拼装式可变径盾构机及其施工方法技术

本发明专利技术提供了一种拼装式可变径盾构机，其包括盾体、主驱动、可变径刀盘、推进装置、管片拼装系统、出渣系统；盾体包括小盾构盾体及盾体套壳，盾体套壳用以安装于小盾构盾体外周；可变径刀盘包括刀盘本体、扩挖刀装置及扩径组件；刀盘本体与主驱动连接；扩挖刀装置设置于所述刀盘本体中，以在刀盘本体的带动下开挖土层形成扩挖空间；扩径组件中设置有刀具用以安装于刀盘本体上。同时，本发明专利技术还提供了一种拼装式可变径盾构机的施工方法。与现有技术相比，本发明专利技术提供的拼装式可变径盾构机及其施工方法在洞内即可实现变径，可以更好的缩短施工周期，让变径操作过程更为的简单便捷，该方法不仅适用于盾构机变径，而且能够适应TBM变径。而且能够适应TBM变径。而且能够适应TBM变径。

【技术实现步骤摘要】
拼装式可变径盾构机及其施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工设备
，尤其涉及一种拼装式可变径盾构机及其施工方法。

技术介绍

[0002]在地铁区间隧道和车站结构施工时，区间隧道常采用盾构法施工，地铁车站常用明挖法等施工。车站结构采用明挖施工对周边环境影响较大，有些区域受制于地面现有构筑物或建筑物，不具备明挖条件。站台隧道与正线隧道尺寸不同，在正线隧道为小直径施工，车站站台位置为大直径施工。近年来有采用冷冻法/注浆加固法等矿山法扩挖站台隧道，但矿山法施工周期长、安全性低、成本高。
[0003]盾构机是隧道施工常用的机械施工装备，为了配合不同隧道的施工，通常需要对盾构机进行变径。然而现有技术仍局限于在洞外套壳扩径，在洞内脱壳缩径，此种方式在洞内施工过程中仅能实现将盾构机的直径由大变小，而若想将盾构机的直径由小变大依然需要在洞外才能实现，存在施工周期长，变径操作过程繁琐的问题。或是需要在变径处设置一座工作井，然后换另一种规格的盾构机重新掘进的方法，但此种方式依然存在施工周期长，变径操作过程繁琐的问题。并且有些场合不具备设置工作井的条件，无法实现洞内变径，给施工造成较大不便利性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的盾构机为了配合不同隧道施工，需要进行变径，而变径的施工周期长，变径操作过程繁琐的技术问题。本专利技术提供了一种拼装式可变径盾构机及其施工方法，其主驱动能沿轴向相对盾体伸缩，并且在刀盘中设置有扩挖刀装置，扩挖刀装置能跟随刀盘转动以进行径向扩挖，从而通过扩挖刀装置能在洞内开挖形成变径所需的空间，让扩径组件能安装于刀盘本体上，同时也让盾体套壳能安装于小盾构盾体外周，使得盾构机能实现在洞内进行变径，即可在洞内将盾构机的直径由大变小，同时也能在洞内将盾构机的直径由小变大，可以更好的缩短施工周期。变径操作过程均在洞内实现，不需要将盾构机拖出洞外，同时也不需要额外设置工作井，让变径操作过程更为的简单便捷。
[0005]一种拼装式可变径盾构机，其包括盾体、主驱动、可变径刀盘、推进装置、管片拼装系统、出渣系统；
[0006]所述盾体包括小盾构盾体及尾盾，所述尾盾连接于所述小盾构盾体尾端；
[0007]所述主驱动设置于所述小盾构盾体内部，以带动所述可变径刀盘旋转；
[0008]所述可变径刀盘设置于所述主驱动上，并位于所述小盾构盾体前端，且所述主驱动能带动所述可变径刀盘沿轴向相对于所述盾体移动；
[0009]所述推进装置设置于所述小盾构盾体内部，以推动所述小盾构盾体移动；
[0010]所述管片拼装系统设置于所述小盾构盾体内部，以拼装管片；
[0011]所述出渣系统安装于所述盾体中，以向外输送所述拼装式可变径盾构机掘进过程
中所挖出的土块；
[0012]其中，所述可变径刀盘包括刀盘本体、扩挖刀装置及扩径组件；
[0013]所述刀盘本体与所述主驱动连接；
[0014]所述扩挖刀装置设置于所述刀盘本体中，且所述扩挖刀装置能沿径向延伸出所述刀盘本体，以在所述刀盘本体的带动下开挖土层形成扩挖空间；
