【技术实现步骤摘要】
本技术属于地下管廊施工，具体涉及一种适用于软质岩的矩形顶管装置。
技术介绍
1、随着城市化的快速发展，为满足城市电力、通信，燃气、供热、给排水等多种功能的需要，地下综合管廊应运而生。地下综合管廊常与地上构筑物存在交叉，需采用顶管下穿工艺。现有的管廊主要有矩形管廊和圆形管廊两种形式；在地下综合管廊的截面尺寸较小的情况下一般采用圆形管廊结构，在地下综合管廊的截面尺寸较大情况下一般采用矩形管廊结构。对于矩形管廊结构的顶管下穿施工主要有两种施工方法，一是采用与矩形管廊结构相匹配的矩形顶管机进行管廊的顶进施工作业；二是采用多个小型的圆型顶管机进行管廊的顶进施工作业。
2、对于同样规格的矩形管廊，采用矩形顶管机进行顶管下穿施工所需要的成本，小于采用多个小型的圆型顶管机进行顶管下穿施工所需要的施工成本，因此一般优先采用矩形顶管机进行管廊的顶进施工作业。但是，根据现有《综合管廊矩形顶管技术标准》，当顶管机的顶进范围存在单轴抗压强度大于5mpa以上岩层情况时，不宜采用矩形顶管机进行管廊的顶进施工作业。所以，目前在一些软质岩层(中、强风化岩层，顶管机的单轴抗压强度约为10-28.5mpa)的矩形管廊的顶管下穿施工中，一般采用多个圆型顶管机进行管廊的顶进施工作业。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种适用于软质岩的矩形顶管装置，用于解决在顶进范围存在单轴抗压强度大于5mpa以上岩层情况下不能使用矩形顶管机进行管廊顶进施工作业的问题，从而降低了矩形管廊下穿施工的成本。
2、为
3、一种适用于软质岩的矩形顶管装置，包括：
4、道路，所述道路的两侧依次设有始发井和接收井，所述始发井和接收井的上层为人工填土层、下层为软质岩地层；
5、矩形管廊，设置在所述软质岩地层中，且所述矩形管廊靠近始发井处依次布设有后靠板、液压顶推系统、顶铁、若干个管节以及矩形顶管装置；
6、壳体，所述壳体的尾部连接于矩形管廊的管节上；
7、切削搅拌系统，所述切削搅拌系统安装于所述壳体的前部。
8、优选的，所述切削搅拌系统包括土压舱结构、用于切削地层的刀盘、为刀盘提供动力的动力单元、以及切削土输送单元，所述土压舱结构设在壳体的前部，且与被切削地层构成一个封闭空间；刀盘设在土压舱内，所述刀盘分层布设，多层所述刀盘的切削面共同构成切削系统的切削工作区域；
9、所述刀盘的前部顶在被切削地层上，所述动力单元固定在壳体上，且所述动力单元的输出轴穿过土压舱结构与刀盘相连，所述切削土输送单元的起始点位于土压舱的底部，末端点位于矩形管廊的管节内，所述刀盘上设有滚刀，滚刀轴向间隔布设在刀盘上，所述滚刀用于刀盘切割岩层，所述滚刀上设置有搅拌棒，用于对切割下的软质岩地层进行搅拌。
10、优选的，所述刀盘至少设置两层，每层包括三个刀具，每一层刀具的轴心落在等腰三角形的三个角上，其中位于等腰三角形顶点的刀具轴心落在竖向对称面上。
11、优选的，所述土压舱结构中横向和竖向对称面两侧的刀盘数量均一致，且对称面两侧的刀盘平行排布。
12、优选的，所述土压舱结构分为隔舱板和环形侧面，隔舱板和环形侧面均固定在壳体上，隔舱板与被切削地层相对布设，环形侧面呈喇叭状布设，环形侧面一侧与隔舱板固定相连，另一侧抵在被切削地层，隔舱板、环形侧面以及被切削地层三者构成切削系统的切削工作区域；环形侧面靠近被切削地层侧的尺寸和壳体的外壁尺寸相匹配。
13、优选的，所述环形侧面靠近被切削地层侧的边缘上间隔设有若干个铲齿刀，铲齿刀朝向被切削地层；所述土压舱结构内设有若干个用于清理切削盲区地层的锥板，所述锥板布设于土压舱结构内切削工作区域以外的区域。
14、优选的，所述切削土输送单元包括电机、减速机、导管、螺旋叶片和驱动杆，所述导管倾斜布设在壳体内，所述导管的底端与土压舱舱结构体内部相连，所述导管的顶端穿过壳体置于矩形管廊的管节内；
15、所述驱动杆置于导管的轴线上，所述螺旋叶片设在驱动杆上，所述电机与驱动杆相连。
16、优选的，所述土压舱结构的左右两侧均布设有一个切削土输送单元，两个切削土输送单元的螺旋叶片均向土压舱结构中部转动。
17、优选的，所述始发井的侧面设有泥浆沉淀池，所述泥浆沉淀池内安装有泥浆泵组件一，所述始发井的底部设有集水坑，所述集水坑的内部安装有泥浆泵组件二，所述接收井底部设有泥浆坑，所述泥浆坑的内部安装有泥浆泵组件三，所述泥浆泵组件一的一端与集水坑匹配，所述泥浆泵组件二的一端与所述始发井匹配，所述泥浆泵组件三的一端穿过管节与所述集水坑匹配。
18、与现有技术相比，本技术的有益效果是：
19、(1)本技术在切削搅拌系统内分层布设多层刀盘，在刀盘的上周向间隔布设有若干个滚刀，在滚刀的作用下，使得本装置克服了在顶进范围存在单轴抗压强度大于5mpa以上岩层情况下不能使用矩形顶管机进行管廊顶进施工作业的偏见，降低了矩形管廊下穿施工的成本。
20、(2)本技术在通过设置多层刀盘层，将较后侧的刀盘层布设在较前侧刀盘层未切削到的区域，通过较后侧的刀盘层对较前侧的刀盘层切削后的工作面进行补充切削，刀盘层之间互补扩大整个切削系统的切削工作区域，从而提高矩形顶管装置的切削率。
21、(3)本技术通过设置铲齿刀，在矩形顶管装置前行的过程中，对刀盘切削后的工作通道的周侧地层进行清理作业，从而使得顶管机的作业区域和顶杆机的截面尺寸以及管节的截面尺寸相匹配。
22、(4)本技术中锥板或斜板主要布设在矩形顶管装置边角及盲区直角区域，从而平顺的处理直角区域，减小正面的阻力。同时锥板上设有高压注浆孔，能有效防止盲区积土现象。进一步的根据地层情况可适当在锥板上面镶嵌刀头，形成被动刀后更好的挤压破碎。
