆双耳连接大样图⑤；

图17旋转门底部下驱动油缸推动旋转示意图；

图18旋转门顶部上驱动油缸推动旋转示意图；

图19钢索牵引旋转门旋转示意图；

图20图11J-J旋转门截面图；

图21多孔锚具剖视图x-x；

图22轮轴座剖视图①；

图23活塞杆与弧形轨道连接剖视图②。

图中：1挤土腔体；2壳体壁；2＇壳体内壁；3加强板；4功能舱；5预应力混凝土腔体；6扇形出口；7台肩；8螺栓孔；9螺栓；10旋转门；11上门轴座；12下门轴座；13主刀盘固定座；14次刀盘固定座；15气源振动器；16风管；17振动板；18孔洞；19台阶；20密封垫；20＇密封槽；21油管；22风管接头；23检视窗；24内盖板；25润滑主管道；25＇润滑次管道；26润滑喷嘴；27导向板；28转向油缸；28＇转向油缸活塞杆；29轴销；30连接座；31凸台；32凹槽；33轴孔；34凸凹镶嵌；35主刀盘；36次刀盘；37冲击锤；38主传动轴；39次传动轴；40传动键；41动力装置；42固定架；43刀刃；44水平顶推油缸；45水平顶推油缸活塞杆；46气缸；47气缸活塞杆；48门轴；49双向油缸甲；49＇双向油缸乙；49＇＇双向转向油缸活塞杆；50上弧形轨道；51下弧形轨道；52上驱动油缸；52＇下驱动油缸；53活塞杆连接头；54尾部扁形球体；55支撑轴孔；56支撑轴；57支撑轴座；58定滑轮；59轮轴；60轮轴座；61导向轮；62轴承；63钢索；64索扣；65滑轮凹槽；66双耳；67多孔锚具；68契形锁瓣。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明包括引导体、振动系统、润滑系统、导向系统、切削机构、闸门等部件。振动系统位于引导体四壁，润滑系统沿引导体四壁内置润滑管道且与相应润滑喷嘴连接，导向系统位于引导体前端四壁，切削机构位于引导体的内腔前端，闸门位于引导体上下壁内侧。

如图1、2、5、6、7、9、10、13、14、15所示，所述引导体包括挤土腔体1、壳体壁2、加强板3、功能舱4。挤土腔体1设制为一定长、宽、高的前端投影面积小于后端投影面积的梯形状或圆形状中空腔体，壳体壁2由二层面板中间焊接加强板3相互支撑组成以增强壳体整体厚度和强度的网格状钢结构。引导体分为前后二个部分，前部分为锥形状的挤土腔体1,后部分为与预应力混凝土腔体5连接的功能舱4。功能舱4形状为有一定长度的中空矩形钢结构，功能舱4前端与挤土腔体1的后端外框尺寸一致，功能舱4后端与预应力混凝土腔体5前端截面尺寸一致；预应力混凝土腔体5为有一定壁厚和节长的中空的矩形高强预制混凝土构件。功能舱4前端与挤土腔体1后端接触面采用弹性密封垫20嵌入专设的并避开螺栓孔8位置的密封槽20＇内，弹性密封垫20凸出密封槽20＇顶面些许，其对接部采用凸凹镶嵌34搭接方式，螺栓9拧紧时将弹性密封垫20凸出面压紧至与密封槽20＇顶面平齐，一则增强密封效果，二则防止弹性密封垫20被强大挤压应力损坏造成渗水。功能舱4后端与预应力 混凝土腔体5对接面以及前后预应力混凝土腔体5对接面其正立面和水平面均采用弹性密封垫20并嵌入在预应力混凝土腔体5正立面密封槽20＇和水平面密封槽20＇内实现对接处的双级密封。挤土腔体1与功能舱4对接的端面沿周长设置有台肩7,沿台肩7四周均匀设置有螺栓孔8,采用螺栓9连接；功能舱4内提供足够安装旋转门10、上门轴座11、下门轴座12、主刀盘固定座13、次刀盘固定座14以及动力装置41和传动机构等的空间，并起到承前启后的功能。

