專利名稱：一種盾構(gòu)機(jī)及其前盾系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道及地下工程領(lǐng)域，具體地說，涉及一種盾構(gòu)機(jī)及其前盾系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
盾構(gòu)機(jī)(全名盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī))是一種專門用于隧道掘進(jìn)的工程機(jī)械，其已被證明為是一種經(jīng)濟(jì)高效的隧道施工機(jī)械，被廣泛應(yīng)用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程中。目前國內(nèi)外使用的盾構(gòu)機(jī)中，以土壓平衡盾構(gòu)機(jī)和泥水平衡盾構(gòu)機(jī)為主。此類盾構(gòu)機(jī)在前盾前端設(shè)置刀盤，并在刀盤上安裝若干刀具，通過刀盤的旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)對土體的挖掘。此外，為了建立開挖面的壓力平衡，需要在刀盤后面設(shè)置承壓隔板并形成土倉或泥水倉，通過土料或泥漿實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)整。上述盾構(gòu)機(jī)在粘土地層工作時(shí)，極易在刀盤中心形成泥餅，該泥餅將刀盤抱死從而導(dǎo)致施工困難、掘進(jìn)效率降低。另外，刀盤的旋轉(zhuǎn)也容易帶動盾體的滾動，從而影響施工作業(yè)的穩(wěn)定性。而且，對于砂卵石地層而言，刀具與刀盤基體磨損嚴(yán)重，需要頻繁帶壓進(jìn)艙作業(yè) (通常操作人員需要帶壓進(jìn)艙換刀或處理大塊徑孤石礫石)，大塊徑孤石礫石還會封堵出碴口。尤其當(dāng)?shù)貙雍罅?大于300mm)，甚至超大粒徑(大于500mm)的礫石或孤石時(shí)， 常需要開挖小導(dǎo)洞或挖豎井將障礙石取出，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。此外，通過泥漿或土料難以在砂卵石地層建立開挖面的壓力平衡，容易導(dǎo)致地面沉降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹛鹿省?br>
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，該前盾系統(tǒng)避免了刀盤結(jié)泥餅、盾體滾動問題，可以直接處理開挖面的大塊徑卵礫石， 可廣泛適用于多種地層尤其是無水砂卵石地層的隧道掘進(jìn)施工。本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，包括前盾盾體，所述前盾盾體具有筒狀結(jié)構(gòu)；挖掘裝置，所述挖掘裝置設(shè)置于盾構(gòu)機(jī)的固定部件上，所述挖掘裝置的頭部用于對開挖面的不同作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行多動作挖掘作業(yè)；輸送機(jī)，用于排出挖掘裝置的頭部挖出的渣土，所述輸送機(jī)的第一端設(shè)置于挖掘裝置下方，所述輸送機(jī)的第二端設(shè)置于第一端后方；隔板，所述挖掘裝置的頭部及輸送機(jī)的第一端位于所述隔板的前方，所述輸送機(jī)的第二端位于所述隔板的后方，所述隔板上設(shè)置有可開合的密封門。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述挖掘裝置上設(shè)置有伸縮機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的一種或幾種，使得挖掘裝置的頭部相對于盾構(gòu)機(jī)的固定部件進(jìn)行回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅作業(yè)中的一種或幾種。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述隔板上設(shè)置有調(diào)節(jié)隔板前方壓力的調(diào)壓裝置，所述調(diào)壓裝置為氣壓裝置，所述氣壓裝置向所述隔板前方注入氣體。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述挖掘裝置的頭部設(shè)置截齒掘削頭、鏟斗或破碎錘。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)還包括扒渣裝置，所述扒渣裝置設(shè)置于隔板前方，用于將挖掘裝置的頭部挖出的渣土推送至輸送機(jī)的第一端。