[发明专利]一种用于软土层隧道施工的盾构机

说明书

技术领域

本发明涉及软土层隧道掘进施工技术领域，特别是涉及一种用于软土层隧道掘进施工的盾构机。

背景技术

在软土地层隧道掘进施工中，在断面边缘和中间不可避免会出现硬质障碍物，如孤石、桩基等。在这种情况下，刀盘上主要用于刮铲软土的刀具难以将其破碎剥离。在现有技术中，一般通过在刀盘上预设一些强力破岩滚刀来解决这个问题。

在非圆断面隧道掘进施工中，一般采用多个刀盘拟合的方式实现。但是，总有部分边缘、特别是直线边缘，不能被刀具覆盖到。目前，一般采用在刀具覆盖不到的边缘部分的盾壳前缘布置尖刃切刀，以推进力促使切断的方法。但是，这种方法的切断能力有限，需要采用另外挖掘、爆破、拔桩等手段处理。因此，造成了掘进施工效率低。

在圆形断面隧道掘进施工中，对于掘进断面边缘的硬质障碍物一般通过在刀盘周边设置边刀进行切割。但是，边刀的切割能力有限，工作负荷大，从而造成掘进施工效率低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于软土层隧道施工的盾构机，包括用于切割硬质障碍物的水射流切割装置。

在盾构机上采用灵活轻便的高压水射流切割装置来解决现有盾构机中机械刀具无法切割部分障碍物的问题，可以实现硬质障碍物的快速切断，从而提高施工效率。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

在一个实施例中，用于软土层隧道施工的盾构机包括盾构外壳，水射流切割装置与盾构外壳的内壁活动连接。具体地，水射流切割装置包括移动式安装座及布置在安装座上的主喷头，和与主喷头连接的供水管路。安装座与盾构外壳的内壁活动连接。

在应用于非圆断面隧道掘进的盾构机中，以轻便灵活的高压水射流切割装置辅助机械刀具实现机械刀具无法切割区域硬质障碍物的快速切断，高压水射流装置通过移动式的安装座与盾构外壳活动连接，可以灵活实现沿盾构外壳内壁仿形移动，从而可以实现机械刀具无法覆盖区域硬质障碍物的快速切断破障，达到提高掘进施工效率的目的。

在一个实施例中，用于软土层隧道施工的盾构机包括刀盘，水射流切割装置沿刀盘的圆周方向布置。并且，用于软土层隧道施工的盾构机还包括旋转接头。具体地，水射流切割装置包括安装座及布置在安装座上的主喷头，和供水管路。安装座布置在刀盘上。供水管路通过旋转接头与主喷头连接。

在应用于圆形断面隧道掘进的盾构机中，将高压水射流切割装置安装在旋转刀盘外径边沿，通过旋转刀盘带动高压水射流切割装置快速切断掘进断面边缘的硬质障碍物，减轻边刀工作负荷，从而提高了盾构机掘进速度。

在一个实施例中，用于软土层隧道施工的盾构机包括驱动油缸。驱动油缸与水射流切割装置连接，并且驱动水射流切割装置沿刀盘的径向移动。

在应用于圆形断面隧道掘进的盾构机中，可以采用驱动油缸与高压水射流切割装置连接通过液压系统的控制作用实现切割装置沿旋转刀盘的径向移动。对于厚度和长度都很大的硬质障碍物，可以通过切割装置沿旋转刀盘的径向移动实现分层切割。

优选地，主喷头喷射方向略超出盾构机的顶部。主喷头的喷射方向与盾构机的顶部轮廓线夹角为10～20度。

主喷头喷射方向略超出盾壳外缘，可以形成少量超挖，从而可以使盾构机顺利推进。射流与盾构外壳的顶部轮廓线呈10～20度夹角，可以实现障碍物的根部彻底清除。

在一个实施例中，用于软土层隧道施工的盾构机包括与主喷头呈确定夹角布置的辅助喷头。辅助喷头布置在安装座上。

对于厚度较大的硬质障碍物，主喷头形成的高压水射流切割深度难以贯通切断时，可以启动与主喷头呈确定夹角布置的辅喷头，辅喷头的高压水射流形成的切缝与主喷头的高压水射流形成的切缝贯通，逐步推进直至完全将硬质障碍物切断。

在一个实施例中，用于软土层隧道施工的盾构机包括盾壳前缘，辅助喷头前端不超过盾壳前缘。辅助喷头的喷射方向与主喷头的喷射方向呈35～50度夹角。

这个夹角范围不但可以确保主喷头的高压水射流形成的切缝深度与辅喷头的高压水射流形成的切缝深度贯通，还可以确保主喷头和辅喷头形成的切槽面积和深度大，从而进一步提高了掘进施工效率。

在一个实施例中，安装座上设有1～3组备用喷头。

由于高压水射流切割喷头磨损较快，需要在安装座上布置1～3组备用喷头，当工作喷头因磨损造成压力下降而无法有效切割时，为了不影响施工效率，可以通过切换管路启用备用喷头。磨损的喷头可以在检修时集中更换。

附图说明