[发明专利]变尺寸变形态盾构坦克和挖掘救援方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道掘进的专用工程机械领域，具体涉及一种变尺寸变形态盾构坦克和挖掘救援方法。

背景技术

目前，在铁路、公路、地铁、钻山等隧道工程施工作业中，盾构机是一种常见的隧道掘进的专用工程机械。盾构机用于隧道暗挖施工作业，其主要功能是通过土体开挖、土碴排运、整机推进和管片安装等完成隧道的成型挖掘。现有的盾构机包括圆筒形的壳体，壳体前部设置有切削装置，切削装置包括圆形刀盘，在刀盘上固定连接有若干把切削刀，切削刀刀头通常采用超硬合金材料制成，切削刀位于同一径向平面内，在隧道挖掘过程中，切削刀随刀盘旋转掘进，隧道内被挖掘出的泥土及岩屑等杂物通过螺旋输送机排出，从而实现隧道的掘进作业。但现有的盾构机也存在有一些不足之处：

现有盾构机利用后部液压缸和两侧部液压缸交替使用推动盾构机向前移动，导致掘进速度较慢、切削效率低，通常在土层中挖掘直径1米～15米大小隧道的掘进速度为每分钟8厘米左右，而遇到硬质岩石时其掘进速度就更加缓慢，导致施工工期较长，施工作业量较大。

现有盾构机通常只能前进不能后退，一旦遇到塌方或者机体受损等无法继续进行施工的问题，需要人员进入内部机舱进行维修，机舱因环境恶劣和结构空间小等诸多原因造成维修难度大。如遇到无法现场维修的情况，盾构机很难被退出。而且，因挖掘过程造成底层局部压力变化，容易出现塌方等事故，现有盾构机机身庞大无法实现收缩功能，很难退出。由于营救难度大和耗时长问题，会对地下工作人员造成生命危急。

另外，现有盾构机的尺寸固定不变，型号单一，针对不同洞径，需购置不同盾构机才能匹配使用。

发明内容

本发明针对现有盾构机存在不能收缩变形从而无法在塌方等事故中顺利脱身的问题，提供一种变尺寸变形态盾构坦克，以及利用变尺寸变形态盾构坦克的挖掘及救援方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种变尺寸变形态盾构坦克，包括盾构机主体和盾构机刀盘，盾构机主体下方设置有履带式行走机构；盾构机主体外侧通过千斤顶安装有护板（千斤顶是具有双向顶力的大吨位千斤顶），相邻护板之间的后方滑动连接有间隙支撑板，所述护板和间隙支撑板组合形成可伸缩的外侧保护罩；盾构机刀盘设置有能够沿径向展开的辅助刀具；在外侧保护罩未扩张状态下，辅助刀具密闭于盾构机刀盘内，当外侧保护罩扩张后，辅助刀具随之展开，保证辅助刀具和外侧保护罩在扩张后随旋切前进。当外侧保护罩收缩后，盾构机刀盘的辅助刀具缩退于固定刀具内，或者盾构机刀盘收缩后再整体后退入保护罩内。可变尺寸：适应不同洞径；可变形态：伸缩进退自如。

盾构机主体内设置有应急救生舱，配备有氧气罐和食品柜及饮用水箱和空气净化装置，自备发电机和储油罐。

护板与间隙支撑板之间设置有滑槽和滑块配合结构，并在护板与间隙支撑板之间连接有密封带。

在固定刀具后侧设置刀鞘，辅助刀具位于刀鞘内并能径向伸缩，辅助刀具的内端连接有液压缸，液压缸的根部铰接在刀盘主体内。

所述辅助刀具铰接在固定刀具的末端，或者铰接在刀盘主体圆周边缘，在辅助刀具后侧铰接有液压缸，液压缸的根部铰接在刀盘主体内。

或者，在所述辅助刀具内或者在固定刀具内设置隐藏钻具。

在盾构机前后下方分别设置双向千斤顶支腿，以增加前后推力。

所述履带式行走机构，其两侧履带、驱动轮及驱动机构为角度可调式。

在挖掘机主体内侧及后侧连接有刮板输送机构或者螺旋输送机构，并连接有管片安装机。

在挖掘机主体后侧设置有支护设备。

在护板边缘设置切割粉碎清理装置。

一种利用变尺寸变形态盾构坦克的挖掘及救援方法，包括以下步骤：

（1）使用所述变尺寸变形态盾构坦克，将盾构机主体外侧的径向千斤顶都打开，从而使各护板和间隙支撑板组合形成可伸缩的外侧保护罩；并将盾构机刀盘展开，利用固定刀具和辅助刀具同时工作，挖掘直径不小于保护罩直径；同时进行注水和泥浆输送，以及管片安装；

（2）在挖掘行进过程中，在后方通过支护设备分别支护至少两根平行立柱，各立柱之间的宽度小于保护罩最大直径但大于保护罩最小直径，各立柱上方支撑在新开挖洞壁顶部；进行管片安装时，拆除各立柱，或在管片内通过立柱进行上述支护作业；

（3）当发生塌方事故时，保护罩和刀盘都收缩为最小状态，从各立柱之间退出。

盾构机主体内设置有应急救生舱，配备有氧气罐、食品柜、饮用水箱、空气净化装置和卫生间，当盾构机被卡死无法退出时，或因退出缓慢需要生命补给时，利用应急救生舱提供氧气、食物和饮用水。