一种新型土压平衡盾构机及工作方法技术

本发明专利技术公开了一种新型土压平衡盾构机及工作方法，盾构机包括刀盘、前盾、中盾、人闸、盾尾、拼装机、主驱动和螺旋输送机，前盾与中盾之间设置前盾隔板，前盾内安装中间隔板将前盾空间划分为两个部分，前方为泥土舱，后方为气垫舱；中间隔板下部未闭合；刀盘通过支撑臂与主驱动的大齿圈连接；前盾隔板上布置有第一闸门、进气口和溢气口，人闸上设置第二闸门；中间隔板上设置有通道门和被动搅拌棒；刀盘后方安装主动搅拌棒；第一闸门设置在前盾隔板的上部，前盾隔板的下部设置有运渣口。本发明专利技术设置了泥土舱和气垫舱，发挥了泥水平衡盾构的优点。本发明专利技术还设置了搅拌棒，通过搅拌棒对进入盾构机泥土舱的渣土进行搅拌，进一步增加了渣土的流塑性。

A new type of EPB shield machine and its working method

The invention discloses a new earth pressure balance shield machine and its working method. The shield machine comprises a cutter head, a front shield, a middle shield, a gate, a tail shield, a assembling machine, a main drive and a screw conveyor. A front shield partition board is arranged between the front shield and the middle shield. The front shield space is divided into two parts by installing the middle partition board in the front shield, the front is a mud tank and the rear is an air cushion tank; the lower part of the middle partition board is not closed ; the cutterhead is connected with the main drive gear ring by the support arm; the first gate, air inlet and overflow port are arranged on the front shield diaphragm, and the second gate is arranged on the man gate; the passage gate and passive mixing rod are arranged on the middle diaphragm; the active mixing rod is installed behind the cutterhead; the first gate is arranged on the upper part of the front shield diaphragm, and the lower part of the front shield diaphragm is provided with the slag conveying port. The invention is provided with a mud chamber and an air cushion chamber, which play the advantages of a mud water balance shield. The invention also provides a mixing rod, through which the residual soil entering the soil cabin of the shield machine is stirred, further increasing the flow plasticity of the residual soil.