如图1、2、3、4、9、10、13、14、15所示，所述振动系统包括气源振动器15、风管16、振动板17组成。挤土腔体1和功能舱4四壁适当位置均开设一定面积的矩形或圆形孔洞18，孔洞18内边缘设有成台阶19，台阶19平面设有密封垫20,振动板17压在密封垫20上并通过螺栓9贯穿将其安装在孔洞18内台阶19上；振动板17安装完毕后外板面比壳体壁2外平面略高；在振动板17内壁适当位置通过螺栓9安装有气源振动器15,风管16通过壳体壁2两板面间铺设与各振动器15接通，在振动器15和风管接头22部位设置有检视窗23，检视窗23用于安装或维修风管接头22及振动器15之用，检视窗23采用内盖板24并通过螺栓9及密封垫20与壳体内壁2＇拧紧达到封闭。通过风管16送入高压气体,气源振动器15使振动板17产生的振幅和激振力被传递到紧贴振动板17的砂土层，从而破坏砂土对引导体产生的静吸附作用而达到降低侧摩阻目的。

如图9、10、14、19所示，所述润滑系统包括润滑主管道25、润滑次管道25＇润滑喷嘴26、扇形出口6。在壳体壁2两板面间适当位置沿纵向设置润滑主管道25，外端与润滑液输送泵连接，沿润滑主管道25延伸方向相应于润滑喷嘴26处通过润滑次管道25＇与之连接；为检修和连接方便,在润滑喷嘴26处设置有检视窗23，检视窗23其构造、安装方法同振动系统检视窗23。挤土腔体1、功能舱4、预应力混凝土腔体5四壁适当位置设有至少一个润滑喷嘴26，润滑喷嘴26设有外螺纹，与壳体壁2和预应力混凝土腔体5侧壁专门设置的内螺纹配合拧紧即妥，润滑喷嘴26出口制成扇形状，扇形出口6方向与挤进方向相悖，防止泥水堵塞出口。通过泥浆泵将根据现场土性状调制好的润滑剂通过润滑主管道25、润滑次管道25＇泵送至润滑喷嘴26喷出，于是，润滑剂在砂土与引导体外侧壁摩擦面形成一层薄薄的液态隔膜，达到降低土体与壳体间的巨大侧摩阻力目的。

如图4所示所述导向系统包括导向板27、转向油缸28、轴销29、连接座30、油管21。在挤土腔体1前端四壁端面安设有至少每壁一块的导向板27，导向板27后端设有凸台31，挤土腔体1四壁前端端面设有凹槽32，凸台31与凹槽32中心设有轴孔33，将凸台31对准凹槽32插入使轴孔33同心，将轴销29分段穿入轴孔33，使导向板27凸台31与挤土腔体1的凹槽32形成铰接。在挤土腔体1两板面间与导向板27相应位置内设有对应每块导向板27 至少一个的转向油缸28，转向油缸28由油管21输送液压油驱动；转向油缸活塞杆28＇前端设有轴孔33与导向板27相应位置于两板面间内置的连接座30用轴销29铰接，伸出或收缩转向油缸活塞杆28＇进而带动导向板27绕轴销29转动从而实现导向板27在适当范围内的角度变化。单块导向板27两板面内置至少一个供转向油缸活塞杆28＇铰接的连接座30。于竖向左右两侧对应的导向板27为左右转向组、水平上下对应的导向板27为上下转向组，分别于各组相对应的转向油缸活塞杆28＇轴孔33铰接，竖向一侧转向油缸活塞杆28＇伸出或收缩时对应的另一侧转向油缸活塞杆28＇与之正好相反即产生收缩或伸出,则带动导向板27之连接座30作同步运动进而形成导向板27通过凸台31和凹槽32之轴孔33绕轴销29作相应方向的转动即形成向左或向右的角度变化，同样，水平方向之上转向油缸活塞杆28＇伸张或收缩而相对应的下转向油缸活塞杆28＇反之产生收缩或伸张,则通过带动连接座30联动导向板27绕轴销29作相应旋转运动即形成向上或向下的角度变化，进而达到在适当角度范围调整挤土腔体1的行进方位。

