[发明专利]一种铰接滑筒式连续掘进盾构机及其施工方法

说明书

本发明涉及一种铰接滑筒式连续掘进盾构机，包括刀盘、前盾、中盾、尾盾、滑筒结构、前部推进油缸、后部拼装油缸、前部铰接油缸、后部铰接油缸和管片拼装机；滑筒结构设置于前盾与中盾之间，包括滑筒外壳和滑筒内壳，滑筒外壳与前盾固定连接，滑筒内壳与中盾通过若干前部铰接油缸连接；中盾与尾盾通过若干后部铰接油缸连接；若干前部推进油缸设置于滑筒结构内，其活塞杆端与前盾连接、缸体端与中盾连接；若干后部拼装油缸的缸体安装于中盾上，用于管片拼装；管片拼装机安装于中盾后部、位于尾盾内，用于拼装盾构管片。本发明能够实现盾构机掘进与拼装同步进行，同时能灵活调整盾构机姿态，适应转弯调向及小曲线半径转弯掘进需求。

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种铰接滑筒式连续掘进盾构机及其施工方法。

背景技术

近年来出于降低盾构隧道工程造价以及节省施工时间的需要，人们期望提高盾构机的施工速度。现有适用于全断面岩石地层的双护盾TBM(Tunnel Boring Machine，全断面硬岩隧道掘进机)能够实现主机掘进与拼装同步进行，但无止水措施，无法实现有水地层施工，考虑到止水等问题，适用于软土地层或土岩交互的盾构机并没有相关连续掘进机型。现有盾构机的推进与拼装管片间歇交错进行，不能实现盾构机推进与管片拼装同步，盾构机施工不连续；现有可同时进行掘进与拼装的盾构机，盾构姿态控制不易，盾体尺寸较长，不能实现小曲线转弯；针对现有技术的不足，本盾构机及施工方法为了适应这种需求、进行了相应的开发。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种铰接滑筒式连续掘进盾构机及其施工方法，它能够实现盾构机掘进与拼装同步进行，实现盾构机连续作业，同时能灵活调整盾构机姿态，适应转弯调向及小曲线半径转弯掘进需求。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种铰接滑筒式连续掘进盾构机，包括刀盘、前盾、中盾和尾盾；还包括滑筒结构、前部推进油缸、后部拼装油缸、前部铰接油缸、后部铰接油缸和管片拼装机；所述滑筒结构设置于所述前盾与中盾之间，包括能够相对滑动的滑筒外壳和滑筒内壳，所述滑筒外壳与所述前盾固定连接，所述滑筒内壳与所述中盾通过若干所述前部铰接油缸连接，二者能够相对摆动；所述中盾与尾盾通过若干所述后部铰接油缸连接，二者能够相对摆动；若干所述前部推进油缸设置于滑筒结构内，其活塞杆端与所述前盾连接、缸体端与所述中盾连接；若干所述后部拼装油缸的缸体安装于所述中盾上，其活塞杆穿过中盾后伸入后盾中，用于管片拼装；所述管片拼装机安装于中盾后部、位于尾盾内，用于拼装盾构管片。

上述方案中，若干前部推进油缸与若干前部铰接油缸在圆周方向上交错均匀布置。

上述方案中，若干后部拼装油缸与若干后部铰接油缸在圆周方向上交错均匀布置。

上述方案中，所述滑筒外壳内壁与滑筒内壳外壁之间设有导向装置及密封装置。

上述方案中，所述滑筒内壳与中盾之间设有密封装置。

上述方案中，所述中盾与尾盾之间设有密封装置。

上述方案中，所述盾构机包括连续掘进模式，在连续掘进模式下，若在掘进过程中遇到转弯调向及小曲线半径转弯的工况，通过调节不同分区的前部推进油缸的油压，产生不同分区前部推进油缸的行程差，配合前部铰接油缸、后部铰接油缸动作，更好实现盾构机推进过程中的姿态控制。

上述方案中，所述盾构机包括常规掘进模式，在常规掘进模式下，即当前部推进油缸完全缩回时，通过锁定前部推进油缸，采用后部拼装油缸进行间歇推进与拼装管片，恢复到常规盾构的推进、拼装管片间歇进行的常规作业模式。

相应的，本发明还提出上述铰接滑筒式连续掘进盾构机的施工方法，掘进与拼装同步施工，包括以下步骤：

S1、初始状态下，前部推进油缸全部缩回，后部拼装油缸完全伸出，并顶住管片；