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述扒渣裝置為鏟斗，該鏟斗上設(shè)置有仰俯角調(diào)整機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)和側(cè)擺機(jī)構(gòu)中的一種或幾種，使得鏟斗進(jìn)行仰俯角調(diào)整、變幅、平移和側(cè)擺作業(yè)中的一種或幾種。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，在所述前盾盾體的上部筒體周向設(shè)置有支撐前檐，所述支撐前檐為片狀結(jié)構(gòu)，相對于所述前盾盾體可伸縮移動，在所述支撐前檐上還設(shè)置有可擺動的活動擋板，所述活動擋板完全擺出后，相對于支撐前檐豎向設(shè)置，所述活動擋板的前側(cè)表面還設(shè)置有彈性板。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，在所述支撐前檐的多個(gè)軸向位置設(shè)置有鉸接支座，所述活動擋板可拆卸地設(shè)置在不同的鉸接支座上。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述活動擋板包括獨(dú)立的矩形擋板和三角形擋板。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種盾構(gòu)機(jī)，該盾構(gòu)機(jī)包括前述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述盾構(gòu)機(jī)的其中一個(gè)盾體外周還設(shè)置有超前注漿孔，用于對開挖面前方和/或前上方土體進(jìn)行超前加固。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述盾構(gòu)機(jī)的其中一個(gè)盾體外周還設(shè)置有緊急密封， 用于防止同步注漿漿液侵入開挖面。本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)及其前盾系統(tǒng)，通過鏟斗、截齒掘削頭或破碎錘等對開挖面進(jìn)行多動作挖掘作業(yè)，并不依賴于刀盤的旋轉(zhuǎn)作業(yè)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明避免了刀盤結(jié)泥餅、盾體滾動、渣土改良處理、帶壓進(jìn)艙換刀等問題；此外，本發(fā)明可以通過鏟斗、截齒掘削頭或破碎錘對開挖面的大塊徑卵礫石進(jìn)行直接處理，不必采用開挖小導(dǎo)洞或挖豎井的方式取出障礙石，提高了施工進(jìn)度；而且，本發(fā)明可以通過隔板上的氣壓裝置向隔板前方注入氣體，能夠有效地建立開挖面的平衡，防止地面沉降和坍塌事故的產(chǎn)生；另外，相對于刀盤單一旋轉(zhuǎn)作業(yè)挖掘的圓形隧道，本發(fā)明還可以根據(jù)隧道用途實(shí)現(xiàn)方形、拱形等其它多種不同截面的仿形開挖；同時(shí)，本發(fā)明還具有制造及施工成本低、節(jié)能高效等優(yōu)點(diǎn)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的盾構(gòu)機(jī)前盾前端的結(jié)構(gòu)圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的盾構(gòu)機(jī)前盾前端的結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的支撐前檐和活動擋板的布局示意圖；圖6是本發(fā)明又一實(shí)施例的盾構(gòu)機(jī)前盾前端的結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明又一實(shí)施例的盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1所示是本發(fā)明一實(shí)施例的盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，該圖中盾構(gòu)機(jī)包括前盾盾體la、 中盾盾體Ib和尾盾盾體lc。應(yīng)當(dāng)清楚，盾構(gòu)機(jī)的前方指的是向開挖面掘進(jìn)的方向。各盾體為筒狀結(jié)構(gòu)，可以對已挖掘但還未襯砌的隧道段起臨時(shí)支撐作用，各盾體還用于承受周圍土層的壓力。在各盾體的掩護(hù)下，盾構(gòu)機(jī)的挖掘、排土、襯砌等作業(yè)得以順利進(jìn)行。前盾盾體Ia與中盾盾體Ib之間可以采用螺栓連接，中盾盾體Ib與尾盾盾體Ic 之間通過鉸接油缸7連接，鉸接油缸7可以實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的曲線推進(jìn)。