一种自行破除洞门的盾构设备及出洞方法技术

本发明专利技术属于盾构施工技术领域，具体涉及一种自行破除洞门的盾构设备及出洞方法，解决了现有盾构机出洞时需人工进行地下连续墙的洞门破除，存在工序繁琐且易造成安全隐患的问题，包括盾构机和辅助设备，以及一种自行破除洞门的盾构设备出洞方法。本发明专利技术通过对盾构机刀盘进行改进，在刀盘靠近外缘位置均匀布设多个水钻，水钻利用刀盘的旋转为其提供洞门切割点位，将洞门位置的地下连续墙完整钻透，进一步利用洞门两侧的液压油缸将切割后的地下连续墙体顶紧运送到接收井内通过吊机吊出。

A kind of shield equipment and method for breaking holes

The invention belongs to the field of shield construction technology, and specifically relates to a shield machine and a method for breaking the tunnel door by itself. It solves the problem that the existing shield machine needs to break the tunnel door of the underground diaphragm wall manually when it leaves the tunnel. The process is tedious and easy to cause hidden safety hazards, including shield machine and auxiliary equipment, and a self-made shield machine. The method of removing holes in shield tunnel is eliminated. By improving the cutter head of the shield machine, the cutter head is evenly arranged with multiple water drills near the outer edge. The water drill provides the cutting point of the tunnel gate for the cutter by rotating the cutter head, drills through the diaphragm wall of the tunnel gate position completely, and further uses the hydraulic cylinders on both sides of the tunnel gate to tightly transport the cut diaphragm wall. The hoist is hoisted out into the receiving well.