[0015]所述扩径组件中设置有刀具，所述扩径组件用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时，安装于所述刀盘本体上，以扩充所述可变径刀盘的开挖直径；
[0016]所述盾体还包括盾体套壳，所述盾体套壳用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时，安装于所述小盾构盾体外周，以扩充所述小盾构盾体的直径。
[0017]优选的，所述小盾构盾体底部设置有可伸缩撑靴，所述可伸缩撑靴包括撑靴油缸及撑靴板，所述撑靴板设置于所述撑靴油缸的输出端，所述撑靴油缸用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时，带动所述撑靴板伸出。
[0018]优选的，所述小盾构盾体前端安装有挡渣环。
[0019]优选的，还包括传力环装置；所述传力环装置用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时，安装于所述推进装置，以传递推力；
[0020]或，还包括大盾构推进装置，所述大盾构推进装置安装于所述盾体套壳中，以推动所述盾体移动。
[0021]优选的，所述传力环装置中设置有楔形块管片拼装油缸，以辅助安装管片；
[0022]所述传力环装置尾部还安装有缓冲垫。
[0023]优选的，还包括支护拼装装置；
[0024]所述支护拼装装置设置于所述可变径刀盘上，且能随所述可变径刀盘移动、旋转，以在所述扩挖刀装置开挖形成的所述扩挖空间中安装支护。
[0025]优选的，还包括后靠反力架、传力工装、支撑工装、盾体套壳顶推装置；
[0026]所述后靠反力架用以提供所述拼装式可变径盾构机向前和顶推所述盾体套壳所需的反力；
[0027]所述传力工装用以传递所述推进装置与所述后靠反力架之间的推力；
[0028]所述支撑工装用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时支撑所述可变径刀盘和所述管片拼装系统托梁，稳固主机；
[0029]所述盾体套壳顶推装置用以顶推所述盾体套壳。
[0030]优选的，所述出渣系统选用泥浆管道或螺旋输送机出渣。
[0031]一种拼装式可变径盾构机的施工方法，可适用于盾构法或TBM法的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：
[0032]采用如上述中任一项所述的拼装式可变径盾构机进行掘进；
[0033]扩径准备：所述主驱动沿轴向伸出，带动所述刀盘本体进行轴向扩挖；
[0034]刀盘扩挖：所述主驱动沿轴向回缩，所述扩挖刀装置沿径向延伸出所述刀盘本体，所述主驱动继续驱动所述刀盘本体旋转，所述主驱动继续沿轴向伸出，带动所述扩挖刀装置对外围土层进行扩挖，以形成扩挖空间；
[0035]刀盘扩径：所述主驱动沿轴向回缩，转动所述刀盘本体，将所述刀盘本体上的辐条转动至最底部，并将辐条顶出，在原所述刀盘本体与辐条之间安装所述扩径组件，重复此步
骤，直至所有所述扩径组件安装完成；
[0036]尾盾拆除、盾体扩径：所述拼装式可变径盾构机继续进行掘进，所述小盾构盾体进入所述扩挖空间处，将所述尾盾从所述小盾构盾体上拆除，并将所述盾体套壳安装于所述小盾构盾体外周；
[0037]尾盾更换：在所述盾体套壳上安装大盾构尾盾，在所述推进装置处安装传力环装置或在所述盾体套壳中安装大盾构推进装置，继续进行掘进。
[0038]优选的，所述刀盘扩径与所述尾盾拆除、盾体扩径之间还包括：
[0039]支护安装：在所述扩挖空间中的土层壁体上安装支护；
[0040]挡渣环安装：在所述小盾构盾体前端安装挡渣环。
[0041]优选的，所述尾盾拆除、盾体扩径包括如下步骤：
[0042]所述拼装式可变径盾构机继续进行掘进，所述小盾构盾体进入至所述扩挖空间后，其底部设置可伸缩撑靴逐步伸出；