此外，還可以在中盾盾體Ib和尾盾盾體Ic之間采用鉸接密封8，以保證盾體內(nèi)部與土層之間的隔離。在尾盾盾體 Ic內(nèi)設(shè)置有H型支撐9，該H型支撐9至少安裝管片拼裝機(jī)的行走梁11，尾盾盾體Ic末端的內(nèi)壁設(shè)置有密封刷12 (圖中所示為三道密封刷)。在管片安裝機(jī)10將隧道周向方向的管片襯砌完成以后，推進(jìn)油缸13通過頂推已拼裝好的隧道管片推動盾構(gòu)機(jī)各盾體前進(jìn)。在推進(jìn)時(shí)，通過盾尾密封注脂管路向密封刷12與管片表面形成的空腔中注入油脂，起到密封作用。此外，在推進(jìn)過程中，還可以進(jìn)行注漿作業(yè)。上述僅對本發(fā)明一實(shí)施例的中盾盾體Ib和尾盾盾體Ic進(jìn)行了說明。應(yīng)當(dāng)清楚， 在對盾構(gòu)機(jī)的盾體進(jìn)行各種改制時(shí)(比如省略中盾盾體lb，僅包括前盾盾體Ia和尾盾盾體 Ic)，各改制后的盾構(gòu)機(jī)仍然可以適用于本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，本發(fā)明并不受限于此。如圖1和圖2的實(shí)施例所示，本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)至少包括前盾盾體la、挖掘裝置、輸送機(jī)3及隔板4。本發(fā)明的前盾盾體Ia具有筒狀結(jié)構(gòu)，其截面除了圓形外，還可以根據(jù)隧道用途實(shí)現(xiàn)方形、拱形等其它多種不同截面。挖掘裝置設(shè)置于盾構(gòu)機(jī)的固定部件上，該挖掘裝置的頭部20用于對開挖面的不同作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行多動作挖掘作業(yè)。挖掘裝置可以設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)的多個(gè)固定部件上，如H型支撐9或其它支撐結(jié)構(gòu)上。優(yōu)選地，如圖1和圖2所示，挖掘裝置設(shè)置在隔板4上，相應(yīng)地可以在隔板4上設(shè)置增強(qiáng)部件，以保證其能夠穩(wěn)定地支撐挖掘裝置。與現(xiàn)有技術(shù)作為挖掘裝置的刀盤的單一作業(yè)面和單一旋轉(zhuǎn)動作相比，本發(fā)明的挖掘裝置的作業(yè)方式更加靈活多變，能夠適應(yīng)多種不同地層的挖掘需要。挖掘裝置的頭部20 可以設(shè)置截齒掘削頭(如圖1所示)、鏟斗(如圖2所示)或破碎錘。截齒掘削頭的結(jié)構(gòu)及工作原理可以參考采掘機(jī)械如掘進(jìn)機(jī)的刀具，鏟斗和破碎錘可以參考挖掘機(jī)的工作裝置。相對于開挖面而言，本發(fā)明的挖掘裝置的頭部20的作用面極小，因此需要實(shí)現(xiàn)對開挖面的不同作業(yè)點(diǎn)的挖掘作業(yè)，如對土體自上而下、從中間向兩側(cè)進(jìn)行分層逐級開挖。與此同時(shí)，還可以不斷地調(diào)整挖掘裝置頭部20的動作，如實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、側(cè)移等，以保證挖掘裝置的頭部20能夠?qū)φ麄€(gè)開挖面的所有區(qū)域進(jìn)行多動作挖掘作業(yè)。作為一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選本發(fā)明的挖掘裝置上設(shè)置有伸縮機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的一種或幾種，從而使得挖掘裝置的頭部20相對于盾構(gòu)機(jī)的固定部件進(jìn)行回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅作業(yè)中的一種或幾種。相應(yīng)地，可以在挖掘裝置上設(shè)置固定臂、活動臂、伸縮油缸21、變幅油缸22或回轉(zhuǎn)支承 23等結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)上述功能。其中回轉(zhuǎn)支承23既可以選擇水平回轉(zhuǎn)，也可以選擇縱向回轉(zhuǎn)， 本發(fā)明并不受限于此。此外，伸縮油缸21、變幅油缸22也可以設(shè)置在多種方位上，均能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果。如圖2所示，對于作為挖掘裝置頭部20的鏟斗而言，還可以設(shè)置鏟斗調(diào)整油缸對，從而調(diào)整鏟斗的抓取動作。