【技术实现步骤摘要】
一种自行破除洞门的盾构设备及出洞方法
本专利技术属于盾构施工
，具体涉及一种自行破除洞门的盾构设备及出洞方法。
技术介绍
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制及测量等多门学科技术，而盾构法隧道建造施工方法需要做两个工作井作为盾构始发井和接收井，盾构机在工作井中完成始发和到达，在盾构机到达接收井处，常常设置有地下连续墙。盾构机出洞常采用油锤结合人工修凿的方法对地下连续墙的钢筋混凝土进行凿除，为保证洞门围护结构的稳定性，根据洞门面积将洞门分为若干块分别进行凿除，凿除时可按照从上到下，从左到右的顺序进行，首先用油锤将外层钢筋保护层混凝土破除，然后用乙炔切割机将钢筋切断，最后将内侧钢筋混凝土凿除，直至露出风化岩层为止。由上可见，如果使用常规方法进行洞门破除，会对地下连续墙及地下结构产生极大的扰动，不仅容易造成地下连续墙及洞体的坍塌，存在安全隐患，而且工序繁杂、费时费力。因此，专利技术一种能够自行破除洞门的盾构设备及出洞方法就显的极其重要。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有盾构机出洞时需人工进行地下连续墙的洞门破除，存在工序繁琐且易造成安全隐患的问题，提供了一种自行破除洞门的盾构设备及出洞方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种自行破除洞门的盾构设备，包括盾构机和辅助设备，盾构机的前盾后端设置有铺设供给装置、第一液压油缸、旋转电机和变速箱，铺设供给装置内部设置有控制器、水箱和水泵，旋转电机连接有变速箱，变速箱连接有刀盘，前盾设置有多个能够伸缩的水钻，多个水钻沿刀盘外圆周呈等角度布设,且水钻的轴向分别沿10～20°中的某一固定角向刀盘外倾斜设置，水钻后端连接有水钻电机，水钻电机后端连接有电动推杆；辅助装置包括设置在接收井顶部的吊机以及设置在接收井底部的第二液压油缸和接收基座，接收基座下部设置有轨道，第二液压油缸固定在接收井的远端。控制器包括变压模块、单片机、输出端、输入端、第一驱动模块、第一继电器、第二继电器、第一电磁阀、第二电磁阀、第二驱动模块、第三驱动模块和角位移传感器，其中单片机上端通过电源线与变压模块相连，变压模块连接有电源，单片机下端设置有输入端，输入端通过信号线分别连接有压力传感器和角位移传感器，单片机的两侧分别设置有第一输出端和第二输出端，第二输出端连接有第一驱动模块、第一继电器和第二继电器，第一输出端连接有第一电磁阀、第二电磁阀、第二驱动模块和第三驱动模块，其中第一驱动模块连接有旋转电机，第一继电器连接有水泵，第二继电器连接有电动推杆，第一电磁阀连接有第一液压油缸，第二电磁阀连接有第二液压油缸，第二驱动模块连接有水钻电机，第三驱动模块连接有吊机。控制器位于水箱的上方，水泵两端通过水管分别连接有水箱和水槽，水槽设置在前盾内部，水槽一端安装有喷头，喷头分别设置在水钻的钻头位置。旋转电机采用同步电动机，且通过信号线连接有角位移传感器，旋转电机通过自身转子连接有变速箱，该变速箱采用ZLY型硬齿面圆柱齿轮减速机。水钻电机采用1200W至1400W功率的异步电动机，该水钻电机通过第二驱动模块控制可以实现水钻的正、反转，同时水钻打孔过程中，水泵通过水管和水槽为水钻提供冷却液，且通过喷头喷到水钻的工作位置。压力传感器采用重载压力传感器，数量为两个，分别设置在第二液压油缸的活塞杆的外部端面上。水钻的数量为6个或8个或10个或12个中的任意一种。一种自行破除洞门的盾构设备出洞方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.确定盾构隧道线路轴线，预先挖掘始发井和接收井，盾构机从始发井出发，按照隧道线路轴线开始挖掘，同时沿路铺设管片；S2.在接收井内设置接收基座和轨道；S3.盾构机到达地下连续墙位置，进行出洞准备；S4.操作位于前盾的水钻使其同步伸出刀盘并与地下连续墙接触，此时调节第二液压油缸，使其液压伸缩杆向前顶紧地下连续墙，进而通过电动推杆的不断顶升实现对地下连续墙的钻孔，由于水钻轴向分别沿10～20°中的某一固定角向刀盘外倾斜设置，通孔所组成的圆周直径大于盾构机直径，且水钻一次钻孔同时完成的通孔数量与水钻个数相同；S5.钻孔完毕后，水钻通过电动推杆的控制回缩到原位置；进一步的，刀盘旋转一定的角度后重新固定；重复S4步骤，进行水钻的二次打孔，二次打孔须保证与已生成孔实现咬合；S6.重复步骤S5，直至若干次打孔后地下连续墙沿水钻通孔形成的断面断开为止，至此完成破除工作；S7.盾构机前进，通过第一液压油缸伸长，前盾将破除的地下连续墙顶紧，同时地下连续墙的背面通过第二液压油缸支撑，进一步通过第一液压油缸和第二液压油缸的配合，保持地下连续墙处于二者油缸的夹持作用下并沿轨道推送到接收井内吊机的下方；S8.在破除的地下连续墙上方安装吊环，将吊机的吊钩与吊环连接后，最终将破除的地下连续墙调离接收井。刀盘的旋转可按照顺时针或者逆时针中任意一种方向进行旋转，刀盘一次的旋转角度根据水钻的数量以及钻头直径进行角确定，保证刀盘每次旋转均可实现钻孔的连续咬合。本专利技术相比现有技术具有的特定技术特征及有益效果是：本专利技术通过对盾构机刀盘进行改进，在刀盘靠近外缘位均匀布设多个水钻，水钻利用刀盘的旋转为其提供洞门切割点位，将洞门位置的地下连续墙完整钻透，进一步利用洞门两侧的液压油缸将切割后的地下连续墙体顶紧运送到接收井内方便吊离的位置，最终通过吊机吊出。具体的：1.本专利技术的旋转电机的设置，性能稳定，寿命较长，便于精准控制前盾的旋转角度，提高设备的使用效率。2.本专利技术的轨道的设置，便于承受盾构机的重量，且有利于盾构机在接收井内的移动。3.本专利技术的水钻和水钻电机的设置，便于在离心力的作用下，水钻内的墙芯可以被甩出来，有利于水钻的连续运用，提高水钻的工作效率。4.本专利技术的压力传感器的设置，便于控制第一液压油缸与第二液压油缸之间的协调工作，使墙芯移动到吊机的下方，并通过墙芯上方安装的吊环将其勾出。附图说明图1是本专利技术盾构装置的结构示意图；图2是图1中前盾刀盘的示意图；图3是本专利技术前盾的内部结构示意图；图4是图1中的A-A的放大结构示意图；图5是图2中B-B的放大结构示意图；图6是本专利技术中线路的连接示意图；图7是本专利技术水钻相对于刀盘的布设实施例图；图8是图7的局部放大图。图中：1-铺设供给装置，2-控制器，201-变压模块，202-单片机，203-第一输出端，2031-第二输出端，204-输入端，205-第一驱动模块，206-第一继电器，207-第二继电器，208-第一电磁阀，209-第二电磁阀，2010-第二驱动模块，2011-第三驱动模块，2012-角位移传感器，3-水箱，4-水泵，5-水管，6-盾构机，7-第一液压油缸，8-管片，9-地下连续墙，10-旋转电机，11-变速箱，12-轴承，13-前盾，14-轨道，15-第二液压油缸，16-接收基座，17-墙芯，18-吊环，19-吊机，20-水钻，21-刀盘，22-保护钢套，23-压力传感器，24-水钻电机，25-水槽，26-喷头，27-电动推杆，28-接收井，29-实施例中采用的水钻，30-所钻通孔。具体实施方式参照图1～图6对专利技术进行进一步阐述，本专利技术提供一种自行破除洞门的盾构出洞方法，首先确定隧道线路轴线，在挖掘始发井和接收井本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自行破除洞门的盾构设备，包括盾构机（6）和辅助设备，其特征在于，盾构机（6）的前盾（3）后端设置有铺设供给装置（1）、第一液压油缸（7）、旋转电机（10）和变速箱（11），铺设供给装置（1）内部设置有控制器（2）、水箱（3）和水泵（4），旋转电机（10）连接有变速箱（11），变速箱（11）连接有刀盘（21），前盾（3）设置有多个能够伸缩的水钻（20），多个水钻（20）沿刀盘（21）外圆周呈等角度布设,且水钻（20）的轴向分别沿10～20°中的某一固定角向刀盘外倾斜设置，水钻（20）后端连接有水钻电机（24），水钻电机（24）后端连接有电动推杆（27）；辅助装置包括设置在接收井（28）顶部的吊机（19）以及设置在接收井（28）底部的第二液压油缸（15）和接收基座（16），接收基座（16）下部设置有轨道（14），第二液压油缸（15）固定在接收井（28）的远端。

