[发明专利]一种高效率的环形盾构机

说明书

本发明是一种高效率的环形盾构机，本发明要解决的技术问题是，现有技术盾构机效率低下，本发明的技术方案是盾构机的刀盘是环形的，环形刀盘可以大幅降低土方削碎量，削碎量所占挖掘土方量的比例越小，其效率越高。

技术领域：

本发明涉及山体隧道技术领域，特别涉及一种山体隧道使用的新型盾构机。

背景技术：

现有技术山体隧道施工主要两种方法，一种是由盾构机挖掘隧道，这种盾构机的最大缺点是要把隧道里的土壤和岩石全部削碎，由于隧道要挖掘的土方量大，因此这种全部削碎的方法需要消耗大量的能源，需要大型重量的盾构机，挖掘速度缓慢；另一种是爆破方法挖掘隧道，这种方法对山体有震动的副作用，隧道成型质量差。人们在发明锯子之前是用斧头对木材进行加工的，锯子之所以先进是因为削碎量少，斧头的削碎量大，削碎量越少其消耗的能量越小、设备越小、速度越快、效率越高。为了克服山体隧道施工的缺点，本发明公开一种消耗能量小、设备小、速度快、效率高、施工成本低的山体隧道盾构机。

发明内容：

本发明是一种高效率的环形盾构机，本发明要解决的技术问题是，现有技术盾构机效率低下，本发明的技术方案是：

在山体隧道大小不变的条件下，盾构机刀盘削碎量越少其消耗的能量越小、设备体积越小、速度越快、效率越高；实际上刀盘的宽度不能无限制地缩小，当刀盘的宽度减少到少于1米时，刀盘驱动电机安装位置和削碎泥土输出变得困难；刀盘缩小后呈环形，因此把它称为环形刀盘，安装环形刀盘的盾构机称为环形盾构机；环形刀盘宽度可以多个不同尺寸，把标准环形刀盘的宽度设计为1米宽；

环形刀盘由内刀盘和外刀盘组成，刀盘总宽度为1米，其中内刀盘宽度为0.5米，外刀盘宽度为0.5米，内刀盘与外刀盘的旋转方向是相反的，一个顺时针方向旋转，另一个反时针方向旋转；环形刀盘宽度的内空称为环形内空；经过刀盘削碎的土方称为削碎土方；环形内空没有经过刀盘削碎的泥土、碎泥土或者岩石、碎岩石称为圆形土方；环形内空直径一般为8～16米，环形内空直径越大，削碎量所占挖掘土方的比例越小，效率越高，因此本发明实用于大型山体隧道的建造；

环形盾构机由盾构机机头和圆形土方车两大部分组成，盾构机机头上有输出带、圆形土方桶、圆形土方出口，削碎土方由输出带、输送带输出，圆形土方经过圆形土方桶从圆形土方出口挤出；圆形土方车是跟随著盾构机机头同步前进的，在前进的同时圆形土方慢慢的挤压进入圆形车厢，当圆形土方挤入至挡泥板时，这时盾构机机头暂时停止运行，圆形土方车所有的车轮是经过液压升降杆之后与车身连接的，液压升降杆上升0.1米，再下降0.2米，由于液压杆的升降产生剪切力，使圆形车厢的土方与圆形土方桶的土方之间产生断裂，圆形车厢便可以把圆形土方拖运至隧道外面；圆形土方车运输至隧道外面的时候，隧道挤压管往隧道里挤压，使隧道挤压管移动靠近盾构机机头。

隧道挤压管的作用是，防止隧道内壁松散土方脱落、防止隧道塌落；隧道挤压管符合四个条件，一、管道外表面光滑，二、材料强度相当于钢材，三、材料密度比铝小，四、管道外表面前端的角不是直角，是斜角。其制造材料采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)符合上述前面三个条件，管壁厚度一般为6～10厘米；符合上述四个条件的隧道挤压管，可以整体圆管一节一节从隧道口往隧道内挤入，大幅降低隧道工程量。

在上述的的技术方案中，一直难以解决圆形土方在要求的长度时进行断裂问题，因为必须在断裂之后才能运走，在模拟实验之后表明，它的断裂是容易的，利用圆形土方自身的巨大质量就可以断裂，大部分隧道施工液压升降杆不用上升，直接下降0.1米就会出现断裂现象。圆形土方挤入圆形车厢内的方法，和圆形土方断裂方法是本发明的核心技术，这种技术大幅减少了隧道土方削碎量的工作，从而大幅降低工程建造成本。

附图说明：

图1是：环形刀盘平面图；

图2是：环形盾构机图；

图3是：隧道施工侧面图；