如图1、2、3、5、6、7、8所示，所述切削机构包括主刀盘35、次刀盘36、硬岩冲击锤37、主传动轴38、次传动轴39、传动键40、动力装置41、固定架42。主刀盘35包括切削刀刃43、主传动轴38、动力装置41。主刀盘35为圆形，位于挤土腔体1前端，主刀盘35前端面比导向板27前端面后退微小距离；根据挤土腔体1截面尺寸设置至少一个主刀盘35；主刀盘35前端面制有一道道角度不一且间断设置的刀刃43，主刀盘35后面通过主传动轴38与后部动力装置41连接，动力装置41驱动主传动轴38进而带动主刀盘35产生巨大扭矩；动力装置41采用液压马达。主刀盘35与挤土腔体1前端边框切线空洞部分，相应设置有至少一个次刀盘36。次刀盘36前端面同样制有一道道角度不一且间断设置的刀刃43，次刀盘36通过传动键40与连接动力装置41的次传动轴39键槽套接，动力装置41将旋转力矩通过次传动轴39传递给固定在次刀盘36中心的传动键40,进而带动次刀盘36同步旋转实施对土体的切削。次传动轴39轴心设有纵向孔，沿纵向孔安装有水平顶推油缸44。水平顶推油缸活塞杆45与次刀盘36后端部采用轴销29铰接，水平顶推油缸活塞杆45伸出或收缩带动与次刀盘36固接的传动键40沿次传动轴39键槽移动,使次刀盘36在一定距离内实现轴向位移，进而达到调节次刀盘36与前方土体的距离和压力，改变切削量和切削进度的目的；主刀盘35和次刀盘36前端面设置的刀刃43其主要功能为快速切削土体且不易被土体握裹或将条形刀刃43间隙填满而丧失切削功能。主传动轴38、次传动轴39分别与动力装置41连接，动力装置41被安设在功能舱4的固定架42予以固定且具有足够强度以保证其稳定性。在主刀盘35和次刀盘36切线空隙处，还设置了风动冲击锤37，风动冲击锤37传动方式同次刀盘36传动方式，但采用气缸46而不是油缸作为动力。风动冲击锤37在一般情况下退缩后面不 参入工作，遇见孤石或岩石夹层时，输入高压气体使气缸活塞杆47伸出将风动冲击锤37顶进前移突出主刀盘35、次刀盘36端面一定距离，再启动风动冲击锤37可将硬岩逐渐凿碎，不至于造成中断挤入的尴尬局面。

