[實用新型]土壓平衡和泥水平衡雙模式復合盾構機

有效

• 申請號: 201220392986.8
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN202707070U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 張寧川;趙華;卓興建;王杜鵑;賈連輝;葉蕾;馬哲
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道裝備制造有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/12;B02C21/02
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳大通;劉愛芳

技術領域

本實用新型屬于隧道施工裝備技術領域，具體涉及一種既能適用于砂、粉砂和粘土等各類軟土地層，同時兼具有適用于軟硬交替地層、復合過渡地層，具體為中細砂、粗砂和砂卵石以及復合過渡地層的土壓平衡和泥水平衡雙模式復合盾構機。

背景技術

在具有世界地質博物館之稱的中國，工程、水文地質復雜，對于許多地下市政工程，施工區間以一種地質為主，同時存在其它過渡地層及復雜地層的地質。盾構法施工因具有對周圍環境影響小、施工速度快、工程質量優良、施工安全環保、地質適應性廣等優點，成為城市地下工程建設中首選施工方式。盾構機的地質適應性、整機性能是盾構隧道施工成敗的關鍵。土壓盾構在軟巖地質中施工優勢明顯，造價低廉，但土壓盾構刀盤、刀具磨損嚴重，而且地表沉降控制難度高，泥水盾構對地層的擾動小，能把地表沉降控制在較小范圍內，帶壓進艙方便，但正常掘進時出渣效率低，且地面泥水處理設備占地較大，在城市施工中會有不便。

具有雙重開挖模式功能的復合式盾構是今后地下市政工程施工裝備發展方向。針對國內市政地下地質中可能存在軟巖、砂卵石、富水過渡地層工程地質工況，并能夠根據具體特定地層選用合適的隧道施工裝備，具有越來越廣泛的應用前景。傳統的只具有相對單一地層適應性的土壓盾構及泥水盾構已不能滿足復雜地層現代施工要求。一種既能在軟弱地層或圍巖較差地層中掘進，特別是適用于市政地下工程項目的隧道施工裝備，在地層地質變化時轉換掘進模式，使一臺設備具有更廣泛的地質適應性，同時配套施工干擾小，能有效降低工程風險，是隧道掘進機設計及施工中的一大難題，也是制約隧道掘進機使用范圍的重要原因。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題就是克服上述現有技術的不足，而提供一種具有很強的地質適應性，尤其適用于市政地下工程軟、砂卵石、復合地層施工，同時整機造價低廉、經濟實用，對配套施工干擾小、控制方便，滿足施工功能需求的土壓平衡和泥水平衡雙模式復合盾構機。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為：

一種土壓平衡和泥水平衡雙模式復合盾構機，包括機殼、復合式刀盤、土倉、螺旋輸送機、推進油缸、保壓人倉系統和密封刷，所述機殼由前盾、中盾和后盾依次固定連接構成，所述刀盤位于機殼前部，所述土倉位于刀盤的后部、前盾殼體內，土倉下部設有出土口，螺旋輸送機的下部入口與土倉的出土口相連通，所述推進油缸有多個，分別設置在機殼內壁四周，所述保壓人倉系統位于土倉后面、中盾機殼內，所述后盾盾尾設有密封刷，所述土倉的后面、前盾隔板上設有工業空氣口，同時也是進漿口，進漿口與土倉后面、機殼內的進漿管連通，所述螺旋輸送機的尾部下方設有皮帶輸送機或是在一可拆卸平臺上安裝的集石破碎裝置，螺旋輸送機尾部下料口正對皮帶輸送機前端，或是其下料口與集石破碎裝置所含集石破碎箱的進料口連接。

所述集石破碎裝置包括集石破碎箱，集石破碎箱左側設有進料口，右側設有輸出端，其內部設有攪拌裝置，正側面設有觀察窗。

所述攪拌裝置包括固定在集石破碎箱兩側板上的轉軸，轉軸上固定安裝有沿轉軸間隔排列的多組攪拌葉片，轉軸的一端與減速機連接，減速機一端與動力機連接。

所述推進油缸為沿機殼內壁均布的32根雙油缸，且分成16組。

所述密封刷數量有三道。

本實用新型的工作原理是：

當開挖面穩定性差或者為含水較多的軟土、軟巖、砂礫及軟硬不均地層，具體為淤、粘、粉、砂、卵礫地層時，可根據地質及埋深情況采用土壓平衡掘進模式。土壓平衡模式掘進時，切削刀盤切削下來的渣土用螺旋輸送機排出，皮帶機輸送到后配套拖車，經過編組列車把渣土排出洞外。利用土倉內土壓及氣壓實現與開挖面的水壓、土壓動態平衡，防止掌子面坍塌，涌水，減小沿線地表沉降，降低施工發生安全隱患，達到土壓平衡模式安全施工目的。

當開挖面穩定性差或者為軟弱的淤泥質土層、松動的砂土層、或為含水砂、礫石層，特別是滯水砂礫層和粘性土層的交替地層，可采用泥水平衡掘進模式。當采用泥水平衡模式掘進時，它是于與刀盤之間形成泥水壓力室，將加壓的泥水送入泥水壓力室，當泥水壓力室充滿加壓的泥水后，通過加壓作用和壓力保持機構，來保持開挖面的穩定。盾構推進時由旋轉刀盤切削下來的渣土或是漂石經過螺旋輸送機輸送到設備前前端的一個集石破碎箱里面，選擇性的經過二次處理后再通過泥水管路輸送到泥水分離站，以此來循環掘進。

本實用新型技術方案的有益效果是：