[发明专利]一种土压平衡式环形盾构机

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构设备，尤其是涉及一种土压平衡式环形盾构机。

背景技术

盾构法隧道施工具有对周围环境干扰小、施工速度快、安全可靠以及机械化和自动化程度高的优点，已经成为当今城市软土隧道建设的普遍采用的施工工法。与此相对应，适用于不同地层条件的盾构机类型也得到了极大的发展，土压平衡式盾构是70年代由日本首先研制和应用的，是在泥水加压盾构问世后诞生的一种新型盾构，该盾构避免了局部气压盾构的重要缺点，也省略了投资较大的泥水盾构所需的输送和处理设备，更适用于软弱冲积粘土地层。

近年来，对城市地下空间的开发利用正如火如荼的进行，其中地铁隧道的数量及规模也越来越大。在不久的将来，随着运营和使用时间的增长，已建隧道的性能和质量必然随之下降，最终将失去安全使用性能。与此同时，随着城市的进一步发展，维系着城市正常运作的交通体系必将越发显得拥挤，为了满足日益增长的城市交通需求，有可能要扩大地铁隧道直径，或形成多层立体交叉体系。因此，为了保证城市交通的正常运行以及人们的日常生活，必须变更线路修建新隧道或是对已经失去使用性能的旧隧道进行改造。然而，在城市地下空间即将趋于饱和的将来，一方面，变更线路势必会导致地下空间更为拥挤，而加大开挖深度则必然导致施工难度和风险的提高；另一方面，废弃隧道必然占用宝贵的地下空间，同时废弃隧道随时可能整体破坏失效，引起周围土体的变形，近而影响邻近管线或是建筑物的安全，是一个极大的潜在风险隐患。因此，最好的办法是对已有隧道进行改造，采用明挖法施工对周围环境影响较大且随着隧道埋深的增加，明挖法的施工难度和风险也将随之增大，故采用非开挖形式是最为经济和安全的，其中高度自动化和机械化的盾构施工工艺应是一种很好的选择。故研发适用于对处于不同地层条件下的已有隧道进行改造的新型盾构是一项具有长远意义的课题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种开挖不同直径的隧道、适应范围广、具有密封和止水功能的土压平衡式环形盾构机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种土压平衡式环形盾构机，其特征在于，该盾构机包括盾构机壳体、环形刀盘、土压舱、螺旋输送机、推进油缸、密封垫、管片拆除机、管片拼装机及密封刷，所述的环形刀盘设在盾构机壳体的前部，所述的土压舱设在环形刀盘的后部，所述的螺旋输送机设在盾构机壳体的下部，所述的推进油缸均布在盾构机壳体的四周，所述的密封垫为丁晴橡胶波纹管充气式密封垫，该密封垫的侧部设置密封垫千斤顶，所述的管片拆除机设在螺旋输送机上部的前端，所述的管片拼装机设在管片拆除机的后部，所述的密封刷设在盾构机尾部。

所述的环形刀盘上设置撕裂刀及切削刀。

所述的密封垫有两道，用于防止土压力损失和地下水侵入，该密封垫采用安装扣件固定，利用加压密封条保持盾构机内的压力，通过密封垫的气囊内压缩空气的扩张和收缩保持开挖面的土压力及实现密封和止水功能。

所述的密封垫千斤顶可调整行程，使密封垫与盾构机同步前进。

所述的密封刷有三道，三道密封刷之间填注有盾尾油脂，最后一道密封刷可进行拆除更换。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)利用环形刀盘对盾构前方土体进行切削，可以根据要求开挖不同直径的隧道，实现对已有隧道的改造；

(2)通过调整切口率、撕裂刀数量、撕裂刀和切削刀的布置以及土舱内土体的改良可以提高本发明的适用土层范围；

(3)为防止刀盘切削时地下水侵入隧道以及保持土舱内土压力，采用两道丁晴橡胶波纹管充气式密封垫，可以根据实际情况调整充气压力，通过压缩空气的扩张和收缩保持土舱内的土压力及实现密封和止水功能。

附图说明

图1为利用土压平衡环形盾构机对已有隧道进行改造工法的总体概要图；

图2为土压平衡环形盾构机构造详图；

图3为图2中环形刀盘A-A剖面图；

图4为环形盾构机密封垫断面详细构造图；

图中1为盾构机壳体、2为环形刀盘、3为土压舱、4为螺旋输送机、5为推进油缸、6为密封垫、7为管片拆除机、8为管片拼装机、9为密封刷、10为传送皮带、11为土渣斗、12为电瓶车、13为旧管片、14为新管片、15为龙门吊、16为土渣池、17为撕裂刀、18为切削刀、19为密封垫千斤顶、20为出土口、21为安装扣件、22为丁晴橡胶垫、23为加压密封条、24为密封腔、25为轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例