如图11、12、15、16、17、18、19、20、21、22、23所示，所述闸门包括旋转门10、上门轴座11、下门轴座12、门轴48、双向油缸、上弧形轨道50、下弧形轨道51、驱动油缸、驱动转向油缸活塞杆连接头53、尾部扁形球体54、支撑轴孔55、支撑轴56、支撑轴座57、定滑轮58、轮轴59、轮轴座60、导向轮61、轴承62、钢索63、索扣64、滑轮凹槽65、双耳66、多孔锚具67、契形锁瓣68组成。旋转门10为两块门板中间由网格状加强板3相互支撑经焊接组成有一定厚度的矩形钢结构,每个功能舱4内设置至少一扇旋转门10以上。旋转门10竖向中心位置制有圆形的门轴48,与旋转门10固定成一体,门轴48上端安设在上门轴座11之内,下端安装在下门轴座12内,上门轴座11和下门轴座12形心对中。旋转门10开闭传动有两种方式，第一种方法是油缸推动式：在旋转门10顶端相应于下门轴座12的一侧设置有顺时针轨迹的上弧形轨道50，在旋转门10底端对应于顶端上弧形轨道50相应的另一侧设置有反时针轨迹的下弧形轨道51，上驱动油缸52活塞杆连接头53嵌入上弧形轨道50内,下驱动油缸52＇活塞杆连接头53嵌入下弧形轨道51内,用轴销29穿入形成铰接；上驱动油缸52和下驱动油缸52＇其活塞杆伸出方向相对，收缩方向相悖；上驱动油缸52和下驱动油缸52＇分别相应于上弧形轨道50和下弧形轨道51的引导体内壁适当位置安放,上驱动油缸52伸张时，其活塞杆连接头53推动上弧形轨道50并带动旋转门10沿顺时针方向旋转，此时下驱动油缸52＇亦同步伸张推动下弧形轨道51进而带动旋转门10同样沿顺时针方向旋转，由于对应安置的上驱动油缸52和下驱动油缸52＇于旋转门10上下端对应一侧相对应的方向同时伸张则产生以于下门轴座12为支点的双边杠杆推力作用，通过上弧形轨道50和下弧形轨道51驱动旋转门10沿顺时针方向旋转进而开启旋转门10；反之，当上驱动油缸52和下驱动油缸52＇同时收缩时，产生以下门轴座12为支点的双边杠杆拉力作用进而带动上弧形轨道50和下弧形轨道51并拉动旋转门10沿逆时针方向旋转实施关闭；上驱动油缸52和下驱动油缸52＇其活塞杆连接头53铰接于上弧形轨道50和下弧形轨道51内，使其旋转时其受力点始终符合旋转门10弧形运行轨迹。上驱动油缸52和下驱动油缸52＇尾部扁形球体54中心制有支撑轴孔55,支撑轴56穿过支撑轴孔55将其定位在功能舱4相应位置的支撑轴座57内,上驱动油缸52和下驱动油缸52＇伸出或收缩运动时,其后端可绕支撑轴56作相应转动,籍以配合上弧形轨道50和下弧形轨道51的轨迹运动；进而实现旋转门10关闭或开启时始终绕上门轴座11和下门轴座12的轴心旋转自如。

如图11、12、16、19、20、21、22所示，第二种方法是钢索滑轮油缸组合传动方式： 在旋转门10上下两个端面相应位置设置有定滑轮58,轮轴59竖向垂直伸入设制在旋转门10两端相应位置的轮轴座60内；在功能舱4上下壁内侧相应于旋转门10前后端且对应每扇旋转门10定滑轮58相应位置安设有导向轮61，其轮轴59一端分别伸入功能舱4上下轮轴座60内，轮轴座60内设有轴承62。钢索63通过索扣64固定在滑轮凹槽65中，并通过相应定滑轮58和导向轮61的滑轮凹槽65约束一直延伸到安设在功能舱4竖向两侧壁的双向转向油缸活塞杆49＇＇两端双耳66内的定滑轮58上，同样用索扣64锁定牢固,形成上下关联驱动机构。为防止各滑轮钢索63相碰,旋转门10上下两端面安装定滑轮58的标高位置相应错开,钢索63在与双向转向油缸活塞杆49＇＇连接前,已依次通过契形锁瓣68锁定在多孔锚具67前端,多孔锚具67后端仅引出一根钢索63与双向转向油缸活塞杆49＇＇双耳66内定滑轮58连接。定滑轮58和导向轮61分别布置在钢索63的对应两侧，形成将钢索63嵌入对应滑轮凹槽65内的约束状态，有效防止钢索63在运行中脱轨所带来的中断运行故障。

如图11、12、19所示，当旋转门10需要关闭时，功能舱4其中一边的双向油缸甲49下端收缩，拉动与双耳66连接的钢索63沿收缩方向移动，于是通过牵动固定在旋转门10上端定滑轮58上的钢索63带动旋转门10沿移动方向绕上门轴座11和下门轴座12轴心产生旋转运动，同时，双向油缸甲49上端同步伸出，将原来被拉紧的钢索63同步放松，而且另一边相对应的双向油缸乙49＇亦同步做相反运动，即上端收缩拉紧钢索63，而下端伸出放松钢索63，从相反方向拉动固定在旋转门10下端定滑轮58上的钢索63移动配合双向油缸甲49同步合力拉动旋转门10关闭。旋转门10需要开启时，将功能舱4两则壁双向油缸操控与上述运动程序相反，则旋转门10被拉动开启。

