申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2020-01-20

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN111156013B

主分类号：E21D9/08

分类号：E21D9/08;E21D9/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2020.06.09#实质审查的生效;2020.05.15#公开

摘要：一种大断面矩形顶管机，适用于城市地下矩形空间的施工。包括前盾体，前盾体包括盾体外壳，盾体外壳内设有多组垂直方向布置的掘进系统，每组掘进系统内包括了多个水平布置的掘进单元，掘进单元通过在盾体外壳中设置竖向隔板和横向隔板分割构成，多组掘进系统在前盾体的垂直方向上通过水平错动布置从而形成多级台阶结构，每两级台阶结构之间形成水平错动台阶，使前盾体在掌子面开挖时形成切割台阶，每一个掘进系统只对应切割自身面积的分段掌子面。该顶管机能将掌子面分割成多个上部和下部开挖单元、实现独立断面开挖和掌子面压力控制、将顶进施工对周围土体和地表影响最小化，进而控制地层沉降，具有施工场地小、一次成型、使用效果好的优势。

主权项：1.一种大断面矩形顶管机，其特征在于：它包括前盾体（1），前盾体（1）包括盾体外壳（12），盾体外壳（12）内设有多组可形成独立掘进面的掘进系统，每组掘进系统包括多个水平布置的掘进单元，每组掘进系统均布置独立的排土系统并与泥浆处置槽（8）连接；所述掘进单元包括独立的开挖壳体，开挖壳体安装在盾体外壳（12）中设置竖向隔板和横向隔板分割而成的隔间内；多组掘进系统在在前盾体（1）的垂直方向水平错动布置从而形成多级台阶结构，每个掘进系统只对应切割自身面积的分段掌子面，无需应对整个前盾体（1）大小的断面切割；前盾体（1）的掘进单元后方通过多个盾内纠偏千斤顶（11）连接有矩形箱涵管节（9）；所述多组掘进系统包括设置在前盾体（1）最上方的上部掘进系统Ⅱ（B-2）、中间位置的上部掘进系统Ⅰ（B-1）和下方位置的下部掘进系统（A-1），其中上部掘进系统Ⅱ（B-2）通过盾体顶部横向隔板（4）和盾体上部竖向隔板（7）在顶管机盾体外壳（12）中分割出多个容纳掘进单元的密闭隔间；上部掘进系统Ⅰ（B-1）和下部掘进系统（A-1）通过盾体中部竖向隔板（2）和盾体中部横向隔板（3）分割出多个容纳掘进单元的密闭隔间；上部掘进系统Ⅱ（B-2）两侧分别设有多个油压式防前倾修正栓（5）；所述下部掘进系统（A-1）的掘进单元包括下部掘进系统独立壳体（a-10）；下部掘进系统独立壳体（a-10）前方设有防止砂石进入的下部掘进系统舱体隔板（a-1）；下部掘进系统舱体隔板（a-1）上中心设有主刀具（a-3），在主刀具（a-3）四周设有多个下部掘进系统高压注浆孔（a-4）和搅拌辅刀具（a-2）；主刀具（a-3）由三个独立自转的椭圆形刀具组成，刀具上布置了多组先行刀（a-9）；三个独立自转的椭圆形刀具中间设有渣土仓（a-5）；渣土仓（a-5）上设有排土装置（a-11）；排土装置（a-11）通过尾部设置的螺旋排土驱动电机（a-16）驱动；排土装置（a-11）上通过防堵控制阀（a-13）设有渣土排出口（a-12），渣土排出口（a-12）下方设有渣土排出装置（10），渣土排出装置（10）通过软管与泥浆处置槽（8）连接，主刀具（a-3）通过设置在下部掘进系统舱体隔板（a-1）内的旋转装置（a-6）连接有刀盘驱动电机（a-14），主刀具（a-3）的两侧偏上位置分别设有下部掘进系统掌子面的土压传感器（a-7），在掘进单元与掘进单元之间设有拐角辅刀具（a-8），拐角辅刀具（a-8）连接有设置在辅刀具的独立驱动单元（a-15）；所述上部掘进系统Ⅱ（B-2）的掘进单元包括上部掘进系统独立壳体（b-2-10）；上部掘进系统独立壳体（b-2-10）前方设有防止砂石进入的上部掘进系统舱体隔板（b-2-1）；上部掘进系统舱体隔板（b-2-1）上设有两组主刀具Ⅲ（b-2-3）；在两组主刀具Ⅲ（b-2-3）之间设有上部掘进系统高压注浆孔（b-2-2）和上部掘进系统土压传感器（b-2-4），两组主刀具Ⅲ（b-2-3）处的上部掘进系统舱体隔板（b-2-1）内设有渣土仓Ⅲ（b-2-5）；渣土仓Ⅲ（b-2-5）上设有上部掘进系统排土装置（b-2-7）；上部掘进系统排土装置（b-2-7）通过上部掘进系统排土软管（b-2-8）与泥浆处置槽（8）连接；主刀具Ⅲ（b-2-3）通过设置在上部掘进系统舱体隔板（b-2-1）内的上部掘进系统旋转装置（b-2-6）连接有刀具驱动单元Ⅲ（b-2-13）；所述上部掘进系统Ⅰ（B-1）的掘进单元包括中部掘进系统独立壳体（b-1-10）；中部掘进系统独立壳体（b-1-10）前方设有防止砂石进入的中部掘进系统舱体隔板（b-1-1）；中部掘进系统舱体隔板（b-1-1）上中心设有主刀具Ⅱ（b-1-3）；主刀具Ⅱ（b-1-3）四周设有多个中部掘进系统高压注浆孔（b-1-4）和搅拌辅刀具Ⅱ（b-1-2）；主刀具Ⅱ（b-1-3）由三个独立自转的椭圆形刀具组成，三个独立自转的椭圆形刀具中间设有渣土仓Ⅱ（b-1-5）；渣土仓Ⅱ（b-1-5）上设有排土装置Ⅱ（b-1-13）；排土装置Ⅱ（b-1-13）尾部设有驱动排土的螺旋排土驱动电机Ⅱ（b-1-16）；排土装置Ⅱ（b-1-13）通过中部掘进机独立排土软管（b-1-9）与泥浆处置槽（8）连接；主刀具Ⅱ（b-1-3）通过设置在中部掘进系统舱体隔板（b-1-1）内的中部掘进机旋转装置（b-1-6）连接有刀盘驱动电机Ⅱ（b-1-14）；主刀具Ⅱ（b-1-3）的两侧偏上位置分别设有两个中部掘进系统土压传感器（b-1-7）；在掘进单元与掘进单元连接处设有拐角辅刀具Ⅱ（b-1-8）；其中上部掘进系统Ⅱ（B-2）和上部掘进系统Ⅰ（B-1）后方设有盾体（b-2-14）；上部掘进系统Ⅱ（B-2）的盾体（b-2-14）部分后方设有上部掘进系统顶进千斤顶（b-2-15）与矩形箱涵管节（9）连接；上部掘进系统Ⅰ（B-1）的盾体（b-2-14）部分后方设有中部掘进机的顶进千斤顶（b-1-15）与矩形箱涵管节（9）连接。

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