【技术实现步骤摘要】
一种新型土压平衡盾构机及工作方法
本专利技术涉及土压平衡盾构机，特别涉及一种土压平衡盾构与泥水平衡盾构优点相结合的新型土压平衡盾构机及工作方法。
技术介绍
现今盾构施工主要采用土压平衡盾构和泥水平衡盾构。采用土压平衡盾构施工优点是工作井占地小、设备成本和施工成本低、施工进度快等；缺点是土舱压力控制精准度不高，有时施工过后地表沉降大，地层水丰富时容易造成喷涌，导致盾构无法正常掘进等。因此，土压平衡盾构一般用于中小直径的、地下水不太丰富的、地表沉降要求一般的隧道施工中。地铁施工中大都采用土压平衡盾构。采用泥水平衡盾构施工优点是其土舱压力采用气压控制，压力控制精准，施工中地表沉降小，由于土舱与泥浆管连接不会造成喷涌等；缺点是工作井上泥水分离系统占地面积大、盾构设备成本高、施工用电量大、施工进度受泥浆分离系统能力高低影响等。因此，泥水平衡盾构一般用于大中直径的、地下水丰富的、地表沉降要求非常高的隧道施工中。大直径盾构、下穿江河施工中大都采用泥水平衡盾构。但现今城市隧道施工地表及穿越重要建(构)筑物沉降要求越来越高，大直径盾构越来越多地应用于城市隧道，但泥水平衡盾构施工又无法在城市中找到合适面积的工作井施工场地。这就迫切需要设计一种盾构机(既有土压平衡盾构工作井占地面积小、施工进度快、施工成本低，又有泥水平衡盾构土舱压力控制精准、地表及建筑物沉降小的优点)来适用于要求越来越高的城市隧道施工。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新型土压平衡盾构及工作方法，设置泥土舱和气垫舱，并通过搅拌棒搅拌，综合了现今土压平衡盾构和泥水平衡盾构的优点，适用于城市隧道施工。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种新型土压平衡盾构机，包括刀盘、前盾、中盾、人闸、盾尾、拼装机、主驱动和螺旋输送机，前盾与中盾之间设置前盾隔板，前盾内安装中间隔板将前盾空间划分为两个部分，前方为泥土舱，后方为气垫舱；中间隔板下部未闭合；刀盘通过支撑臂与主驱动的大齿圈连接；前盾隔板上布置有第一闸门、进气口和溢气口，人闸上设置第二闸门；中间隔板上设置有通道门和被动搅拌棒；刀盘后方安装主动搅拌棒；第一闸门设置在前盾隔板的上部，前盾隔板的下部设置有运渣口。作为优选方式，刀盘后方的上部设置两根搅拌棒，刀盘后方的下部设置两根搅拌棒；搅拌棒位于刀盘的中垂线上。作为优选方式，主动搅拌棒的位置和被动搅拌棒的位置错开布置。作为优选方式，螺旋输送机包括两节，分别是第一节螺旋输送机和第二节螺旋输送机；第一节螺旋输送机倾斜布置，第一节螺旋输送机的前部位于前盾隔板的运渣口处；第二节螺旋输送机水平布置。作为优选方式，拼装机用于拼装管片，在管片的前端设置推进油缸，推进油缸前部顶在前盾隔板上，后部顶在管片前端面上。作为优选方式，中间隔板上安装第一土压传感器。作为优选方式，前盾隔板上安装泥浆液位计。作为优选方式，前盾隔板上设置第二土压传感器，第二土压传感器设置在前盾隔板的下部。作为优选方式，前盾隔板上设置气压传感器。一种新型土压平衡盾构机的工作方法，包括：改良切削步骤：对刀盘前方掌子面喷射渣土改良材料，对刀盘上刀具切削下来的渣土进行改良；高压液压油带动液压马达及减速机旋转，进而带动主驱动的大齿圈旋转，最后刀盘旋转；刀盘上刀具切削前方原状土进入泥土舱和气垫舱下部空间；推进步骤：启动推进油缸，推进油缸支顶在管片前端面上向前推进；打开螺旋输送机闸门，启动第二节螺旋输送机和第一节螺旋输送机出渣，改良的渣土经运渣口、第一节螺旋输送机、第二节螺旋输送机、螺旋输送机闸门掉落到水平皮带上，经水平皮带运出；拼装步骤：当盾构机推进一段距离后，停止推进，采用管片拼装机将一环管片的多块管片按顺序拼装成一环。作为优选方式，在推进步骤中，为达到所需平衡压力，泥土舱充满改良的泥浆，气垫舱下部空间充填泥浆，气垫舱上部为有压气体；通过至少一个土压传感器测得的实际土压与理论平衡压力比较，当实际土压低于理论平衡压力时，加入有压气体，进气口进入气垫舱的气压值逐步调大；当实际土压等于理论平衡压力时，进气口进入气垫舱的气压值保持；当实际土压大于理论平衡压力时，溢气口打开，气垫舱放气，同时进气口进入气垫舱的气压值逐步调小，一旦实际土压等于理论平衡压力时，溢气口马上关闭。本专利技术的有益效果是：本专利技术在传统土压平衡盾构机的基础上进行改进，设置了泥土舱和气垫舱，发挥了泥水平衡盾构的优点。