[0043]所述拼装式可变径盾构机继续进行掘进，直至所述尾盾脱出土体后，拆除所述尾盾；
[0044]所述拼装式可变径盾构机继续进行掘进，直至所述推进装置达到最大行程，然后缩回所述推进装置，留出安装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拼装式可变径盾构机，其特征在于，包括盾体、主驱动、可变径刀盘、推进装置、管片拼装系统、出渣系统；所述盾体包括小盾构盾体及尾盾，所述尾盾连接于所述小盾构盾体尾端；所述主驱动设置于所述小盾构盾体内部，以带动所述可变径刀盘旋转；所述可变径刀盘设置于所述主驱动上，并位于所述小盾构盾体前端，且所述主驱动能带动所述可变径刀盘沿轴向相对于所述盾体移动；所述推进装置设置于所述小盾构盾体内部，以推动所述小盾构盾体移动；所述管片拼装系统设置于所述小盾构盾体内部，以拼装管片；所述出渣系统安装于所述盾体中，以向外输送所述拼装式可变径盾构机掘进过程中所挖出的土块；其中，所述可变径刀盘包括刀盘本体、扩挖刀装置及扩径组件；所述刀盘本体与所述主驱动连接；所述扩挖刀装置设置于所述刀盘本体中，且所述扩挖刀装置能沿径向延伸出所述刀盘本体，以在所述刀盘本体的带动下开挖土层形成扩挖空间；所述扩径组件中设置有刀具，所述扩径组件用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时，安装于所述刀盘本体上，以扩充所述可变径刀盘的开挖直径；所述盾体还包括盾体套壳，所述盾体套壳用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时，安装于所述小盾构盾体外周，以扩充所述小盾构盾体的直径。2.根据权利要求1所述的拼装式可变径盾构机，其特征在于，所述小盾构盾体底部设置有可伸缩撑靴，所述可伸缩撑靴包括撑靴油缸及撑靴板，所述撑靴板设置于所述撑靴油缸的输出端，所述撑靴油缸用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时，带动所述撑靴板伸出。3.根据权利要求1所述的拼装式可变径盾构机，其特征在于，所述小盾构盾体前端安装有挡渣环。4.根据权利要求1所述的拼装式可变径盾构机，其特征在于，还包括传力环装置；所述传力环装置用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时，安装于所述推进装置，以传递推力；或，还包括大盾构推进装置，所述大盾构推进装置安装于所述盾体套壳中，以推动所述盾体移动。5.根据权利要求4所述的拼装式可变径盾构机，其特征在于，所述传力环装置中设置有楔形块管片拼装油缸，以辅助安装管片；所述传力环装置尾部还安装有缓冲垫。6.根据权利要求1所述的拼装式可变径盾构机，其特征在于，还包括支护拼装装置；所述支护拼装装置设置于所述可变径刀盘上，且能随所述可变径刀盘移动、旋转，以在所述扩挖刀装置开挖形成的所述扩挖空间中安装支护。7.根据权利要求1所述的拼装式可变径盾构机，其特征在于，还包括后靠反力架、传力工装、支撑工装、盾体套壳顶推装置；所述后靠反力架用以提供所述拼装式可变径盾构机向前和顶推所述盾体套壳所需的反力；所述传力工装用以传递所述推进装置与所述后靠反力架之间的推力；所述支撑工装用以在所述拼装式可变径盾构机扩径时支撑所述可变径刀盘和所述管
片拼装系统托梁，稳固主机；所述盾体套壳顶推装置用以顶推所述盾体套壳。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智成，丁建隆，徐加兵，张成，程永亮，刘学，陈亮，王晖，刘健美，韩佳霖，麦宇豪，杨亚飞，沙明元，刘任丰，易诗轩，
申请(专利权)人：中铁建华南建设有限公司中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：