23、(5)本技术中切削土输送单元的螺旋叶片均向土压舱中部转动，提高土压舱内被切削地层的输送效率。
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1.一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述切削搅拌系统包括土压舱结构(12)、用于切削地层的刀盘(13)、为刀盘(13)提供动力的动力单元(14)、以及切削土输送单元(15)，所述土压舱结构(12)设在壳体(11)的前部，且与被切削地层(16)构成一个封闭空间；刀盘(13)设在土压舱内，所述刀盘(13)分层布设，多层所述刀盘(13)的切削面共同构成切削系统的切削工作区域；
3.根据权利要求2所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述刀盘(13)至少设置两层，每层包括三个刀具，每一层刀具的轴心落在等腰三角形的三个角上，其中位于等腰三角形顶点的刀具轴心落在竖向对称面上。
4.根据权利要求2所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述土压舱结构(12)中横向和竖向对称面两侧的刀盘(13)数量均一致，且对称面两侧的刀盘(13)平行排布。
5.根据权利要求4所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述土压舱结构(12)分为隔舱
6.根据权利要求5所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述环形侧面(12-2)靠近被切削地层(16)侧的边缘上间隔设有若干个铲齿刀(17)，铲齿刀(17)朝向被切削地层(16)；所述土压舱结构(12)内设有若干个用于清理切削盲区地层的锥板(18)，所述锥板(18)布设于土压舱结构(12)内切削工作区域以外的区域。
7.根据权利要求2所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述切削土输送单元(15)包括电机(15-1)、减速机(15-2)、导管(15-3)、螺旋叶片(15-4)和驱动杆(15-5)，所述导管(15-3)倾斜布设在壳体(11)内，所述导管(15-3)的底端与土压舱结构(12)舱体内部相连，所述导管(15-3)的顶端穿过壳体(11)置于矩形管廊的管节(9)内；
8.根据权利要求7所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述土压舱结构(12)的左右两侧均布设有一个切削土输送单元(15)，两个切削土输送单元(15)的螺旋叶片(15-4)均向土压舱结构(12)中部转动。
9.根据权利要求8所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述始发井(1)的侧面设有泥浆沉淀池(19)，所述泥浆沉淀池(19)内安装有泥浆泵组件一(20)，所述始发井(1)的底部设有集水坑(21)，所述集水坑(21)的内部安装有泥浆泵组件二(22)，所述接收井(2)底部设有泥浆坑(23)，所述泥浆坑(23)的内部安装有泥浆泵组件三(24)，所述泥浆泵组件一(20)的一端与集水坑(21)匹配，所述泥浆泵组件二(22)的一端与所述始发井(1)匹配，所述泥浆泵组件三(24)的一端穿过管节(9)与所述集水坑(21)匹配。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述切削搅拌系统包括土压舱结构(12)、用于切削地层的刀盘(13)、为刀盘(13)提供动力的动力单元(14)、以及切削土输送单元(15)，所述土压舱结构(12)设在壳体(11)的前部，且与被切削地层(16)构成一个封闭空间；刀盘(13)设在土压舱内，所述刀盘(13)分层布设，多层所述刀盘(13)的切削面共同构成切削系统的切削工作区域；
3.根据权利要求2所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述刀盘(13)至少设置两层，每层包括三个刀具，每一层刀具的轴心落在等腰三角形的三个角上，其中位于等腰三角形顶点的刀具轴心落在竖向对称面上。
4.根据权利要求2所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述土压舱结构(12)中横向和竖向对称面两侧的刀盘(13)数量均一致，且对称面两侧的刀盘(13)平行排布。
5.根据权利要求4所述的一种适用于软质岩的矩形顶管装置，其特征在于：所述土压舱结构(12)分为隔舱板(12-1)和环形侧面(12-2)，隔舱板(12-1)和环形侧面(12-2)均固定在壳体(11)上，隔舱板(12-1)与被切削地层(16)相对布设，环形侧面(12-2)呈喇叭状布设，环形侧面(12-2)一侧与隔舱板(12-1)固定相连，另一侧抵在被切削地层(16)，隔舱板(12-1)、环形侧面(12-2)以及被切削地层(16)三者构成切削系统的切削工作区域；环形侧面(12-2)靠近被切削地层(16)侧的尺寸和壳体(11)的外壁尺寸相匹配。
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：李彬，黄煜森，解超超，王作新，邹德乾，郑云刚，张贺，郭厚涛，姜乃仁，
申请(专利权)人：中交一航局第三工程有限公司，
类型：新型
国别省市：
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