輸送機(jī)3用于排出挖掘裝置的頭部20挖出的渣土，該輸送機(jī)3的第一端設(shè)置于挖掘裝置下方，第二端設(shè)置于第一端后方。挖出的渣土下落并堆積在輸送機(jī)3的第一端，并在輸送機(jī)3的輸送作用下被運(yùn)送到輸送機(jī)3的第二端，在輸送機(jī)3的第二端可以設(shè)置皮帶輸送機(jī)，以便于將渣土運(yùn)送至隧道外部。該輸送機(jī)3可以為螺旋輸送機(jī)(如圖1或圖2所示) 或刮板輸送機(jī)(如圖7所示)，或者其它的吸取式排送裝置。此外，為了便于輸送機(jī)3的第一端對渣土的吸入，優(yōu)選在隔板4前方還設(shè)置有扒渣裝置30，該扒渣裝置30可以用于將挖掘裝置的頭部20挖出的渣土推送至輸送機(jī)3的第一端。該扒渣裝置30可以采用鏟斗(如圖3所示)或多爪轉(zhuǎn)盤(如圖4所示)等結(jié)構(gòu)。鏟斗的結(jié)構(gòu)可以參考挖掘機(jī)的工作裝置，其通過鏟斗的耙取動作將渣土推送至輸送機(jī)3。該鏟斗可以進(jìn)行多動作作業(yè)，如實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、側(cè)移等。作為一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選鏟斗上設(shè)置有仰俯角調(diào)整機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)和側(cè)擺機(jī)構(gòu)中的一種或幾種，使得鏟斗進(jìn)行仰俯角調(diào)整、變幅、平移和側(cè)擺作業(yè)中的一種或幾種。相應(yīng)地，可以通過設(shè)置俯仰角調(diào)整油缸、變幅油缸、平移導(dǎo)軌和側(cè)擺油缸等結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)上述功能。多爪轉(zhuǎn)盤為旋轉(zhuǎn)式葉片結(jié)構(gòu)，其通過葉片的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行渣土推送，優(yōu)選采用圖4所示的兩個(gè)多爪轉(zhuǎn)盤進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，輸送機(jī)3的第一端可以位于兩個(gè)多爪轉(zhuǎn)盤中間。挖掘裝置的頭部20及輸送機(jī)3的第一端位于隔板4的前方，輸送機(jī)3的第二端位于隔板4的后方，隔板4上設(shè)置有可開合的密封門40。輸送機(jī)3的第一端和第二端位于隔板4前后兩邊。在挖掘裝置安裝在H型支撐9上時(shí)，挖掘裝置的伸縮機(jī)構(gòu)或變幅機(jī)構(gòu)穿過該隔板4。優(yōu)選地，可以將挖掘裝置設(shè)置在隔板4上，此時(shí)，挖掘裝置的頭部20、伸縮機(jī)構(gòu)、 變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等均可以位于輸送機(jī)3第二端的前方。優(yōu)選隔板4上還設(shè)置有調(diào)節(jié)隔板4前方壓力的調(diào)壓裝置，該調(diào)壓裝置為氣壓裝置，該氣壓裝置向隔板4前方注入氣體，該氣體可以是壓縮空氣等其它氣體。由于在砂卵石地層中，砂卵石之間的空隙較大，采用本發(fā)明的氣壓裝置相對于現(xiàn)有技術(shù)而言能夠建立更加穩(wěn)定的開挖面平衡。此外，還可以在隔板4上設(shè)置可開合的密封門40，打開該密封門40后，操作人員可以進(jìn)入隔板4前方，進(jìn)行挖掘裝置或輸送機(jī)3等的維修和更換，也可以對開挖面障礙物進(jìn)行人工干涉。在一個(gè)工作狀況下，該密封門40可以打開，隔板4兩端壓力相同；在有可能出現(xiàn)地面沉降等工況時(shí)，將該密封門40進(jìn)行關(guān)閉，同時(shí)通過氣壓裝置注入氣體，從而保證開挖面的壓力平衡，防止進(jìn)一步的坍塌事故的發(fā)生。本發(fā)明可以在正常挖掘時(shí)，保持密封門40 為常開狀態(tài)。在施工過程中，為了減少避免落石及土體坍塌，本發(fā)明還在前盾盾體Ia的上部筒體周向設(shè)置有支撐前檐5，該支撐前檐5為片狀結(jié)構(gòu)，相對于前盾盾體Ia可伸縮移動。支撐前檐5可以設(shè)置在前盾盾體的筒體外壁，也可以設(shè)置在筒體內(nèi)壁，本發(fā)明并不受限于此，優(yōu)選后者。相應(yīng)地，如圖1和圖2所示，在前盾盾體Ia和支撐前檐5之間設(shè)置有支撐前檐伸縮油缸51。在該支撐前檐5上可以設(shè)置有插刀50，該插刀50可以預(yù)先伸出并插入到前方開挖面土體中，從而在挖掘作業(yè)中，支撐掌子面和上方拱頂土體，避免落石及土體坍塌。支撐前檐5整體形成類似于“帽檐”的結(jié)構(gòu)。