【技术特征摘要】
1.一种自行破除洞门的盾构设备，包括盾构机（6）和辅助设备，其特征在于，盾构机（6）的前盾（3）后端设置有铺设供给装置（1）、第一液压油缸（7）、旋转电机（10）和变速箱（11），铺设供给装置（1）内部设置有控制器（2）、水箱（3）和水泵（4），旋转电机（10）连接有变速箱（11），变速箱（11）连接有刀盘（21），前盾（3）设置有多个能够伸缩的水钻（20），多个水钻（20）沿刀盘（21）外圆周呈等角度布设,且水钻（20）的轴向分别沿10～20°中的某一固定角向刀盘外倾斜设置，水钻（20）后端连接有水钻电机（24），水钻电机（24）后端连接有电动推杆（27）；辅助装置包括设置在接收井（28）顶部的吊机（19）以及设置在接收井（28）底部的第二液压油缸（15）和接收基座（16），接收基座（16）下部设置有轨道（14），第二液压油缸（15）固定在接收井（28）的远端。2.根据权利要求1所述的一种自行破除洞门的盾构设备，其特征在于，控制器（2）包括变压模块（201）、单片机（202）、输出端（203）、输入端（204）、第一驱动模块（205）、第一继电器（206）、第二继电器（207）、第一电磁阀（208）、第二电磁阀（209）、第二驱动模块（2010）、第三驱动模块（2011）和角位移传感器（2012），其中单片机（202）上端与变压模块（201）相连，变压模块（201）连接有电源，单片机（202）下端设置有输入端（204），输入端（204）通过信号线分别连接有压力传感器（23）和角位移传感器（2012），单片机（202）的两侧分别设置有第一输出端（203）和第二输出端（2031），第二输出端（2031）连接有第一驱动模块（205）、第一继电器（206）和第二继电器（207），第一输出端（203）连接有第一电磁阀（208）、第二电磁阀（209）、第二驱动模块（2010）和第三驱动模块（2011），其中第一驱动模块（205）连接有旋转电机（10），第一继电器（206）连接有水泵（4），第二继电器（207）连接有电动推杆（27），第一电磁阀（208）连接有第一液压油缸（7），第二电磁阀（209）连接有第二液压油缸，第二驱动模块（2010）连接有水钻电机（24），第三驱动模块（2011）连接有吊机（19）。3.根据权利要求2所述的一种自行破除洞门的盾构设备，其特征在于，控制器（2）位于水箱（3）的上方，水泵（4）两端通过水管（5）分别连接有水箱（3）和水槽（25），水槽（25）设置在前盾（13）内部，水槽（25）一端安装有喷头（26），喷头（26）分别设置在水钻（20）的钻头位置。4.根据权利要求3所述的一种自行破除洞门的盾构设备，其特征在于，旋转电机（10）采用同步电动机，且通过信号线连接有角位移传感器（2012），旋转电机（10）通过自身转子连接有变速箱（11），该...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏飞，张隽，李五红，王学军，李永军，
申请(专利权)人：中铁十二局集团有限公司，中铁十二局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14