申请/专利权人：中铁工程服务有限公司

申请日：2018-01-11

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN107956477B

主分类号：E21D9/10

分类号：E21D9/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2018.09.11#著录事项变更;2018.05.18#实质审查的生效;2018.04.24#公开

摘要：本发明提出了盾构联络通道掘进设备，涉及盾构施工领域，尤其涉及盾构联络通道掘进设备，本发明通过驱动装置带动整个钢管环做回转运动，带刀具的钢管环对土体进行切削，并有推进油缸提供推进力使得整个管环向前掘进。在密封装置上安装有泥浆管，连接泥浆泵，由泥浆泵将泥浆或其他土壤改良剂泵入钢管环内部，对内部的渣土进行冲刷，由于密封装置与掘进表面呈一个压力仓，当钢管环内压力过大时，钢管环内部的泥浆进入钢管环与掘进所形成的隧道壁之间的缝隙，再打开始发筒上的球阀，泥浆通过球阀上安装的管道进入泥浆处理池。通过本发明进行联络通道的挖掘大大的缩短了工期，并且避免了现有技术中通过人工挖掘的安全隐患。

主权项：1.盾构联络通道掘进设备，其特征在于，包括安装于隧道壁的支撑基座1，沿掘进方向垂直安装于支撑基座1的多个推进油缸2，推进油缸2活塞杆杆头与安装座11连接，安装座11为圆柱状，沿安装座11轴向安装有轴16且与安装座11同心，轴16上安装有轴承15，轴承15上安装有从动齿轮14，从动齿轮14与连接于驱动装置3的主动齿轮13相啮合，所述从动齿轮14通过螺栓与钢管环7连接，且钢管环7与安装座11沿掘进方向座于导轨4上，导轨4沿掘进方向进行铺设，所述钢管环7靠近开挖面的一端安装有带刀具的钢管环8，带刀具的钢管环8靠近开挖面的端面上均布安装有刀具；所述带刀具的钢管环8上两个最远距离的刀具之间距离最远的两个点之间的距离大于钢管环7的外径，且两个最远距离的点之间的连线平行于带刀具的钢管环8的端面；两个最远距离的刀具上两个最近点之间的距离小于钢管环7的内径且两个最近距离的点之间的连线平行于带刀具的钢管环8的端面；所述导轨上安装有托轮，托轮的自由度与钢管环的自由度一致。