此外，為了進(jìn)一步提高支護(hù)效率，在支撐前檐5上還設(shè)置有可擺動的活動擋板6， 該活動擋板6完全擺出后，相對于支撐前檐5豎向設(shè)置。相應(yīng)地，在支撐前檐5和活動擋板 6之間設(shè)置有擋板張合油缸61。為了適應(yīng)不同地層的支護(hù)要求，優(yōu)選在本發(fā)明的支撐前檐5的多個(gè)軸向位置設(shè)置有鉸接支座，活動擋板6可拆卸地設(shè)置在不同的鉸接支座上。對于圖5所示的實(shí)施例而言， 在支撐前檐5上設(shè)置了兩個(gè)鉸接支座A和B。 對于軟弱地層，活動擋板6可以設(shè)置在離支撐前檐5前端較遠(yuǎn)的鉸接支座B上。支護(hù)過程中，在支撐前檐伸縮油缸51的推動下，支撐前檐5插入土層至鉸接支座B處，然后通過挖掘裝置的頭部20預(yù)先挖掘出相應(yīng)空間，以供活動擋板6擺出并豎立支護(hù)前端土層。對于自穩(wěn)定性較好的地層，活動擋板6可以設(shè)置在離支撐前檐5前端較近的鉸接支座A上。支護(hù)過程中，可以先通過挖掘裝置的頭部20松動土層，然后再將支撐前檐5插入土層。后續(xù)活動擋板6擺出的過程與前述相同。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明可以根據(jù)適應(yīng)多種土層的支護(hù)要求，提高盾構(gòu)機(jī)的挖掘作業(yè)適應(yīng)性。此外，如圖6所示所有活動擋板擺出后的示意圖，活動擋板6可以采用多個(gè)扇形板組合而成。優(yōu)選支撐前檐5和活動擋板6覆蓋前盾盾體Ia圓周方向上部90-160°范圍。作為一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的活動擋板6也可以是如圖7所示，包括獨(dú)立的矩形擋板和三角形擋板。在軟弱地層上，可以將矩形擋板擺出，挖掘裝置的頭部20可以從該矩形擋板支護(hù)區(qū)域至上而下沿半徑或直徑方向進(jìn)行一次開挖，從而明顯提高挖掘效率。本發(fā)明可以在挖掘裝置頭部20和矩形擋板之間進(jìn)行尺寸匹配。作為本發(fā)明的一種施工工法，可以先將所有的支撐前檐5伸出，然后逐次擺出活動擋板6。在擺出一個(gè)活動擋板6后，即可以對其支護(hù)區(qū)域至上而下進(jìn)行開挖作業(yè)。本發(fā)明可以先擺出最中間的活動擋板6，后擺出兩邊的活動擋板6。與此同時(shí)，還可以在活動擋板6的前側(cè)表面設(shè)置有彈性板61，在支護(hù)過程中，該彈性板61與前端開挖面接觸，以便于補(bǔ)償前端開挖面?zhèn)认蚋叨鹊牟黄秸?，提高支護(hù)穩(wěn)定性。 該彈性板61可以為橡膠板。除了上述盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種包括該盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)。 除了前述的中盾盾體lb、尾盾盾體lc、鉸接油缸7、鉸接密封8、H型支撐9、管片安裝機(jī)10、 行走梁11、密封刷12等可能的結(jié)構(gòu)外，本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)還可以包括超前注漿孔。超前注漿孔設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)的其中一個(gè)盾體外周，用于對開挖面前方和/或周圍土體進(jìn)行超前加固。 該超前注漿孔可以設(shè)置在盾體外周多個(gè)位置，為了結(jié)構(gòu)上的整體布局，優(yōu)選設(shè)置在中盾盾體Ib外周，可以通過插入小導(dǎo)管并注入漿液的形式對前方土層進(jìn)行超前加固，從而防止土層沉降或坍塌，以便于后續(xù)挖掘作業(yè)的順利進(jìn)行。優(yōu)選地，本發(fā)明在盾構(gòu)機(jī)的其中一個(gè)盾體外周還設(shè)置有如圖7所示的緊急密封14，該緊急密封14用于防止同步注漿漿液侵入開挖面。在盾構(gòu)機(jī)的管片安裝機(jī)10將管片安裝完成，在推進(jìn)過程中或推進(jìn)完成后，一般會在管片外周和土層之間進(jìn)行注漿，以提高管片和土層的凝固力。現(xiàn)有技術(shù)一般會設(shè)置止?jié){板15，以防止同步注漿漿液向前侵入。本發(fā)明在盾體外周還設(shè)置一個(gè)緊急密封14，避免了因止?jié){板15故障而引起的漿液侵入，從而可以起到雙重保護(hù)的作用。該緊急密封14可以設(shè)置在盾體外周多個(gè)位置，優(yōu)選設(shè)置在尾盾盾體Ic外周。該緊急密封14可以采用加壓橡膠和補(bǔ)強(qiáng)用鋼板結(jié)構(gòu)，在可能出現(xiàn)漿液侵入時(shí)， 向加壓橡膠中充入水或氣體等物質(zhì)，使其膨脹并將鋼板頂起，鋼板通過密封橡膠與土層密封接觸，從而阻擋漿液向前的流動。