当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1. 一种地下工程挤入装置，其特征在于：包括引导体、振动系统、润滑系统、导向系统、切削机构和闸门，振动系统位于引导体四壁，润滑系统沿引导体四壁内置润滑管道且与相应润滑喷嘴连通，导向系统位于引导体前端四壁，切削机构位于引导体的内腔前端，闸门位于引导体功能仓内。
2. 根据权利要求1所述的地下工程挤入装置，其特征在于：所述引导体包括挤土腔体(1)、壳体壁(2)、加强板(3)、功能舱(4)，挤土腔体(1)设制为一定长、宽、高的前端投影面积小于后端投影面积的梯形状或锥形状中空腔体，壳体壁(2)为二层面板中间焊接加强板(3)相互支撑组成以增强壳体整体厚度和强度的网格状钢结构，引导体分为前后二个部分，前部分为梯形状或锥形状的挤土腔体(1),后部分为与预应力混凝土腔体(5)连接的功能舱(4)，功能舱(4)形状为有一定长度的中空矩形钢结构，功能舱(4)前端与挤土腔体(1)的后端外框尺寸一致，功能舱(4)后端与预应力混凝土腔体(5)前端外框尺寸一致；预应力混凝土腔体(5)为有一定壁厚和节长的中空的矩形高强预制混凝土构件，并可方便多节前后对接以不断延长；功能舱(4)前端与挤土腔体(1)后端接触面采用弹性密封垫(20)嵌入专设的并避开螺栓孔(8)位置的密封槽(20＇)内，弹性密封垫(20)凸出密封槽(20＇)顶面，其对接处采用凸凹镶嵌(34)搭接方式，螺栓(9)拧紧时将弹性密封垫(20)凸出面压紧至与密封槽(20＇)顶面平齐，功能舱(4)后端与预应力混凝土腔体(5)对接面以及前后预应力混凝土腔体(5)对接面其正立面和水平面均采用弹性密封垫(20)并嵌入在预应力混凝土腔体(5)正立面密封槽(20＇)和水平面密封槽(20＇)内实现对接处的双级密封，挤土腔体(1)与功能舱(4)对接的端面沿周长设置有台肩(7),沿台肩(7)四周均匀设置有螺栓孔(8),采用螺栓(9)连接；功能舱(4)内提供足够安装旋转门(10)、上门轴座(11)、下门轴座(12)、主刀盘固定座(13)、次刀盘固定座(14)以及动力装置(41)和传动机构的空间。
3. 根据权利要求1所述的地下工程挤入装置，其特征在于：所述振动系统包括气源振动器(15)、风管(16)、振动板(17)；挤土腔体(1)和功能舱(4)四壁适当位置均开设一定面积的矩形或圆形孔洞(18)，孔洞(18)内边缘设成台阶(19)，台阶(19)平面设有密封垫(20),振动板(17)压在密封垫(20)上并通过螺栓(9)贯穿将其安装在孔洞(18)内台阶(19)上；振动板(17)安装完毕后外板面比壳体壁(2)外平面略高；在振动板(17)内壁适当位置通过螺栓(9)安装有气源振动器(15),风管(16)于壳体壁(2)两板面间沿纵向铺设并与各气源振动器(15)接通，在气源振动器(15)和风管接头(22)部位设置有检视窗(23)，检视窗(23)用于安装或维修风管接头(22)及气源振动器(15)之用，检视窗(23)采用内盖板(24)并通过螺栓(9)及密封垫(20)与壳体内壁(2＇)拧紧达到封闭，通过风管(16)送入高压气体,气源振动器(15)作用在振动板(17)产生的振幅和激振力被传递到紧贴振动板(17)的砂土层，从而破坏砂土对引导体产生的静吸 附作用而达到降低侧摩阻目的。
