[发明专利]一种螺旋出渣的双模盾构机及其应用方法

说明书

本发明公开了一种螺旋出渣的双模盾构机及其应用方法，解决了现有盾构机无法满足更为复杂的地质条件施工的技术问题。本发明包括前盾隔板上开设的第一出渣口，前盾隔板的下方开设有第二出渣口，螺旋输送机的另一端的下方设置有后配套皮带机，第一出渣口的后侧设置有第一连接座，第一出渣口可拆卸连接有中心隔板，第二出渣口的后侧设置有第二连接座，第二连接座可拆卸连接有封板，螺旋输送机通过第二连接座与第二出渣口连接或螺旋输送机通过第一连接座与第一出渣口连接。本发明根据地质情况可便捷切换模式，同时，避免了现有的敞开TBM模式的双模盾构机失稳和涌水的风险；而且，还能够有效的解决土仓粉尘扩散的问题，保证作业环境的健康。

技术领域

本发明涉及双模盾构机技术领域，特别是指一种螺旋出渣的双模盾构机及其应用方法。

背景技术

盾构机作为一种先进的隧道施工设备，广泛应用于城市地铁隧道的修建。目前应用比较广泛的盾构机类型为土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机和敞开TBM模式的盾构机。一般认为高水压、渗透系数大、对地表沉降控制精度高的地层适用于泥水平衡盾构机；水压不高、渗透系数小、对地表沉降控制精度要求一般的地层适用于土压平衡盾构机；全断面硬岩地层因自稳性比较好而适用于敞开TBM模式的盾构机，敞开式型盾构是指盾构内施工人员可以直接和开挖面土层接触，对开挖面工况进行观察，直接排除开挖面发生的故障。各种机型有各自不同的地层适应范围，但是随着城市地铁的大规模扩张，城市地铁隧道所穿越的地层也变的越来越复杂，在同一隧道区间可能会遇到全断面硬岩、全断面软土和全断面互层等各种地层，地层的复杂性对盾构机的地层适应性提出了更大的挑战，所以复合型盾构机是一种必然的发展趋势。

目前使用的复合型盾构机具有多种组合形式，比如以螺旋输送机出渣的土压平衡模式与以泥浆管路出渣的泥水平衡模式相结合的双模盾构机、以螺旋输送机出渣的土压平衡模式与以中心主机皮带机出渣的敞开TBM模式相结合的双模盾构机、以泥浆管路出渣的泥水平衡模式与以中心主机皮带机出渣的敞开TBM模式相结合的双模盾构机。但是地质条件复杂多变，特别是在破碎带或者水头压力比较大的全断面硬岩地层，上述几种形式的复合型盾构机无法满足特殊地形的施工需求，而且使用中心皮带机的双模方案在模式转换时，需要拆装螺旋输送机或主机皮带机，狭小的洞内空间极大的增加拆装难度，当地层比较复杂导致频繁换时，会使施工效率降低。

若使用以泥浆管路出渣的泥水平衡模式与以中心主机皮带机出渣的敞开TBM模式相结合的双模盾构机或以螺旋输送机出渣的土压平衡模式与以中心主机皮带机出渣的敞开TBM模式相结合的双模盾构机，因为中心皮带机为敞开式结构，存在失稳和涌水的风险，会造成主机位置严重涌水，一方面清理比较困难，另一方面也会危及人身安全；另外，还会存在土仓粉尘扩散的问题，无法保证作业环境的健康。若使用以螺旋输送机出渣的土压平衡模式与以泥浆管路出渣的泥水平衡模式相结合的双模盾构机，则处于封闭型模式下盾构内施工人员无法直接和开挖面土层接触，不能对开挖面工况进行观察，不能直接排除开挖面发生的故障。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种螺旋出渣的双模盾构机及其应用方法，解决了现有盾构机无法满足更为复杂的地质条件施工的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种螺旋出渣的双模盾构机，包括前盾隔板上开设的第一出渣口，前盾隔板的下方开设有第二出渣口，第二出渣口连接有螺旋输送机，螺旋输送机的另一端的下方设置有后配套皮带机，所述第一出渣口的后侧设置有第一连接座，第一出渣口可拆卸连接有中心隔板，所述第二出渣口的后侧设置有第二连接座，第二连接座可拆卸连接有封板，所述螺旋输送机通过第二连接座与第二出渣口连接或螺旋输送机通过第一连接座与第一出渣口连接。本技术方案提供了一种以螺旋输送机出渣的土压平衡模式和以中心螺旋输送机出渣的敞开TBM模式的双模盾构机，根据地质情况可进行模式切换，土压平衡模式和敞开TBM模式之间的切换不需要增加其它出渣设置即可实现；同时，敞开TBM模式采用中心螺旋输送机出渣，当土仓内部失稳或涌水时可及时关闭螺旋输送机后闸门与外部隔离，确保现场安全。本发明一方面拓展了隧道掘进机对不同地层的地质适应性，另一方可快速切换，提高了施工效率。