應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明也可以采用其它多種密封結(jié)構(gòu)作為緊急密封14，本發(fā)明并不受限于此。綜上所述，本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)及其前盾系統(tǒng)，通過鏟斗、截齒掘削頭或破碎錘等對開挖面進(jìn)行多動作挖掘作業(yè)，并不依賴于刀盤的旋轉(zhuǎn)作業(yè)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以避免以下缺陷1)避免刀盤結(jié)泥餅本發(fā)明挖掘裝置的頭部20可以進(jìn)行回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅等多種動作的施工，可以有效脫離依附在挖掘裝置頭部20的土料，不會產(chǎn)生因單一的旋轉(zhuǎn)作業(yè)方式而形成的泥餅。2)避免盾體滾動本發(fā)明可以從多個(gè)方位對大塊徑卵礫石進(jìn)行挖掘施工，挖掘裝置和土層之間的咬合力小，因此不易產(chǎn)生盾體滾動。3)避免渣土改良處理本發(fā)明的渣土無需改良即可以通過輸送機(jī)3直接排除，不需要像土壓平衡盾構(gòu)機(jī)和泥水平衡盾構(gòu)機(jī)一樣進(jìn)行渣土改良，避免了環(huán)境污染。4)避免帶壓進(jìn)艙作業(yè)本發(fā)明在一般工作狀況下，通過支撐前檐5和活動擋板6即可以穩(wěn)定開挖面，不需要對開挖面進(jìn)行增壓。操作人員在常壓下，即可以進(jìn)入隔板4前方進(jìn)行挖掘裝置或輸送機(jī)等的維修和更換。此外，與現(xiàn)有的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)和泥水平衡盾構(gòu)機(jī)相比，本發(fā)明還具有以下顯著的優(yōu)勢1)施工進(jìn)度快本發(fā)明可以通過鏟斗、截齒掘削頭或破碎錘對開挖面的大塊徑卵礫石進(jìn)行直接處理，不必采用開挖小導(dǎo)洞或挖豎井的方式取出障礙石，提高了施工進(jìn)度和掘進(jìn)效率。2)穩(wěn)定性強(qiáng)本發(fā)明可以通過隔板4上的氣壓裝置向隔板4前方注入氣體，能夠有效地建立開挖面的平衡，防止地面沉降和坍塌事故的產(chǎn)生。3)適應(yīng)性好相對于刀盤單一旋轉(zhuǎn)作業(yè)挖掘的圓形隧道，本發(fā)明還可以根據(jù)隧道用途實(shí)現(xiàn)方形、拱形等其它多種不同截面的仿形開挖(各盾體形狀需要根據(jù)隧道用途進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整)， 具有適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，本發(fā)明還具有制造及施工成本低、節(jié)能高效等優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明可廣泛適用于多種地層，并且對于圍巖自立性較好的無水地層，尤其是無水砂卵石地層具有極其重要的意義，其有益效果是顯而易見的。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精
神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，其特征在于，包括前盾盾體(Ia)，所述前盾盾體(Ia)具有筒狀結(jié)構(gòu)；挖掘裝置，所述挖掘裝置設(shè)置于盾構(gòu)機(jī)的固定部件上，所述挖掘裝置的頭部00)用于對開挖面的不同作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行多動作挖掘作業(yè)；輸送機(jī)(3)，用于排出挖掘裝置的頭部00)挖出的渣土，所述輸送機(jī)C3)的第一端設(shè)置于挖掘裝置下方，所述輸送機(jī)(3)的第二端設(shè)置于第一端后方；隔板G)，所述挖掘裝置的頭部OO)及輸送機(jī)C3)的第一端位于所述隔板(4)的前方， 所述輸送機(jī)(3)的第二端位于所述隔板的后方，所述隔板(4)上設(shè)置有可開合的密封門 ^))。