4. 根据权利要求1所述的地下工程挤入装置，其特征在于：所述润滑系统包括润滑管道(25)、润滑喷嘴(26)、扇形出口(6)；在壳体壁(2)两板面间适当位置沿纵向设置润滑主管道(25)，外端与润滑液输送泵连接，沿润滑主管道(25)延伸方向相应于润滑喷嘴(26)处通过润滑次管道(25＇)连接；为检修和连接方便,在润滑喷嘴(26)处设置有检视窗(23)，检视窗(23)其构造、安装方法同振动系统检视窗(23)；挤土腔体(1)、功能舱(4)、预应力混凝土腔体(5)四壁适当位置设有至少一个润滑喷嘴(26)，润滑喷嘴(26)设有外螺纹，与壳体壁(2)和预应力混凝土腔体(5)侧壁专门设置的内螺纹配合拧紧即妥，润滑喷嘴(26)出口制成扇形状，扇形出口(6)方向与挤进方向相悖；泥浆泵将根据现场土性状调制好的润滑剂通过润滑主管道(25)、润滑次管道(25＇)泵送至润滑喷嘴(26)喷出，于是，润滑剂在砂土与引导体外侧壁摩擦面形成一层薄薄的液态隔膜。
5. 根据权利要求1所述的地下工程挤入装置，其特征在于：所述导向系统包括导向板(27)、转向油缸(28)、轴销(29)、连接座(30)、油管(21)，在挤土腔体(1)四壁前端相应位置安设有与挤土腔体(1)截面尺寸一致的每壁前端至少一块导向板(27)，导向板(27)后端设有凸台(31)，挤土腔体(1)四壁前端设有凹槽(32)，凸台(31)与凹槽(32)中心设有轴孔(33)，将凸台(31)对准凹槽(32)插入使轴孔(33)同心，将轴销(29)分段穿入轴孔(33)，使导向板(27)的凸台(31)与挤土腔体(1)四壁前端的凹槽(32)形成铰接；在挤土腔体(1)四壁两板面间相应位置内设配套转向油缸(28)，转向油缸(28)由油管(21)输送液压油驱动；转向油缸活塞杆(28＇)前端设有轴孔(33)与导向板(27)相应位置于两板面间内置的连接座(30)用轴销(29)铰接，伸出或收缩转向油缸活塞杆(28＇)进而带动导向板(27)绕轴销(29)转动而实现导向板(27)在适当范围内的角度变化；单块导向板(27)壳体内置至少一个供转向油缸活塞杆(28＇)铰接的连接座(30)并通过转向油缸活塞杆(28＇)与挤土腔体(1)内置的相应位置的至少一个转向油缸相连接；导向板(27)于竖向左右对应两边的为一组、水平上下对应为另一组，分别于各组相对应的转向油缸活塞杆(28＇)轴孔(33)铰接，竖向一侧转向油缸活塞杆(28＇)伸出或收缩时对应的另一侧转向油缸活塞杆(28＇)与之正好相反，即产生收缩或伸出,则带动导向板(27)之连接座(30)作同步运动，进而形成导向板(27)通过凸台(31)和凹槽(32)之轴孔(33)绕轴销(29)作相应方向的转动，即形成向左或向右的角度变化，同样，水平方向之上转向油缸活塞杆(28＇)伸张或收缩而相对应的下转向油缸活塞杆(28＇)反之产生收缩或伸张,则通过带动连接座(30)联动导向板(27)绕轴销(29)作相应旋转运动，即形成向上或向下的角度变化，进而达到在适当角度范围调整挤土腔体(1)的行进方位。
6. 根据权利要求1所述的地下工程挤入装置，其特征在于：所述切削机构包括主刀盘 (35)、次刀盘(36)、硬岩冲击锤(37)、主传动轴(38)、次传动轴(39)、传动键(40)、动力装置(41)、固定架(42)；主刀盘(35)包括切削刀刃(43)、主传动轴(38)、动力装置(41)；主刀盘(35)为圆形，位于挤土腔体(1)前端，主刀盘(35)前端面比导向板(27)前端面后退微小距离；根据挤土腔体(1)截面尺寸设置至少一个主刀盘(35)；主刀盘(35)前端面制有一道道角度不一且间断设置的刀刃(43)，主刀盘(35)后面通过主传动轴(38)与后部动力装置(41)连接，动力装置(41)驱动主传动轴(38)进而带动主刀盘(35)产生巨大扭矩；动力装置(41)采用液压马达；主刀盘(35)与挤土