[发明专利]一种能够以任意比例变开挖直径的盾构机及变径方法

说明书

本发明涉及隧道开挖施工设备技术领域，具体涉及一种能够以任意比例变开挖直径的盾构机及变径方法。该盾构机包括可变径刀盘、可变径前盾、可变径中盾、尾盾、支腿可伸缩台车；还包括扭力梁、主动铰接油缸、折棚式橡胶铰接密封、螺旋输送机、管片拼装机、人仓。本发明盾构机能够在始发井、隧道内快速的在一定范围内以任意比例变开挖直径；当转场进行其他直径或截面开挖时，刀盘、盾体、后配套台车均可快速变径，仅需新制折棚式橡胶铰接密封、尾盾等即可适应不同的直径或截面的开挖；可使用同一台盾构机挖掘不同开挖直径的隧道，极大的降低施工现场的设备购置、改造成本及竖井施工成本，并极大缩短施工周期，具有很高的研究价值。

技术领域

本发明涉及隧道开挖施工设备技术领域，具体涉及一种能够以任意比例变开挖直径的盾构机及变径方法。

背景技术

目前，盾构机广泛应用于城市地铁、综合管廊等地下隧道挖掘，实际施工中，需要开挖的隧道直径不同，截面不同。目前盾构机开挖直径从2米至17米不等。尤其是在城市轨道交通盾构法施工中，根据区域不同，隧道设计标准也不统一。国内地铁隧道盾构机开挖直径有Φ6880、Φ6680、Φ6480、Φ6280等多种规格，盾构机的选型、调配已经成为了一个主要的影响因素。许多公司在使用一种盾构机一次后就需要更换另一种规格的盾构机进行下一个工程，成本上造成很大的浪费，且会影响工期。另外，在电力电缆隧道、污水隧道的分支、接合处，输水隧道上游、下游处，铁路隧道的车站处，道路隧道的紧急停车带等，有时需要在中途扩大、缩小断面。为了在中途扩大、缩小断面，通常设置竖井中途更换盾构机。但是在设置竖井来更换盾构机的施工方法中，除了需要挖掘竖井之外，还需要准备多台盾构机实施挖掘。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种能够以任意比例变开挖直径的盾构机及变径方法，能够在始发井、隧道内快速的在一定范围内以任意比例调整开挖直径。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种能够以任意比例变开挖直径的盾构机，包括可变径刀盘、可变径前盾、可变径中盾、尾盾和支腿可伸缩台车，还包括扭力梁、主动铰接油缸、折棚式橡胶铰接密封、螺旋输送机、管片拼装机、人仓和土仓隔板，所述可变径刀盘固定在所述可变径前盾的主驱动壳体上，所述可变径前盾与可变径中盾之间通过主动铰接油缸连接，两者连接的接缝处的内侧设置折棚式橡胶铰接密封，所述可变径前盾与可变径中盾之间设置扭力梁，所述尾盾与所述可变径中盾通过螺栓连接，所述支腿可伸缩台车由连接桥和后配套台车组成，所述连接桥连接到拼装机行走梁上，所述螺旋输送机固定在主驱动壳体上，所述管片拼装机、人仓和土仓隔板均布置于盾构机内部。

进一步的，所述可变径刀盘包括多组辐条臂，每组辐条臂内设有超挖臂和超挖臂油缸，所述超挖臂油缸用于带动所述超挖臂沿径向伸缩进而调整开挖直径，所述超挖臂上设有刀具，所述超挖臂周边焊接有加固板。

进一步的，所述可变径前盾由主驱动、前盾变径导向柱、土仓隔板和前盾壳体组成，所述前盾壳体由多组前盾主动弧板及前盾从动弧板拼接而成，每组前盾主动弧板与前盾从动弧板通过铰链连接，相邻两组的前盾主动弧板与前盾从动弧板通过承插形式连接，所述前盾主动弧板由前盾变径导向柱连接在主驱动壳体上，所述前盾变径导向柱内置前盾变径油缸，通过前盾变径油缸径向伸缩实现前盾壳体变径，所述前盾壳体变径完成后将所述前盾变径油缸和前盾变径导向柱锁死。

进一步的，所述土仓隔板能够沿径向伸缩以适配所述前盾壳体的直径。

进一步的，所述可变径中盾的盾体由中盾中心筒、中盾变径导向柱、中盾变径油缸、推进油缸和中盾壳体组成，所述中盾壳体由多组中盾主动弧板及中盾从动弧板拼接而成，每组中盾主动弧板与中盾从动弧板通过铰链连接，相邻两组的中盾主动弧板与中盾从动弧板通过承插形式连接，所述多组中盾主动弧板和中盾从动弧板内侧均设有对应的中盾变径导向柱，所述中盾变径导向柱一端均垂直固定在所述中盾中心筒上，所述中盾变径导向柱另一端均固定有推进油缸，所述中盾变径导向柱均内置中盾变径油缸，通过中盾变径油缸径向伸缩实现中盾壳体变径，所述中盾壳体变径完成后将所述中盾变径油缸和中盾变径导向柱锁死。