全文数据：盾构联络通道掘进设备技术领域[0001]本发明涉及盾构施工领域，尤其涉及盾构联络通道掘进设备。背景技术[0002]在盾构施工中，盾构联络通道一般设置在两条隧道中间，成为设置在两个隧道之间的一个通道，起连通、排水及防火等作用。若一条隧道整体出现问题，行人可通过联络通道转移到另外一条隧道，行人的安全系数也将大大增加，因此有“逃生通道”之称。也方便在一条隧道出现问题的时候，救援人员可以从另外一条隧道到达联络通道，然后通过联络通道进入需要救援的地方，达到快速救援的目的。[0003]目前隧道的联络通道常用的施工方法为冻土法施工，该方法前期准备的时间很长，需要建设冷冻站，通过冷冻站向冷冻孔中加注氯化钙，直至整个区域行程足够强度和稳定性的冻土，而冷冻时间需要大约两个月。下一步是通过人工的方式进行开挖，而在开挖的过程中还需持续对土体进行冷冻，如此工作方式大大降低了工作效率，且采用人工的方式进行挖掘，使得施工进度慢，并且工作人员还存在一定的安全隐患。发明内容[0004]针对现有技术中所提到由于采用冻土法施工造成工作效率低、且通过人工的方式进行挖掘，使得施工进度慢、且工作人员还存在一定的安全隐患等问题。因此本发明提供了盾构联络通道掘进设备，极大的提高了工作效率，并大大缩短了工期，同时避免了通过人工开挖的安全隐患。[0005]本发明的技术方案如下：[0006]盾构联络通道掘进设备，包括安装于隧道壁的支撑基座，沿掘进方向垂直安装于支撑基座的多个推进油缸，推进油缸活塞杆杆头与安装座连接，安装座为圆柱状，沿安装座轴向安装有轴且与安装座同心，轴上安装有轴承，轴承上安装有从动齿轮，从动齿轮与连接于驱动装置的主动齿轮相啮合，所述从动齿轮通过螺栓与钢管环连接，且钢管环与安装座沿掘进方向座于导轨上，导轨沿掘进方向进行铺设。所述钢管环靠近开挖面的一端安装有带刀具的钢管环，带刀具的钢管环靠近开挖面的端面上均布安装有刀具，所述带刀具的钢管环上两个最远距离的刀具上距离最远的两个点之间的距离大于钢管环外径，且两个最远距离的点之间的连线平行于带刀具钢管环的端面。两个最远距离的刀具上两个最近点之间的距离小于钢管环的内径且两个最近距离的点之间的连线平行于带刀具钢管环的端面，使掘进后的隧道直径大于钢管环的外径使掘进后的隧道壁与钢管环之间存在缝隙，且在掘进时所形成的圆柱形泥土的直径小于钢管环的内径。[0007]所述钢管环根据掘进时的工况进行安装，其增加的钢管环安装在安装座与靠近安装座的钢管环之间，且两个钢管环通过卡扣连接，并在两个钢管环之间设置有密封圈。[0008]进一步的，在靠近安装座的钢管环内部设置有密封装置，所述密封装置为圆板状，在密封装置与钢管环内壁接触的表面上设置有密封圈，且在密封装置上设置有球阀，同时在球阀上安装有泥浆管，泥浆管连接有泥浆栗，泥浆栗将泥浆或其他土质改良剂通过密封装置上的球阀输入到钢管环内部，在所述密封装置上连接有气缸的活塞杆杆头，所述气缸的底座垂直安装在安装座上，且气缸的运动与推进油缸同步。[0009]同时在安装支撑基座的主隧道内还安装有始发筒，始发筒安装在该主隧道用于掘进的隧道壁上，且始发筒的内径大于钢管环的直径，外径大于掘进后所形成隧道的直径，且在始发筒与钢管环之间安装有密封圈，使得在联络通道为导通之前，始发筒、密封装置、钢管环与开挖面之间形成一个压力仓。同时在始发筒上设置有球阀，用于连通主隧道和钢管环与成型后的联络通道壁之间的缝隙，进一步的，在安装始发筒的主隧道内还设置有泥浆处理池，用于接收沉淀从始发筒球阀输出的泥浆。[0010]进一步的，与安装始发筒的主隧道相对应的另一条主隧道壁中安装有接收筒，接收筒根据盾构联络通道掘进设备的掘进方向以及各掘进的参数及尺寸进行安装，使得接收筒与钢管环为同心圆，并且在隧道导通后接收筒、始发筒、钢管环和密封装置之间形成一个压力仓，避免了在富水地层施工时，喷涌现象的发生。[0011]更进一步的，在所述导轨上安装有托轮，托轮的自由度与钢管环的自由度一致。[0012]与现有技术相比本发明的有益效果是:本发明通过驱动装置带动整个钢管环做回转运动，带刀具的钢管环对土体进行切削，并有推进油缸提供推进力使得整个管环向前掘进，避免了现有技术需要通过人工进行开挖，而导致工期长且存在安全隐患的问题。进一步的，本发明通过在钢管环内注入土壤改良剂或泥浆，使得开挖面的土壤的到改良，大大降低了本设备的掘进难度，同时在隧道内设置泥浆处理池，对始发筒排除的泥浆进行沉淀，沉淀后再次通过泥浆栗输入钢管环内，如此重复利用，大大降低了施工成本。附图说明[0013]图1为本发明的主视图；[0014]图2为本发明的剖视图；[0015]图3为本发明的驱动装置细节图；[0016]附图标记说明：1.支撑基座;2.推进油缸;3•驱动装置;4.导轨;5.托轮;6.密封装置;7.钢管环;8.带刀具的钢管环;9.始发筒；10•接收筒；11•安装座；12•气缸；I3.主动齿轮;14.从动齿轮;15.轴承；16.轴;17.泥浆处理池。具体实施方式[0017]下面结合说明书附图对本发明做进一步的说明。