一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备制造技术

本申请公开一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，与现有技术相比，包括：设置于盾构机主体前端的内支撑组件；设置于所述内支撑组件上，用于挖开掌子面土体的开挖机组；设置于所述内支撑组件上，用于输送渣土的出渣机构；设置于所述内支撑组件上，用于拟合自由断面以及支护土体的外支护模块；用于立拱架的钢拱架拼装机，用于打锚杆的锚杆钻机，用于喷混的喷混桥，用于衬砌、养护作业的衬砌作业设备等。本申请提供的拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，相较于现有技术而言，外支护模块能够拟合出自由断面，设备重复利用率高，适应性广；集开挖、出渣、衬砌、养护等作业于一体，且能够有效降低施工成本，提高施工安全与施工效率。

A Kind of Complete Equipment of Self-propelled Shield Machine Fitting Free Section

【技术实现步骤摘要】
一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备
本申请涉及隧道施工装备
，更具体地说，尤其涉及一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备。
技术介绍
目前，在隧道施工领域中，采用盾构机对隧道进行掘进是尤为重要的一步。常见的隧道施工方法主要包括：矿山法施工以及马蹄形盾构法施工。矿山法施工机械简单，施工速度慢，施工作业环境差，且隧道容易坍塌造成人员安全事故。马蹄形盾构法施工一般需要预制管片衬砌，形成衬砌环，为盾构机提供推进的支反力，管片衬砌增加了施工成本，且受管片密封、管片拼装质量因素影响隧道存在漏浆、漏水等情况，隧道成型质量差。然而，马蹄形盾构法全断面刀盘开挖施工一般只适应软土地层且为单一开挖断面，当开挖断面变化之后，盾构机得重新设计制造，盾构机重复利用率差；当掌子面前方出现障碍物等障碍时，很难处理；且盾构机设备复杂，设备成本高；盾构机掘进时需要向开挖的渣土注入泡沫、膨润土等改良剂以改良渣土，排出来的渣土携带改良剂容易污染环境。因此，提供一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，可提高设备的重复利用率，增加设备的适应性，降低施工成本，效提高施工安全以及施工效率，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请提供一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，其能拟合自由断面，适应多种开挖断面，设备重复利用率高、适应性广，显著提高设备的重复利用率，增加设备的适应性，降低施工成本，提高施工效率以及施工安全。本申请提供的技术方案如下：一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，包括：设置于盾构机主体前端的内支撑组件；设置于内支撑组件上，用于挖开掌子面土体的开挖机组；设置于内支撑组件上，用于输送渣土的出渣机构；设置于内支撑组件上，用于拟合自由断面以及支护土体的外支护模块。进一步地，在本技术一种优选的方式中，外支护模块包括：设置于内支撑组件上弧段，且可伸缩的顶部插刀机构；设置于内支撑组件侧弧段，且可伸缩的侧部插刀机构；设置于内支撑组件下弧段，且可伸缩的底部插刀机构。更进一步地，外支护模块还包括水平设置于内支撑组件中部，且可伸缩的中部插刀机构；更进一步地，顶部插刀机构、侧部插刀机构、底部插刀机构按圆弧状曲线排列分布。进一步地，在本技术一种优选的方式中，顶部插刀机构包括：用于插入待挖掘土体的顶部插刀；设置于内支撑组件上，用于控制顶部插刀前后伸缩的顶部推进油缸；侧部插刀机构包括：用于插入待挖掘土体的侧部插刀；设置于内支撑组件上，用于控制侧部插刀前后伸缩的侧部推进油缸；底部插刀机构包括：用于插入待挖掘土体的底部插刀；设置于内支撑组件上，用于控制底部插刀前后伸缩的底部推进油缸；中部插刀机构包括：用于插入待挖掘土体的中部插刀；设置于内支撑组件上，用于控制中部插刀前后伸缩的中部推进油缸。进一步地，在本技术一种优选的方式中，顶部插刀的长度一致，底部插刀的长度一致；顶部插刀的长度大于底部插刀的长度；侧部插刀的长度介于顶部插刀的长度及底部插刀的长度之间；侧部插刀的长度沿顶部插刀机构的一侧到底部插刀机构的一侧递减；中部插刀的长度一致。进一步地，在本技术一种优选的方式中，拟合自由断面的自行式盾构机成套设备还包括：设置于内支撑组件上的挡土机构；挡土机构包括：用于阻挡松软土体坍塌的挡土板；用于推进挡土板的伸缩机构。进一步地，在本技术一种优选的方式中，拟合自由断面的自行式盾构机成套设备还包括：设置于内支撑组件后端，用于支撑土体的尾盾，尾盾通过伸缩油缸与内支撑组件连接。进一步地，在本技术一种优选的方式中，拟合自由断面的自行式盾构机成套设备还包括：设置于尾盾上，用于搭建拱架的钢拱架拼装机。进一步地，在本技术一种优选的方式中，拟合自由断面的自行式盾构机成套设备还包括：设置于尾盾后端用于打锚杆的锚杆钻机。进一步地，在本技术一种优选的方式中，拟合自由断面的自行式盾构机成套设备还包括：设置于锚杆钻机后端用于喷混的喷混桥。进一步地，在本技术一种优选的方式中，拟合自由断面的自行式盾构机成套设备还包括：设置于喷混桥后端的衬砌作业设备。此外，本申请还提供一种应用上述盾构机进行隧道施工的方法，具体包括如下步骤：步骤1：施工准备：在始发井内组装并调试盾构机，使其具备始发条件；步骤2：推出顶部、侧部及中部插刀模块：油缸伸出，依次推出顶部插刀、侧部插刀及中部插刀模块，形成支护前檐；步骤3：伸出挡土机构：开挖挡土机构前方土体，伸出挡板机构；步骤4：开挖出土：开挖机构开挖土体，开挖出的土体通过出渣机构运出；步骤5：推出底部插刀：开挖完成后推出底部插刀；步骤6：内支撑组件跟进：所有插刀上的油缸同步回缩，依靠插刀外壳和土层的摩擦力作为支反力，因为钢对土的摩擦系数大于钢对刚的摩擦系数，所以插刀与土层之间的摩擦力大于插刀和内支撑组件的摩擦力，拉动内支撑组件前移一个行程距离，来实现盾构机前进；步骤7：立拱、喷混、二衬：在开挖土体同时，拱架拼装机立拱、锚杆钻机打锚杆、喷混桥喷混凝土，对隧道断面形成初期支护，以及利用衬砌作业设备在离主机一定距离同时进行二次衬砌；步骤8：隧道成型：按上述步骤S1至S7循环作业，至掘进完成，隧道成型；步骤9：接收盾构机：可以不设置接收井，在预设位置拆卸，实现洞内拆卸回退施工。本技术提供的一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，与现有技术相比，包括：设置于盾构机主体前端的内支撑组件，内支撑组件上设置有用于挖开掌子面土体的开挖机组、用于输送渣土的出渣机构以及用于插入待挖掘土体且支撑挖掘区域土体的外支护模块。其中涉及的外支护模块可用于拟合自由断面以及支护土体，其能够针对不同的开挖断面拟合出多种断面，可使设备重复利用率高，适应性广；此外，本申请中通过外支护模块的设置，可对超前的开外面进行支撑，方便开挖机组对待开挖土体进行挖掘，极大程度上提高了施工安全性以及施工效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的拟合自由断面的自行式盾构机成套设备的整体示意图；图2为本技术实施例提供的顶部插刀机构或底部插刀机构或侧部插刀机构或中部插刀机构的细节示意图；图3为本技术实施例提供的平行开挖面插刀机构和挡土机构装配位置示意图；图4为本技术实施例提供的顶部、侧部、中部插刀机构伸出示意图；图5为本技术实施例提供的挡土机构伸出示意图；图6为本技术实施例提供的挡土机构伸出正面示意图；图7为本技术实施例提供的开挖土体及出渣示意图；图8为本技术实施例提供的底部插刀机构伸出示意图；图9为本技术实施例提供的内支撑组件跟进，主机前移示意图；图10为本技术实施例提供的立拱、喷混、二衬工序示意图。附图标记说明：外支护模块1；顶部插刀机构11；侧部插刀机构12；底部插刀机构13；中部插刀机构14；推进油缸15；顶部插刀111；顶部推进油缸112；侧部插刀121；侧部推进油缸122；底部插刀131；底部推进油缸132；中部插刀141；中部推进油缸142；内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，其特征在于，包括：设置于盾构机主体前端的内支撑组件；设置于所述内支撑组件上，用于挖开掌子面土体的开挖机组；设置于所述内支撑组件上，用于输送渣土的出渣机构；设置于所述内支撑组件上，用于拟合自由断面以及支护土体的外支护模块。

