專利名稱：隧道開挖設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及隧道開挖設備。
背景技術：
盾構隧道掘進機，簡稱盾構機，是一種隧道掘進的專用工程機械，現代盾構掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，涉及地質、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術，已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。盾構機是一個前端設有刀盤的密閉式圓柱體鋼組件，沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。現有結構的開挖面與內倉支間存在封閉隔板，無法直接看到全部掌子面狀況，施工不可見，觀察不到前方施工狀況，如出現意外也無法察覺。在遇到掘進土層密實和含有大量漂石無法處理，使得隧道施工存在很大的局限性。
發明內容
本發明創造所要解決的技術問題是提供一種用于無水地道層的隧道開挖設備，該設備在防止軟基開挖面崩塌或保持開挖面穩定的同時，能夠在盾構內安全高效的進行隧洞的開挖和襯砌作業。為實現上述發明目的，本發明創造采用如下技術方案一種隧道開挖設備，包括保持隧道內土體穩定的機構、挖掘破碎機構、支撐機構及輸送機構；所述保持隧道內土體穩定的機構進一步包括防止隧道拱頂周邊的土體塌落的活動前沿，保障隧道掌子面上半斷面土體穩定的液壓移動擋板以及保證開挖面下半端面土體穩定的切口環下部斜面；設備支承環梁上部安裝支撐機構，支撐機構前端連接活動前沿， 活動前沿與液壓移動擋板活動鉸接，設備支承環梁的支撐架上通過擺動座連接挖掘破碎機構，設備支承環梁的支撐架下部傾斜設有輸送機構，所述輸送機構位于隧道內的一端設有切口環下部斜面。優選的，所述活動前沿通過液壓油缸推動與滑軌導向結合在一起；所述液壓移動擋板的移動擋板與液壓油缸連接；所述切口環下部斜面與盾殼連接在一起。優選的，所述挖掘破碎機構包括滑臂伸縮式開挖機構，所述滑臂伸縮式開挖機構包括鏟斗、伸縮臂和伸縮裝置，所述伸縮臂由上滑臂與下滑臂兩部分構成，上滑臂安裝在下滑臂上方，兩者通過上滑臂兩側導向輪及軌道A與下滑臂兩側導向輪及軌道A相互配合上下連為一體；所述上滑臂前端通過伸縮裝置連接鏟斗；所述上滑臂兩側設有與下滑臂連接的伸縮裝置；所述下滑臂通過伸縮裝置與擺動座連接；擺動座兩側設有與支撐架連接的伸縮裝置。優選的，所述挖掘破碎機構包括滑移伸縮式破碎機構，所述滑移伸縮式破碎機構包括破碎錘，以及在破碎錘兩側設置的伸縮裝置，所述破碎錘通過軌道B設置在滑臂伸縮式開挖機構的上滑臂上，且通過伸縮裝置與上滑臂相連。
優選的，所述伸縮裝置設置為伸縮油缸。優選的，所述支撐機構設置為千斤頂。優選的，所述輸送機構設置為螺旋輸送機。優選的，所述隧道開挖設備還包括管片安裝機，所述管片安裝機通過導軌與盾體連接在一起。由于采用如上所述的技術方案，本發明創造具有如下有益效果1、由于該隧道開挖設備不需要主軸承，無刀盤刀具，故設備故障少，設備成本低， 約為密閉式盾構機的50%。2、由于該隧道開挖設備前端沒有刀盤，開挖面與內倉支間無封閉隔板，因此可以直接觀察開挖面情況，能夠處理飄石和障礙物，廣泛使用各種無水底層。3、挖掘破碎機構工作時，輸送機構將渣土運輸出，直接開挖運輸土方，不需改良渣土，無污染，速度快。4、該隧道開挖設備用電量小，約為密閉式盾構機的50%，減小了城市用電配套設備及用電量。
圖1為本發明創造的隧道開挖設備的主視圖；圖2為本發明創造的滑臂伸縮式開挖機構的主視圖；圖3為本發明創造的滑移伸縮式破碎機構的主視圖；圖4為本發明創造的挖掘破碎機構的俯視圖；圖中1-活動前沿；2-液壓移動擋板；3-切口環下部斜面；4-滑臂伸縮式開挖機構；5-滑移伸縮式破碎機構；6-螺旋輸送機；7-管片安裝機；8-千斤頂；9-設備支承環梁； 10-擺動座；401-上滑臂；402-下滑臂；403-導向輪；404-伸縮油缸A ；405-軌道A ；406-鏟斗；407-伸縮油缸B ；408-伸縮油缸C ；409-支撐架；410-伸縮油缸D ；501-破碎錘；502-液壓油缸E ；503-軌道B。