[0018]如图1所示，本发明包括:包括安装于隧道壁的支撑基座1，沿掘进方向垂直安装于支撑基座1的多个推进油缸2,推进油缸2活塞杆杆头与安装座11连接，安装座11为圆柱状，沿安装座11轴向安装有轴16且与安装座11同心，轴16上安装有轴承15,轴承15上安装有从动齿轮14,从动齿轮14与连接于驱动装置3的主动齿轮13相啮合，所述从动齿轮14通过螺栓与钢管环7连接，且钢管环7与安装座11沿掘进方向座于导轨4上，导轨4沿掘进方向进行铺设。所述钢管环7靠近开挖面的一端安装有带刀具的钢管环8,带刀具的钢管环8靠近开挖面的端面上均布安装有刀具，所述带刀具的钢管环8上两个最远距离的刀具上距离最远的两个点之间的距离大于钢管环7外径，且两个最远距离的点之间的连线平行于带刀具钢管环8的端面。两个最远距离的刀具上两个最近点之间的距离小于钢管环7的内径且两个最近距离的点之间的连线平行于带刀具钢管环的端面8,使掘进后的隧道直径大于钢管环7外径，且掘进进后的隧道壁与钢管环7之间存在缝隙，且在掘进时所形成的圆柱形泥土的直径小于钢管环7的内径。[0019]下面通过对本发明的工作过程对本发明的实施方式进行详细的说明。[0020]驱动装置3带动主动齿轮I3旋转，使与主动齿轮13相啮合的从动齿轮14跟着旋转，从而带动与从动齿轮14连接的钢管环7旋转，使得钢管环7整体与带有刀具的钢管环8旋转，使得刀具切削开挖面，再通过安装于安装座11的推进油缸2提供推进力使得整个钢管环7向前推进，当推进油缸2伸出一定长度后，将从动齿轮14与钢管环7分离，推进油缸2回缩，使得安装座11往与掘进方向相反的方向运动，从而导致安装座11与钢管环7之间留有剩余空间，在该剩余空间内安装新的钢管环7,同时在安装钢管环7的时候，通过人工进入钢管环7内部清理渣土，当渣土清理完毕和新安装的钢管环7安装完毕后，进行下一步的掘进。[0021]进一步的，在隧道施工中，可能会在保含富水地层进行施工，因此本发明还包括，密封装置6，密封装置6安装在钢管环7内部且靠近安装座11，密封装置6为圆板状，在密封装置6与钢管环7内壁接触的表面上设置有密封圈，且在密封装置6上设置有球阀，同时在球阀上安装有泥浆管，泥浆管连接有泥浆泵，泥浆栗将泥浆或其他土质改良剂通过密封装置6上的球阀输入到钢管环7内部，在所述密封装置6上连接有气缸12的活塞杆杆头，所述气12缸的底座垂直安装在安装座11上。[0022]同时在安装支撑基座1的主隧道内还安装有始发筒9,始发筒9安装在该主隧道用于掘进的隧道壁上，且始发筒9的内径大于钢管环7的直径，外径大于掘进后所形成隧道的直径，且在始发筒9与钢管环7之间安装有密封圈，使得在联络通道为导通之前，始发筒9、密封装置6、钢管环7与开挖面之间形成一个压力仓。同时在始发筒9上设置有球阀，用于连通主隧道和钢管环7外壁与成型后的联络通道壁之间的缝隙，进一步的，在安装始发筒1的主隧道内还设置有泥浆处理池17，用于接收沉淀从始发筒9球阀输出的泥浆。[0023]进一步的，与安装始发筒9的主隧道相对应的另一条主隧道壁中安装有接收筒10，接收筒10根据盾构联络通道掘进设备的掘进方向以及各掘进的参数及尺寸进行安装，使得接收筒10与钢管环7为同心圆，并且在隧道导通后接收筒10、始发筒9、钢管环7和密封装置6之间形成一个压力仓，避免了在富水地层施工时，喷涌现象的发生。[0024]下面针对在富水地层施工时，本发明的具体实施方式做详细的说明。[0025]驱动装置3带动主动齿轮13旋转，使与主动齿轮13相啮合的从动齿轮14跟着旋转，从而带动与从动齿轮14连接的钢管环7旋转，使得钢管环7整体与带有刀具的钢管环8旋转，使得刀具切削开挖面，再通过安装于安装座11的推进油缸2提供推进力使得整个钢管环7向前推进，气缸I2的运动与推进油缸2同步，使得在掘进时，钢管环7与密封装置6同步推进，同时通过密封装置6就上安装的球阀连接泥浆管，再通过泥浆泵向钢管环7内部输入泥浆或其他土质改良剂，然后通过钢管环7外壁与隧道壁之间的缝隙流到始发筒9处，再通过始发筒9上的球阀连接一根泥浆管，将其输送到泥浆处理池17中。当推进油缸2和气缸12达到一定行程后，将从动齿轮14和钢管环7分离，并将气缸12活塞杆的杆头与密封装置6分离，缩回推进油缸2和气缸I2,使得安装座11与钢管环7之间预留出一定的空间，并将新的钢管环7安装在该预留空间内，将从动齿轮14与该新安装的钢管环7连接，新安装的钢管环7与原钢管环7之间通过卡扣连接，并在之间安装密封圈，同时将气缸12伸出并将活塞杆连接到密封装置6上，连接后，气缸12回缩，使得密封装置6位于靠近安装座11的钢管环7内部。[0026]当隧道导通后，并且在隧道导通后接收筒1〇、始发筒9、钢管环7和密封装置6之间形成一个压力仓，避免了在富水地层施工时，喷涌现象的发生，再通过始发筒9上的球阀将内部的水排出，然后取下接收筒10,通过人工将钢管环7内部的泥浆挖出，清理后，可将钢管环7作为联络通道的衬砌使用，也可通过推进油缸2用预制管将钢管环置换出来。