【技术特征摘要】
1.一种拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，其特征在于，包括：设置于盾构机主体前端的内支撑组件；设置于所述内支撑组件上，用于挖开掌子面土体的开挖机组；设置于所述内支撑组件上，用于输送渣土的出渣机构；设置于所述内支撑组件上，用于拟合自由断面以及支护土体的外支护模块。2.根据权利要求1所述的拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，其特征在于，所述外支护模块包括：设置于所述内支撑组件上弧段，且可伸缩的顶部插刀机构；设置于所述内支撑组件侧弧段，且可伸缩的侧部插刀机构；设置于所述内支撑组件下弧段，且可伸缩的底部插刀机构。3.根据权利要求2所述的拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，其特征在于，所述外支护模块还包括：水平设置于所述内支撑组件中部，且可伸缩的中部插刀机构。4.根据权利要求3所述的拟合自由断面的自行式盾构机成套设备，其特征在于，所述顶部插刀机构包括：用于插入待挖掘土体的顶部插刀；设置于所述内支撑组件上，用于控制所述顶部插刀前后伸缩的顶部推进油缸；所述侧部插刀机构包括：用于插入待挖掘土体的侧部插刀；设置于所述内支撑组件上，用于控制所述侧部插刀前后伸缩的侧部推进油缸；所述底部插刀机构包括：用于插入待挖掘土体的底部插刀；设置于所述内支撑组件上，用于控制所述底部插刀前后伸缩的底部推进油缸；所述中部插刀机构包括：用于插入待挖掘土体的中部插刀；设置于所述内支撑组件上，用于控制所述中部插刀前后伸缩的中部推进油缸。5.根据权利要求4所述的拟合自由...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，程永亮，彭正阳，刘学，闫文彪，刘任丰，张瑞临，陈亮，陈庆宾，张卫东，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43