具體實施例方式以后結合附圖及優選的實施方式對本發明創造進一步解釋，需說明的是，優選的實施例不得作為對本發明創造技術方案的限制。結合圖1，隧道開挖設備，包括保持隧道內土體穩定的機構、挖掘破碎機構、作為支撐機構的千斤頂8、螺旋輸送機6及管片安裝機7。設備支承環梁9上部安裝千斤頂8，設備支承環梁的支撐架409上通過擺動座10連接挖掘破碎機構，設備支承環梁的支撐架409下部傾斜設有螺旋輸送機6。管片安裝機7通過導軌與盾體用螺栓連接在一起。采用螺旋輸送機6將土方輸送進礦車；管片安裝機7則在殼體的保護下進行管片安裝，管片背后，注漿同步進行。其中，保持隧道內土體穩定的機構進一步包括防止隧道拱頂周邊的土體塌落的活動前沿1，保障隧道掌子面上半斷面土體穩定的液壓移動擋板2以及保證開挖面下半端面土體穩定的切口環下部斜面3 ；活動前沿通過液壓油缸與導軌連接在一起；液壓油缸與移動擋板通過銷軸鉸接在一起形成液壓移動擋板；所述切口環下部斜面通過螺栓與盾體連接在一起。利用切口環下部斜面，確保開挖面下半端面土體的推動，進而保證開挖面下半端面土體的穩定。結合圖2和圖4，挖掘破碎機構包括滑臂伸縮式開挖機構4，滑臂伸縮式開挖機構對掌子面土方直接挖掘。所述滑臂伸縮式開挖機構包括鏟斗406、伸縮臂和伸縮油缸，所述伸縮臂由上滑臂401與下滑臂402兩部分構成，上滑臂安裝在下滑臂上方，兩者通過上滑臂 401兩側多排對稱布置的導向輪403及軌道A405與下滑臂402兩側多排對稱布置的導向輪403及軌道A405相互配合上下連為一體；所述上滑臂401前端通過伸縮油缸B407連接鏟斗406，伸縮油缸B407的缸體固定在上滑臂401上，伸縮油缸B407動桿固定在鏟斗406 上；所述上滑臂401兩側設有與下滑臂402連接的伸縮油缸A404，伸縮油缸A404的缸體固定在下滑臂402上，伸縮油缸A404動桿固定在上滑臂401上；所述下滑臂402通過伸縮油缸C408與擺動座10連接，伸縮油缸C408的缸體固定在擺動座10上，伸縮油缸C408動桿固定在下滑臂402上；下滑臂402通過擺動座10固定在支撐架409上，擺動座10兩側設有與支撐架409連接的伸縮油缸D410，伸縮油缸D410缸體固定在支撐架409上，伸縮油缸 D410動桿固定在擺動座10上。上滑臂401可以在下滑臂402上部通過伸縮油缸A404作用，沿軌道A405前后自由伸縮。導向輪403采用多排對稱布置，能夠保證上滑臂401和下滑臂402沿軌道的穩定滑移。該機構能夠隨時調整伸縮臂伸縮性，從而適當調整開挖范圍。結合圖3，挖掘破碎機構還包括滑移伸縮式破碎機構5，滑移伸縮式破碎機構完成二次破碎。所述滑移伸縮式破碎機構包括破碎錘501，以及在破碎錘兩側設置的伸縮油缸 E502，伸縮油缸E502動桿固定在破碎錘501兩側；破碎錘501通過之字形壓板軌道B503順施工方向設置在滑臂伸縮式開挖機構4的上滑臂401上，且破碎錘能夠在軌道內前后劃動， 伸縮油缸E502缸體耳環固定在滑臂伸縮式開挖機構4的上滑臂401上。滑移伸縮式破碎機構5與滑臂伸縮式開挖機構4結合，在滑臂伸縮式開挖機構4對掌子面土方直接掘過程中，滑移伸縮式破碎機構5有效地疏松密集的土層，清理浮動的石塊，并完成二次挖掘。液壓油缸E502和軌道B503的設置，通過液壓油缸E502動桿的伸縮控制破碎錘501在軌道 B503上的前后滑移，實現破碎錘的伸縮，達到了所需要的不同工作長度，節約了工作空間， 提高了工作效率。滑移伸縮式破碎機構5與滑臂伸縮式開挖機構4副臂回縮時，結合為一整體。新型隧道開挖設備采用吊車調入開挖始發井，并進行井底組裝與掘進參數修正。 正式掘進時，先用挖掘破碎機構的滑臂伸縮式開挖機構4環形分塊挖掘開挖面上方150度范圍的土體，依次伸出活動前沿1，插入先前開挖部位的欠挖方，并形成層護。再開挖上半斷面剩余土體，依次打開擋土板，只擋開挖的正面。上半斷面施工完成后，盾構機鏟斗406 將進行開挖面下部土體挖掘。挖掘破碎機構的滑移伸縮式破碎機構5在土體的挖掘過程中，有效地疏松密集的土層，清理浮動的石塊，并完成二次破碎。