[实用新型]一种用于非圆断面隧道掘进施工的射流辅助盾构机

说明书

技术领域

本实用新型涉及隧道掘进施领域，尤其涉及一种用于非圆断面隧道掘进施工的射流辅助盾构机。

背景技术

在隧道施工中，经常会遇到非圆断面要求的隧道，现有的掘进方式通常利用多个圆形刀盘拟合以实现非圆断面的掘进，但在刀盘之间会存在无法重合的部分其主要为断面直线位置处，此时，断面底部的余土因靠近排土排渣装置可方便去除，而断面顶部和侧面的余土会在前盾推进过程中挤入土仓内壁，该部分软土将粘附、板结在土仓内壁，造成刀盘旋转和盾构机推进困难。

为解决上述技术问题，现有的方式是采用机械清根装置，利用可移动的铲刀将粘附在内壁的土体刮铲下来，但清根装置的工作范围有限，无法对土仓内壁的所有粘附、板结的软土有效清除，存在安全隐患；且清根装置需根据机型专门配备，通用性差，成本高，同时其结构复杂，制造装配精度要求高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种的实现非圆断面有效切割、盾构机掘进安全性高、通用性强的用于非圆断面隧道掘进施工的射流辅助盾构机。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种用于非圆断面隧道掘进施工的射流辅助盾构机，包括前盾及设于所述前盾端面的多个刀盘，还包括用于切割刀盘无法切削区域断面土层的射流组件，所述射流组件设于所述前盾端面上，并与所述刀盘错开布置，所述射流组件的喷射行程覆盖所述刀盘的切削盲区。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述射流组件包括多个扇形喷嘴，多个所述扇形喷嘴的射流扇面相互平行，且各所述扇形喷嘴的射流与掌子面相交于掘进断面轮廓线。

当所述刀盘切削盲区的断面轮廓线长度为L时，所述扇形喷嘴的数量n、所述射流扇面的扩散角α、所述扇形喷嘴与掌子面的距离d满足n*d*2*tg(α/2)不小于断面轮廓线长度L。

所述射流扇面与所述盾构机掘进方向的夹角β为5～10°。

所述射流组件还包括设于所述刀盘切削盲区中心位置的射流喷头，所述射流喷头包括一冲散喷嘴及多个径向喷嘴，所述冲散喷嘴沿盾构机掘进方向设置，所述径向喷嘴沿所述冲散喷嘴的周向设置，所述径向喷嘴的射流作用点超出所述前盾端面。

所述射流组件还包括喷杆及高压供水管，所述射流喷头通过喷杆与高压供水管连通，所述喷杆可带动所述射流喷头沿盾构机掘进方向移动。

所述射流喷头及喷杆外套设有保护管，所述保护管上设有与各所述径向喷嘴一一对应设置的多个避让通孔。

多个所述径向喷嘴相交点的轴线偏离所述喷杆的中心轴线，所述射流喷头与喷杆之间设有旋转接头。

所述喷杆连接有驱动喷杆旋转的旋转驱动件，所述喷杆与高压供水管之间设有旋转接头。

所述射流组件的喷射压力不小于35MPa。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型在前盾端面上设有射流组件，射流组件与刀盘错开布置，使得射流组件可用于切割刀盘无法切削区域的断面土层，从而实现非圆断面隧道掘进中土体的有效开挖；采用射流组件可有效切割和冲刷岩土，实现对所有粘附、板结软土的有效清除，其盾构机掘进安全性高，且在不改变结构尺寸的情况下，通过调整射流组件的压力、流量、角度、转速等参数可解决不同硬度、成分、粘度土体的破碎剥离，其可适用于各类断面形状土体的切割与破碎，通用性强，避免了采用机械清根装置通用性差，结构复杂的问题；同时，采用射流组件推进功耗低，且简化了盾构机结构。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型扇形喷嘴的正视图。

图3是本实用新型扇形喷嘴的剖视图。

图4是本实用新型射流喷头的正视图。

图5是本实用新型射流喷头的剖视图。

图6是本实用新型自旋转射流喷头的正视图。

图7是本实用新型自旋转射流喷头的剖视图。

图8是本实用新型强制旋转射流喷头的剖视图。

图中各标号表示：

1、前盾；2、刀盘；21、切削盲区；3、射流组件；31、扇形喷嘴；311、射流扇面；32、射流喷头；321、冲散喷嘴；322、径向喷嘴；323、圆柱形细射流；33、喷杆；34、高压供水管；35、保护管；351、避让通孔；36、旋转接头；37、自旋转射流喷头；371、偏置射流；38、强制旋转射流喷头；4、掌子面；5、土体。

具体实施方式