权利要求：1.盾构联络通道掘进设备，其特征在于，包括安装于隧道壁的支撑基座（1，沿掘进方向垂直安装于支撑基座（1的多个推进油缸2，推进油缸2活塞杆杆头与安装座（11连接，安装座（11为圆柱状，沿安装座（11轴向安装有轴（16且与安装座11同心，轴（16上安装有轴承（丨5，轴承（I5上安装有从动齿轮14，从动齿轮14与连接于驱动装置3的主动齿轮（13相啮合，所述从动齿轮（14通过螺栓与钢管环⑺连接，且钢管环⑺与安装座（11沿掘进方向座于导轨4上，导轨4沿掘进方向进行铺设，所述钢管环7靠近开挖面的一端安装有带刀具的钢管环8，带刀具的钢管环8靠近开挖面的端面上均布安装有刀具。2.如权利要求1所述的盾构联络通道掘进设备，其特征在于，所述带刀具的钢管环8上两个最远距离的刀具之间距离最远的两个点之间的距离大于钢管环（7的外径，且两个最远距离的点之间的连线平行于带刀具钢管环8的端面。两个最远距离的刀具上两个最近点之间的距离小于钢管环的内径且两个最近距离的点之间的连线平行于带刀具钢管环⑻的端面。3.如权利要求1或2所述的盾构联络通道掘进设备，其特征在于，所述钢管环7根据掘进时的工况进行安装，其增加的钢管环7安装在安装座（11与靠近安装座（11的钢管环7之间，且两个钢管环00通过卡扣连接，并在两个钢管环7之间设置有密封圈。4.如权利要求2或3所述的盾构联络通道掘进设备，其特征在于，在靠近安装座（11的钢管环7内部设置有密封装置6，所述密封装置6为圆板状，在密封装置6与钢管环7内壁接触的表面上设置有密封圈，且在密封装置6上设置有球阀，同时在球阀上安装有泥浆管，泥浆管连接有泥浆泵，在所述密封装置6上连接有气缸（1¾的活塞杆杆头，所述气缸12的底座垂直安装在安装座11上，且气缸12的运动与推进油缸⑵同步。5.如权利要求4所述的盾构联络通道掘进设备，其特征在于，在安装支撑基座（1的主隧道内还安装有始发筒9，始发筒⑼安装在该主隧道用于掘进的隧道壁上，且始发筒9的内径大于钢管环7的直径，外径大于掘进后所形成隧道的直径，且在始发筒9与钢管环⑺之间安装有密封圈，同时在始发筒⑼上设置有球阀，用于连通主隧道和钢管环⑺与成型后的联络通道壁之间的缝隙。6.如权利要求5所述的盾构联络通道掘进设备，其特征在于，与安装始发筒9的主隧道相对应的另一条主隧道壁中安装有接收筒（10，接收筒（10根据盾构联络通道掘进设备的掘进方向以及各掘进的参数及尺寸进行安装，使得接收筒（10与钢管环⑺为同心圆，并且在隧道导通后接收筒10、始发筒8、钢管环⑺和密封装置6之间形成一个压力仓。7.如权利要求1所述的盾构联络通道掘进设备，其特征在于，所述导轨上安装有托轮，托轮的自由度与钢管环的自由度一致。8.如权利要求5或6所述的盾构联络通道掘进设备，其特征在于，在安装始发筒9的主隧道内还设置有泥浆处理池17，用于接收沉淀从始发筒9球阀输出的泥浆。

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