除此之外，本专利技术还设置了搅拌棒，通过搅拌棒对进入盾构机泥土舱的渣土进行搅拌，进一步增加了渣土的流塑性，使得土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结合更加合理，具有较大的推广前景。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为中间隔板的结构示意图；图3为前盾隔板的结构示意图；图中，1-刀盘，2-主动搅拌棒，3-前盾，4-泥土舱，5-通道门，6-气垫舱，7-第一闸门，8-中盾，9-人闸，10-铰接密封，11-推进油缸，12-第二闸门，13-盾尾，14-管片，15-拼装机，16-第一节螺旋输送机，17-第一环形驱动，18-球形铰接器，19-第二节螺旋输送机，20-第二环形驱动，21-螺旋输送机闸门，22-皮带，23-支撑臂，24-主驱动，25-液压马达及减速机，26-被动搅拌棒，27-第一土压传感器，28-中间隔板，29-溢气口，30-进气口，31-前盾隔板，32-第一泥浆液位计，33-第二泥浆液位计，34-第三泥浆液位计，35-运渣口，36-泥浆液位行程传感器，37-气压传感器，38-第二土压传感器。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。实施例一如图1和图2所示，一种新型土压平衡盾构机，包括刀盘1、前盾3、中盾8、人闸9、盾尾13、拼装机15、主驱动24和螺旋输送机，前盾3与中盾8之间设置前盾隔板31，前盾3内安装中间隔板28将前盾3空间划分为两个部分，前方为泥土舱4，后方为气垫舱6；中间隔板28下部未闭合；刀盘1通过支撑臂23与主驱动24的大齿圈连接；中盾3与盾尾13之间设置铰接密封10。前盾隔板31上布置有第一闸门7、进气口30和溢气口29，人闸9上设置第二闸门12；中间隔板28上设置有通道门5；第一闸门7设置在前盾隔板31的上部，前盾隔板31的下部设置有运渣口35。本专利技术对于传统的土压平衡盾构机进行结构上的改进，通过设置中间隔板28，形成泥土舱4和气垫舱6，结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型土压平衡盾构机，包括刀盘、前盾、中盾、人闸、盾尾、拼装机、主驱动和螺旋输送机，其特征在于：前盾与中盾之间设置前盾隔板，前盾内安装中间隔板将前盾空间划分为两个部分，前方为泥土舱，后方为气垫舱；中间隔板下部未闭合；刀盘通过支撑臂与主驱动的大齿圈连接；/n前盾隔板上布置有第一闸门、进气口和溢气口，人闸上设置第二闸门；中间隔板上设置有通道门和被动搅拌棒；刀盘后方安装主动搅拌棒；第一闸门设置在前盾隔板的上部，前盾隔板的下部设置有运渣口。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型土压平衡盾构机，包括刀盘、前盾、中盾、人闸、盾尾、拼装机、主驱动和螺旋输送机，其特征在于：前盾与中盾之间设置前盾隔板，前盾内安装中间隔板将前盾空间划分为两个部分，前方为泥土舱，后方为气垫舱；中间隔板下部未闭合；刀盘通过支撑臂与主驱动的大齿圈连接；
前盾隔板上布置有第一闸门、进气口和溢气口，人闸上设置第二闸门；中间隔板上设置有通道门和被动搅拌棒；刀盘后方安装主动搅拌棒；第一闸门设置在前盾隔板的上部，前盾隔板的下部设置有运渣口。


2.根据权利要求1所述的一种新型土压平衡盾构机，其特征在于：刀盘后方的上部设置两根搅拌棒，刀盘后方的下部设置两根搅拌棒；搅拌棒位于刀盘的中垂线上。


3.根据权利要求1或2任一所述的一种新型土压平衡盾构机，其特征在于：主动搅拌棒的位置和被动搅拌棒的位置错开布置。


4.根据权利要求1所述的一种新型土压平衡盾构机，其特征在于：螺旋输送机包括两节，分别是第一节螺旋输送机和第二节螺旋输送机；第一节螺旋输送机倾斜布置，第一节螺旋输送机的前部位于前盾隔板的运渣口处；第二节螺旋输送机水平布置。


5.根据权利要求1所述的一种新型土压平衡盾构机，其特征在于：拼装机用于拼装管片，在管片的前端设置推进油缸，推进油缸前部顶在前盾隔板上，后部顶在管片前端面上。


6.根据权利要求1所述的一种新型土压平衡盾构机，其特征在于：中间隔板上安装第一土压传感器。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国义，王婷雯，蒋宗全，王成，孟庆明，刘秀争，房师涛，
申请(专利权)人：中国电建集团铁路建设有限公司，西华大学，中电建成都建设投资有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11