[实用新型]一种马蹄形全断面岩石隧道掘进机

说明书

本实用新型公开了一种马蹄形全断面岩石隧道掘进机，解决了现有技术中马蹄形隧道开挖不能一次成型、易出现超挖或欠挖情况等问题。本实用新型包括驱动系统、控制系统、检测系统和掘进主机，所述掘进主机包括圆形刀盘、护盾总成、主驱动和支撑梁架，圆形刀盘与护盾总成之间设有可伸缩铣挖头总成和可伸缩刮渣板总成，可伸缩铣挖头总成和可伸缩刮渣板总成交叉设置，可伸缩铣挖头总成和可伸缩刮渣板总成均由控制系统控制，可伸缩刮渣板总成与设置在支撑梁架上的主机皮带机相对应。本实用新型通过先圆形断面后非圆断面的开挖方式进行马蹄形断面隧道开挖，挖掘精度高，大大提高了工作效率，弥补用于岩石开挖的马蹄形TBM的市场空白，具有较高的推广价值。

技术领域

本实用新型涉及敞开式掘进机技术领域，特别是指一种马蹄形全断面岩石隧道掘进机。

背景技术

全断面隧道掘进机（TBM）是一种集机械、电子、液压、激光等技术于一体的大型隧道掘进装备，在山岭隧道、引水工程及城市地铁的建设中发挥着重要作用。TBM分为护盾式TBM和敞开式TBM，TBM开挖的隧道断面一般都是圆形。但是随着我国高速铁路的发展，为了加大对隧道空间的利用率，高铁对隧道断面的要求也多样化起来。高铁隧道建设要求满足列车的高速度，具备良好通风和救援通道，而且要求隧道质量好，施工成本低，建设工期短。已经完工的蒙华铁路白城隧道，总长3.4公里，采用的是马蹄形断面，地质情况是主要以粉砂、细砂和砂质土为主，这种马蹄形盾构机采用多刀盘开挖，只适用于软土地层，对于岩石地层无能为力。目前适应于岩石的马蹄形TBM尚未出现。

马蹄形断面开挖存在以下问题：一、马蹄形断面不具备中心对称性，无法用回转的形式完成马蹄形断面的开挖，必须在圆形断面的基础上增加另一种开挖方式，完成马蹄形于圆形之间的区域的开挖；二、圆形刀盘切削的岩渣是通过布置在刀盘周边的刮渣板收集进入主机皮带机。非圆部分开挖的岩渣会在隧道的底部堆积，而圆形刀盘的刮渣板却无法刮起隧道底部的岩渣，必须设计一种新的刮渣板，能够在进行非圆断面开挖时完成渣土的收集；三、圆形刀盘开挖的断面是马蹄形界面的最大内切圆轨迹，内切圆于马蹄形轨迹之间的距离较大，非圆开挖不能一步到位，需分多次进行，因此非圆部分的刮渣也不能一次完成，需要实时的适应最新的断面；四、现有护盾和其他的部件都是与正常圆形开挖的隧道相配合，不适用于马蹄形隧道面，需要做进一步改进。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种马蹄形全断面岩石隧道掘进机，解决了现有技术中马蹄形隧道开挖不能一次成型、易出现超挖或欠挖情况、工作效率低的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种马蹄形全断面岩石隧道掘进机，包括驱动系统、控制系统和掘进主机，所述掘进主机包括圆形刀盘、护盾总成、主驱动和支撑梁架，护盾总成的一端与圆形刀盘相连接、另一端与支撑梁架相连接，主驱动设置在支撑梁架上且与圆形刀盘相连接；圆形刀盘前端面上均匀设有主切刀和边切刀，圆形刀盘与护盾总成之间设有可伸缩铣挖头总成和可伸缩刮渣板总成，可伸缩铣挖头总成和可伸缩刮渣板总成交叉设置，可伸缩铣挖头总成和可伸缩刮渣板总成均由控制系统控制，可伸缩刮渣板总成与设置在支撑梁架上的主机皮带机相对应。

所述可伸缩铣挖头总成包括与圆形刀盘相连接的导向套和铣挖头伸缩油缸，导向套内设有导向柱，导向柱的上端设有铣挖头和液压马达，液压马达为铣挖头的自转提供动力，铣挖头伸缩油缸的一端与导向柱铰接、另一端通过油缸耳座与圆形刀盘相连接。

所述导向套的一侧设有用于夹持管线的管线链排。

所述可伸缩刮渣板总成包括与圆形刀盘相连接的导渣板，导渣板上设有刮渣伸缩油缸，刮渣伸缩油缸的自由端连接有刮渣板，刮渣板在刮渣伸缩油缸的作用下沿导渣板运动，导渣板的出渣端与主机皮带机相对应。

所述圆形刀盘与护盾总成之间设有四组可伸缩铣挖头总成和四组可伸缩刮渣板总成，四组可伸缩铣挖头总成沿径向均匀设置在圆形刀盘的后部，四组可伸缩刮渣板总成沿径向均匀设置在圆形刀盘的后部，四组可伸缩铣挖头总成和四组可伸缩刮渣板总成位于同一面内。