【技术实现步骤摘要】
一种大断面矩形顶管机
本专利技术涉及一种顶管机,尤其适用于城市地下大型矩形空间施工和构筑的大断面矩形顶管机。
技术介绍
城市地下空间的开发是未来城市发展的必然趋势,其中圆形隧道因其结构受力合理,施工工艺简单而广为采用。与圆型断面相比,矩形断面有效使用面积通常大于20%以上,在市政隧道工程中尤以矩形最为经济。相对于明挖法、箱涵顶进法、HEP&JES法构筑矩形空间,盾构法和矩形顶管法对周边环境影响较小、综合成本低。但相对于盾构法采用盾构机掘进,矩形顶管机制造时间短,组装场地小,适用于短距离的地下空间构筑工程。随着市政隧道施工断面逐渐往大断面趋势发展,大断面矩形顶管机得到广泛应用与发展,但现阶段,大断面矩形顶管机掘进过程中,因其断面较大,净空断面面积>50m2,全断面开挖风险高,难以实现掌子面压力控制,造成掌子面稳定性差,地层扰动大等问题。
技术实现思路
技术问题:针对传统矩形地下空间施工中在存在的地层变形控制难度大、程序冗杂、交通及环境影响明显,掌子面易崩塌等问题,提供一种能有效控制地层沉降和维持掌子面稳定、且经济可行的大断面矩形顶管机。技术方案:为实现上述技术目的,本专利技术的一种大断面矩形顶管机,包括前盾体,前盾体包括盾体外壳,盾体外壳内设有多组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中设置竖向隔板和横向隔板分割而成的隔间内;多 ...
【技术保护点】
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)。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
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)。
2.根据权利要求1所述的大断面矩形顶管机,其特征在于: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)。
3.根据权利要求2所述的大断面矩形顶管机,其特征在于:所述上部掘进系统Ⅱ(B-2)与上部掘进系统Ⅰ(B-1)的端面之间水平错动布置形成水平错动台阶d1;上部掘进系统Ⅰ(B-1)与下部掘进系统(A-1)的端面之间水平错动布置形成水平错动台阶d2。
4.根据权利要求3所述的大断面矩形顶管机,其特征在于:所述的上部掘进系统Ⅱ(B-2)和上部掘进系统Ⅰ(B-1)之间的水平错动台阶d1长度在0.4m-1.5m之间;所述的上部掘进系统Ⅰ(B-1)和下部掘进系统(A-1)之间的水平错动台阶d2长度在0.4m-1.5m之间;上部掘进系统Ⅱ(B-2)挖掘出的开挖断面的高度为2m-4m之间,上部掘进系统Ⅰ(B-1)和下部掘进系统(A-1)挖掘出的开挖断面的高度为4m-6m之间。
5.根据权利要求2所述的大断面矩形顶管机,其特征在于: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)。
技术研发人员:马鹏,钱德雨,张农,岛田英树,朴春德,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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