腔体(1)前端边框切线空洞部分，相应设置有至少一个次刀盘(36)；次刀盘(36)前端面同样制有一道道角度不一且间断设置的刀刃(43)，次刀盘(36)通过传动键(40)与连接动力装置(41)的次传动轴(39)键槽套接，动力装置(41)将旋转力矩通过次传动轴(39)传递给固定在次刀盘(36)中心的传动键(40),进而带动次刀盘(36)同步旋转实施对土体的切削；次传动轴(39)轴心设有纵向孔，沿纵向孔安装有水平顶推油缸(44)；水平顶推油缸活塞杆(45)与次刀盘(36)后端部采用轴销(29)铰接，水平顶推油缸活塞杆(45)伸出或收缩带动与次刀盘(36)固接的传动键(40)沿次传动轴(39)键槽移动,使次刀盘(36)在一定距离内实现轴向位移，进而达到调节次刀盘(36)与前方土体的距离和压力；主传动轴(38)、次传动轴(39)分别与动力装置(41)连接，动力装置(41)被安设在功能舱(4)的固定架(42)予以固定；在主刀盘(35)和次刀盘(36)切线空隙处，还设置了风动冲击锤(37)，风动冲击锤(37)传动方式同次刀盘(36)传动方式，但采用气缸(46)而不是油缸作为动力；风动冲击锤(37)在一般情况下退缩后面不参入工作，遇见孤石或岩石夹层时，输入高压气体使气缸活塞杆(47)伸出将风动冲击锤(37)顶进前移突出主刀盘(35)、次刀盘(36)端面一定距离，再启动风动冲击锤(37)可将硬岩逐渐凿碎，不至于造成中断挤入的尴尬局面。
7. 根据权利要求1所述的地下工程挤入装置，其特征在于：所述闸门包括旋转门(10)、上门轴座(11)、下门轴座(12)、门轴(48)、双向油缸、上弧形轨道(50)、下弧形轨道(51)、驱动油缸、驱动转向油缸活塞杆连接头(53)、尾部扁形球体(54)、支撑轴孔(55)、支撑轴(56)、支撑轴座(57)、定滑轮(58)、轮轴(59)、轮轴座(60)、导向轮(61)、轴承(62)、钢索(63)、索扣(64)、滑轮凹槽(65)、双耳(66)、多孔锚具(67)、契形锁瓣(68)，旋转门(10)为两块门板中间由网格状加强板(3)相互支撑经焊接组成有一定厚度的矩形钢结构,每个功能舱(4)内设置至少一扇旋转门(10)以上；旋转门(10)竖向中心位置制有圆形的门轴(48),与旋转门(10)固定成一体,门轴(48)上端安设在上门轴座(11)之内,下端安装在下门轴座(12)内,上门轴座(11)和下门轴座(12)形心对中。
8. 根据权利要求7所述的地下工程挤入装置，其特征在于：旋转门(10)采用油缸推动式：在旋转门(10)顶端相应于门轴(48)的一侧设置有顺时针轨迹的上弧形轨道(50)，在旋转 门(10)底端对应于顶端相应的另一侧设置有反时针轨迹的下弧形轨道(51)，上驱动油缸(52)活塞杆连接头(53)嵌入上弧形轨道(50),下驱动油缸(52＇)活塞杆连接头(53)嵌入下弧形轨道(51)内,用轴销(29)穿入形成铰接；上驱动油缸(52)和下驱动油缸(52＇)其活塞杆伸出方向相对，收缩方向相悖；上驱动油缸(52)和下驱动油缸(52＇)分别相应于上弧形轨道(50)和下弧形轨道(51)的引导体内壁适当位置安放,上驱动油缸(52)伸张时，其活塞杆连接头(53)推动上弧形轨道(50)并带动旋转门(10)沿顺时针方向旋转，此时下驱动油缸(52＇)亦同步伸张推动下弧形轨道(51)进而带动旋转门(10)同样沿顺时针方向旋转，由于对应安置的上驱动油缸(52)和下驱动油缸(52＇)于旋转门(10)上下端相对应一侧的方向同时伸张则产生以门轴(48)为支点的双边杠杆推力作用，通过上弧形轨道(50)和下弧形轨道(