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，其特征在于，所述挖掘裝置上設(shè)置有伸縮機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的一種或幾種，使得挖掘裝置的頭部OO)相對于盾構(gòu)機(jī)的固定部件進(jìn)行回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅作業(yè)中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，其特征在于，所述隔板(4)上設(shè)置有調(diào)節(jié)隔板(4)前方壓力的調(diào)壓裝置，所述調(diào)壓裝置為氣壓裝置，所述氣壓裝置向所述隔板(4)前方注入氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，其特征在于，所述挖掘裝置的頭部OO)設(shè)置截齒掘削頭、鏟斗或破碎錘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，其特征在于，所述盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)還包括扒渣裝置(30)，所述扒渣裝置(30)設(shè)置于隔板(4)前方，用于將挖掘裝置的頭部OO)挖出的渣土推送至輸送機(jī)(3)的第一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，其特征在于，所述扒渣裝置(30)為鏟斗，該鏟斗上設(shè)置有仰俯角調(diào)整機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)和側(cè)擺機(jī)構(gòu)中的一種或幾種，使得鏟斗進(jìn)行仰俯角調(diào)整、變幅、平移和側(cè)擺作業(yè)中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，其特征在于，在所述前盾盾體 (Ia)的上部筒體周向設(shè)置有支撐前檐(5)，所述支撐前檐(5)為片狀結(jié)構(gòu)，相對于所述前盾盾體(Ia)可伸縮移動，在所述支撐前檐( 上還設(shè)置有可擺動的活動擋板(6)，所述活動擋板(6)完全擺出后，相對于支撐前檐( 豎向設(shè)置，所述活動擋板(6)的前側(cè)表面還設(shè)置有彈性板(61)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，其特征在于，在所述支撐前檐(5)的多個(gè)軸向位置設(shè)置有鉸接支座，所述活動擋板(6)可拆卸地設(shè)置在不同的鉸接支座上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)，其特征在于，所述活動擋板(6)包括獨(dú)立的矩形擋板和三角形擋板。
10.一種盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述盾構(gòu)機(jī)包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的盾構(gòu)機(jī)前盾系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述盾構(gòu)機(jī)的其中一個(gè)盾體外周還設(shè)置有超前注漿孔，用于對開挖面前方和/或周圍土體進(jìn)行超前加固。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述盾構(gòu)機(jī)的其中一個(gè)盾體外周還設(shè)置有緊急密封(14)，用于防止同步注漿漿液侵入開挖面。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種盾構(gòu)機(jī)及其前盾系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括前盾盾體，所述前盾盾體具有筒狀結(jié)構(gòu)；挖掘裝置，所述挖掘裝置設(shè)置于盾構(gòu)機(jī)的固定部件上，所述挖掘裝置的頭部用于對開挖面的不同作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行多動作挖掘作業(yè)；輸送機(jī)，用于排出挖掘裝置的頭部挖出的渣土，所述輸送機(jī)的第一端設(shè)置于挖掘裝置下方，所述輸送機(jī)的第二端設(shè)置于第一端后方；隔板，所述挖掘裝置的頭部及輸送機(jī)的第一端位于所述隔板的前方，所述輸送機(jī)的第二端位于所述隔板的后方，所述隔板上設(shè)置有可開合的密封門。本發(fā)明可以避免刀盤結(jié)泥餅、盾體滾動、渣土改良處理及帶壓進(jìn)艙作業(yè)，具有施工進(jìn)度快、穩(wěn)定性強(qiáng)、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E21D9/08GK102305083SQ20111021892
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者楊琦 申請人:北京市三一重機(jī)有限公司