一种超大矩形断面盾构顶管机制造技术

一种超大矩形断面盾构顶管机，包括刀盘装置、驱动系统、护盾结构、螺旋输送机和后配套系统，所述护盾结构的截面为矩形、上部起拱；护盾结构包括前盾、纠偏油缸、尾盾、可调节式铰接密封和出洞油缸；前盾支撑驱动系统，前盾和尾盾之间至少通过两组纠偏油缸连接，出洞油缸设置于尾盾后端。为了进一步改进本实用新型专利技术的结构，刀盘装置为组合式刀盘，能够保证掘进面与前盾的土压力平衡的效果，且对地层扰动小；驱动系统为独立驱动系统，能够根据地质情况实时调节扭矩。因此，本实用新型专利技术施工效率高，对底层扰动小，减少了地表沉降，提高施工的可靠性，提高了排渣效率，且整机拆装、操作和控制方便安全，设备造价低廉、经济实用。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于隧道施工设备
，尤其涉及一种盾构顶管设备。
技术介绍
盾构技术不用大量拆迁，不用开挖地面，地面上无噪音、无尘土、不扰民，而且全部采用自动化控制，工程进度较快，因此，是一种即可减少工程污染，又可大幅度节约工程投资的施工技术。其中，顶管机是一种采用盾构法的集机械、电子、液压、激光和控制等技术于一体的高度机械化和自动化的开挖衬砌成套设备。在郑州下穿中州大道机动车道隧道工程中，其施工地点位于黄河泛滥平原区，地表有道路，基床下为第四系冲积物，岩性以灰黄、浅黄色的粉土、粉质粘土、粉砂为主，厚度大，基岩埋深在拟建场地附近1300m左右。该地区地层岩性特征为：区内地层属华北地层区，根据钻孔资料揭露，新生界底板自西南向东北逐渐变深，沉积厚度增大，新生界由上第三系馆陶组、明化镇组和第四系更新世、全新世组成。该工程为国内首次超大矩形断面10.12m×7.27m的暗挖施工项目，没有类似施工案例可以参考；开挖断面大，掘进面受到推力不均匀的状态不易调节；覆土很浅，隧道最大埋深为4.2米，导致地表沉降不易控制；该工程中间为2个机动车道，两侧平行挖开两个非机动车道，每个车道开挖面横向净间距为0.5米，导致顶管掘进轴线精度控制难度很高。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术公开能够开挖超大矩形断面，产生地表沉降较小的，根据地质情况实时调节扭矩，可精密调向，整体拆装操作控制方便安全的一种超大矩形断面盾构顶管机。本技术采用如下的技术方案：一种超大矩形断面盾构顶管机，包括设置在前端的刀盘装置、相邻于刀盘装置后部的驱动系统、支撑整个设备的护盾结构、设置刀盘装置后部的螺旋输送机和后配套系统，其特征在于：所述护盾结构的截面为矩形，上部起拱；护盾结构包括前盾、纠偏油缸、尾盾、可调节式铰接密封和出洞油缸；前盾支撑驱动系统，至少两组纠偏油缸连接前盾和尾盾，出洞油缸设置于尾盾后端；其中，前盾分为前盾上部和前盾下部，尾盾分为尾盾上部和尾盾下部。所述刀盘装置是由六个辐条式小刀盘组成的组合式刀盘，六个辐条式小刀盘的驱动轴均相互平行；每个辐条式小刀盘包括五个主刀梁、设置在中心的中心鱼尾刀，组合式刀盘的正面设有切刀或超挖刀。所述组合式刀盘包括前部小刀盘和后部小刀盘，组成前部小刀盘的三个小刀盘呈倒品字形分布且在前同一平面上，组成后部小刀盘的三个小刀盘呈正品字形分布且在后同一平面上，此分布方式减少了开挖盲区，且能很好的保证掘进面与前盾的土压力平衡效果。所述驱动系统为独立驱动系统，包括六组独立驱动装置，分别与六个辐条式小刀盘采用花键连接，每组驱动装置旋转中心设计有回转接头。所述可调节式铰接密封包括两道密封，前一道密封为馒头型密封，后一道密封为双唇型密封，可提高其密封效果和使用寿命，减少了设备维护成本。所述前盾前端环截面呈锥形，前盾后端环截面呈箱型结构，前盾前端沿环周相应位置焊有盾体耐磨切刀，前盾后端外环箱型截面与尾盾前端内环截面采用可调节式铰接密封连接。所述前盾的上拱部位焊接有帽檐结构，帽檐结构与前盾上拱部位之间预留有单向阀注入触变泥浆的流动空间，帽檐后端分段间隔焊接有间隙垫板，便于触变泥浆均匀分散。所述的前盾上部和前盾下部采用法兰固定连接，法兰的侧翼沿周长围有翼缘板；前盾后端环截面的上部和下部之间固定连接有支撑杆，增加了护盾在推进作业时的刚度和强度，提高了纠偏功能的准确度；所述前盾上部和/或尾盾的上部设有隐藏式吊耳，吊装时，吊耳与前盾铰接，耳孔可连接吊具；当前盾推进工作时，该吊耳折叠隐藏于外环截面内，并用螺栓堵塞耳孔，便于前盾或尾盾运输和吊装。所述螺旋输送机为两台可实现土压平衡掘进模式的轴式输送机，排渣效率高，利于土压平衡的效果。本技术提供的一种超大矩形断面盾构顶管机，施工效率高，采用土压平衡原理进行掘进，对地层扰动小；在开挖矩形断面时能够很好调节掌子面与前盾的土压力平衡效果，有效地减少了地表沉降，拥有流畅的排渣能力；将原始渣土改良成拥有止水性、塑性、流动性的渣土，便于用螺旋输送机高效排渣，提高了排渣能力；且对配套设备要求低、操作控制方便安全，设备造价低廉、经济实用。附图说明图1为本技术的整体结构示意图。