在挖掘完成后，分開活動前沿的油缸，推進油缸推進盾構機前進60CM，依靠切口環切掉開挖欠方，同時活動前沿被動回縮，收回移動擋土板。開挖過程中的土方則通過螺旋輸送機6，隨時送進礦車，并由其編組運出洞外，至此完成第一循環開挖。隨后，重復動作進行第二循環開挖，開挖完成后，將有 120CM的縱向開挖段。此時，進行管片暗轉，安裝完畢進行同步注漿。至此完成盾構機的一個作業循環。盾構機內配有自動導向系統，盾構機側面的防旋轉和糾正旋轉裝置將有效保證盾構機掘進方向的正確。依此盾構機進行下一個作業循環。掘進施工完成后，盾構機將從結束井內直接調出。
權利要求
1.一種隧道開挖設備，包括保持隧道內土體穩定的機構、挖掘破碎機構、支撐機構及輸送機構；所述保持隧道內土體穩定的機構進一步包括防止隧道拱頂周邊的土體塌落的活動前沿(1)，保障隧道掌子面上半斷面土體穩定的液壓移動擋板O)以及保證開挖面下半端面土體穩定的切口環下部斜面(3)；其特征是設備支承環梁(9)上部安裝支撐機構，支撐機構前端連接活動前沿(1)，活動前沿(1)與液壓移動擋板( 活動鉸接，設備支承環梁 (9)的支撐架(409)上通過擺動座(10)連接挖掘破碎機構，設備支承環梁的支撐架下部傾斜設有輸送機構，所述輸送機構位于隧道內的一端設有切口環下部斜面(3)。
2.根據權利要求1所述的隧道開挖設備，其特征是所述活動前沿(1)通過液壓油缸推動與滑軌導向結合在一起；所述液壓移動擋板O)的移動擋板與液壓油缸連接；所述切口環下部斜面C3)與盾殼連接在一起。
3.根據權利要求1所述的隧道開挖設備，其特征是所述挖掘破碎機構包括滑臂伸縮式開挖機構G)，所述滑臂伸縮式開挖機構包括鏟斗G06)、伸縮臂和伸縮裝置，所述伸縮臂由上滑臂G01)與下滑臂(402)兩部分構成，上滑臂(401)安裝在下滑臂(402)上方，兩者通過上滑臂(401)兩側導向輪(403)及軌道A (405)與下滑臂(402)兩側導向輪(403) 及軌道A(4(^)相互配合上下連為一體；所述上滑臂G01)前端通過伸縮裝置連接鏟斗 (406)；所述上滑臂兩側設有與下滑臂連接的伸縮裝置；所述下滑臂通過伸縮裝置與擺動座(10)連接；擺動座(10)兩側設有與支撐架(409)連接的伸縮裝置。
4.根據權利要求1所述的隧道開挖設備，其特征是所述挖掘破碎機構包括滑移伸縮式破碎機構(5)，所述滑移伸縮式破碎機構包括破碎錘(501)，以及在破碎錘(501)兩側設置的伸縮裝置，所述破碎錘通過軌道B(503)設置在滑臂伸縮式開挖機構的上滑臂 (401)上，且通過伸縮裝置與上滑臂G01)相連。
5.根據權利要求3或4所述的隧道開挖設備，其特征是所述伸縮裝置設置為伸縮油缸。
6.根據權利要求1所述的隧道開挖設備，其特征是所述支撐機構設置為千斤頂(8)。
7.根據權利要求1所述的隧道開挖設備，其特征是所述輸送機構設置為螺旋輸送機(6)。
8.根據權利要求1所述的隧道開挖設備，其特征是所述隧道開挖設備還包括管片安裝機(7)，所述管片安裝機通過導軌與盾體連接在一起。
全文摘要
本發明公開的一種隧道開挖設備，包括保持隧道內土體穩定的機構、挖掘破碎機構、支撐機構及輸送機構；所述保持隧道內土體穩定的機構進一步包括防止隧道拱頂周邊的土體塌落的活動前沿(1)，保障隧道掌子面上半斷面土體穩定的液壓移動擋板(2)以及保證開挖面下半端面土體穩定的切口環下部斜面(3)；設備支承環梁(9)上部安裝支撐機構，支撐機構前端連接活動前沿，活動前沿與液壓移動擋板活動鉸接，設備支承環梁的支撐架(409)上通過擺動座(10)連接挖掘破碎機構，設備支承環梁的支撐架下部傾斜設有輸送機構，所述輸送機構位于隧道內的一端設有切口環下部斜面；該設備能夠在盾構內安全高效的進行隧洞的開挖和襯砌作業。
文檔編號E21D9/06GK102330555SQ20111028387
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月22日 優先權日2011年9月22日
發明者曹忠, 朱德榮, 李情麗, 蔣躍貴, 鄭林朝 申請人:洛陽聚科特種工程機械有限公司