51)驱动旋转门(10)沿顺时针方向旋转进而开启旋转门(10)；反之，当上驱动油缸(52)和下驱动油缸(52＇)同时收缩时，产生以门轴(48)为支点的双边杠杆拉力作用进而带动上弧形轨道(50)和下弧形轨道(51)并拉动旋转门(10)沿逆时针方向旋转实施关闭；上驱动油缸(52)和下驱动油缸(52＇)其活塞杆连接头(53)铰接于上弧形轨道(50)和下弧形轨道(51)，使其旋转时其受力点始终符合旋转门(10)弧形运行轨迹，上驱动油缸(52)和下驱动油缸(52＇)尾部扁形球体(54)中心制有支撑轴孔(55),支撑轴(56)穿过支撑轴孔(55)将其定位在功能舱(4)相应位置的支撑轴座(57)内,上驱动油缸(52)和下驱动油缸(52＇)伸出或收缩运动时,其后端可绕支撑轴(56)作相应转动,籍以配合上弧形轨道(50)和下弧形轨道(51)的轨迹运动；进而实现旋转门(10)关闭或开启时始终绕上门轴座(11)和下门轴座(12)的轴心旋转自如。
9. 根据权利要求7所述的地下工程挤入装置，其特征在于：旋转门(10)采用钢索滑轮油缸组合传动方式：在旋转门(10)上下两个端面相应于门轴(48)中心的对应两侧适当距离设置有定滑轮(58),轮轴(59)竖向垂直伸入设制在旋转门(10)两端相应位置的轮轴座(60)内；在功能舱(4)上下壁内侧相应于旋转门(10)前后端且对应每扇旋转门(10)定滑轮(58)相应位置安设有导向轮(61)，其轮轴(59)一端分别伸入功能舱(4)上下轮轴座(60)内，轮轴座(60)内设有轴承(62)；钢索(63)通过索扣(64)固定在滑轮凹槽(65)中，并通过相应定滑轮(58)和导向轮(61)之滑轮凹槽(65)约束一直延伸到安设在功能舱(4)竖向两侧壁的双向转向油缸活塞杆(49＇＇)两端双耳(66)内的定滑轮(58)上，同样用索扣(64)锁定牢固,形成上下关联驱动机构；为防止各滑轮钢索(63)相碰,旋转门(10)上下两端面安装定滑轮(58)的位置标高相应错开,钢索(63)在与双向转向油缸活塞杆(49＇＇)连接前,已依次通过契形锁瓣(68)锁定在多孔锚具(67)前端,多孔锚具(67)后端引出仅一根钢索(63)与双向转向油缸活塞杆(49＇＇)双耳(66)内定滑轮(58)连接；定滑轮(58)和导向轮(61)分别布置在钢索(63)的对应两侧，形成将钢索(63)嵌入对应滑轮凹槽(65)内的约束状态，有效防止钢索(63)在运行中脱轨所带来的中断运行故障。
10. 根据权利要求9所述的地下工程挤入装置，其特征在于：旋转门(10)需要关闭时，功能舱(4)其中一边的双向油缸甲(49)下端收缩，拉动与双耳(66)连接的钢索(63)沿收缩方向移动，于是通过牵动固定在旋转门(10)上端定滑轮(58)上的钢索(63)带动旋转门(10)沿移动方向绕上门轴座(11)和下门轴座(12)轴心产生旋转运动，同时，双向油缸甲(49)上端同步伸出，将原来被拉紧的钢索(63)同步放松，而且相对应的另一边双向油缸乙(49＇)亦同步做相反运动，即双向油缸乙(49＇)下端之双向转向油缸活塞杆(49＇＇)伸出放松钢索(63)，而上端双向转向油缸活塞杆(49＇＇)收缩拉紧钢索(63)，从相反方向拉动固定在旋转门(10)下端对应于上端另一侧的定滑轮(58)上的钢索(63)沿反向移动配合双向油缸甲(49)合力拉动旋转门(10)关闭；旋转门(10)需要开启时，将功能舱(4)两则壁双向油缸操控与上述运动程序相反，则旋转门(10)被拉动开启。

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