图2为本技术的刀盘装置的结构示意图。图3为本技术矩形矩形护盾的结构示意图。图4为本技术矩形护盾的可调节式铰接密封的结构示意图。图5为本技术矩形护盾的前盾帽檐结构示意图。图6为本技术矩形护盾的隐藏式吊耳的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，本技术所述一种超大矩形断面盾构顶管机，包括：刀盘装置1、独立驱动系统2、支撑整个设备的矩形护盾3、螺旋输送机4和后配套系统5。如图2所示，刀盘装置1为组合式刀盘，由六个辐条式小刀盘组成，其中前部小刀盘101的三个辐条式小刀盘呈倒品字形分布在前同一平面上，后部小刀盘102的三个辐条式小刀盘呈正品字形分布在后同一平面上，从而使切削面积相互交叉重叠分布。每个辐条式小刀盘结构主要由五个主刀梁、设置在中心的中心鱼尾刀104组成，组合式刀盘的正面设有切刀105。每个辐条式小刀盘的后部有若干个主动搅拌棒103，且后部小刀盘102安装的主动搅拌棒103的数量比前部小刀盘101多，这种结构使搅拌区域最大化，利于渣土输送的流畅，便于控制地表沉降。此外，独立驱动系统2包括六组独立驱动装置，每个辐条式小刀盘后面花键连接有一组独立驱动装置，该设置可实现单一驱动装置正反转开挖作业，也可实现六组驱动装置联动开挖作业，同时在每组驱动装置旋转中心设计有回转接头，渣土改良所用的泡沫、膨润土、水均可通过回转接头注入到土仓内。如图3、4、5和6所示，本技术的矩形护盾3为整个设备的主体结构，截面为矩形，上部起拱，即左面、右面和下面为直线，上面为弧形。矩形护盾3包括前盾、纠偏油缸310、尾盾、土仓313、可调节式铰接密封308和出洞油缸309。前盾分为前盾上部301和前盾下部302，尾盾分为尾盾上部306和尾盾下部312。前盾与尾盾之间至少通过两组纠偏油缸310铰接，并利用可调节式铰接密封308来防止土体的水或浆液内渗。在尾盾上部306内侧设有出洞油缸309，能够使主机的尾盾在进入接受井后与矩形管节实现主动分离，使施工更加安全可靠。可调节式铰接密封308包括两道密封，前一道密封为馒头型密封3081，后一道密封为双唇型密封3082，两种密封均与前盾后端3015的光洁面紧贴，基础支撑部分为尾盾前端3061，正常情况下双唇密封3082起主要的密封作用，尤其是在最大纠偏角度下，唇口仍能够压紧箱体，防止浆液内渗，当双唇密封3082长期工作磨损失效后，通过调节装置3083，压紧压块，来调节馒头密封3081的高度，延长密封的使用寿命。前盾前端的环截面呈锥形，该部分前盾上部301和前盾下部302采用加强型法兰303固定连接，且该法兰侧翼焊接有翼缘板构成类工字钢结构；前盾后端3015环截面为箱型结构，该部分连接前盾上部301和前盾下部302本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超大矩形断面盾构顶管机，包括设置在前端的刀盘装置、相邻于刀盘装置后部的驱动系统、支撑整个设备的护盾结构、设置刀盘装置后部的螺旋输送机和后配套系统，其特征在于：所述护盾结构的截面为矩形、上部起拱；护盾结构包括前盾、纠偏油缸、尾盾、可调节式铰接密封和出洞油缸；前盾支撑驱动系统，前盾和尾盾之间至少通过两组纠偏油缸连接，出洞油缸设置于尾盾后端；其中，前盾分为前盾上部和前盾下部，尾盾分为尾盾上部和尾盾下部。

【技术特征摘要】
1.一种超大矩形断面盾构顶管机，包括设置在前端的刀盘装置、相邻于刀盘装置后部的驱动系统、支撑整个设备的护盾结构、设置刀盘装置后部的螺旋输送机和后配套系统，其特征在于：所述护盾结构的截面为矩形、上部起拱；护盾结构包括前盾、纠偏油缸、尾盾、可调节式铰接密封和出洞油缸；前盾支撑驱动系统，前盾和尾盾之间至少通过两组纠偏油缸连接，出洞油缸设置于尾盾后端；其中，前盾分为前盾上部和前盾下部，尾盾分为尾盾上部和尾盾下部。
2.根据权利要求1所述的一种超大矩形断面盾构顶管机，其特征在于：所述刀盘装置是由六个辐条式小刀盘组成的组合式刀盘，六个辐条式小刀盘的驱动轴之间相互平行；每个辐条式小刀盘包括五个主刀梁、设置在中心的中心鱼尾刀，组合式刀盘的正面和护盾盾体前端的切口周边方向上设置有切刀或超挖刀。
3.根据权利要求2所述的一种超大矩形断面盾构顶管机，其特征在于：所述的组合式刀盘分为前部小刀盘和后部小刀盘，组成前部小刀盘的三个辐条式小刀盘呈倒品字形分布且在前同一平面上，组成后部小刀盘的三个辐条式小刀盘呈正品字形分布且在后同一平面上。
4.根据权利要求2或3所述的一种超大矩形断面盾构顶管机，其特征在于：所述六个辐条式小刀盘背面安装有若干个主动搅拌棒，且后部小刀盘安装主动搅拌棒的数量比前部小刀盘多。
5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建斌，范磊，贾连辉，卓兴建，董艳萍，王小涛，龚廷民，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41