*CN102330555A*
(10)申请公布号 CN 102330555 A(43)申请公布日 2012.01.25
(12)发明专利申请
(21)申请号 201110283877.2(22)申请日 2011.09.22
(71)申请人洛阳聚科特种工程机械有限公司
地址471822 河南省洛阳市洛阳高新区丰华
路6号银昆科技园(72)发明人曹忠 朱德荣 蒋跃贵 郑林朝
李情丽(74)专利代理机构洛阳市凯旋专利事务所
41112
代理人陆君(51)Int.Cl.
E21D 11/10(2006.01)
E21D 9/01(2006.01)E21D 9/06(2006.01)E21D 9/12(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页
(54)发明名称
隧道开挖设备(57)摘要
本发明公开的一种隧道开挖设备，包括保持隧道内土体稳定的机构、挖掘破碎机构、支撑机构及输送机构；所述保持隧道内土体稳定的机构进一步包括防止隧道拱顶周边的土体塌落的活动前沿(1)，保障隧道掌子面上半断面土体稳定的液压移动挡板(2)以及保证开挖面下半端面土体稳定的切口环下部斜面(3)；设备支承环梁(9)上部安装支撑机构，支撑机构前端连接活动前沿，活动前沿与液压移动挡板活动铰接，设备支承环梁的支撑架(409)上通过摆动座(10)连接挖掘破碎机构，设备支承环梁的支撑架下部倾斜设有输送机构，所述输送机构位于隧道内的一端设有切口环下部斜面；该设备能够在盾构内安全高效的进行隧洞的开挖和衬砌作业。
CN 102330555 ACN 102330555 ACN 102330566 A
权 利 要 求 书
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1.一种隧道开挖设备，包括保持隧道内土体稳定的机构、挖掘破碎机构、支撑机构及输送机构；所述保持隧道内土体稳定的机构进一步包括防止隧道拱顶周边的土体塌落的活动前沿(1)，保障隧道掌子面上半断面土体稳定的液压移动挡板(2)以及保证开挖面下半端面土体稳定的切口环下部斜面(3)；其特征是：设备支承环梁(9)上部安装支撑机构，支撑机构前端连接活动前沿(1)，活动前沿(1)与液压移动挡板(2)活动铰接，设备支承环梁(9)的支撑架(409)上通过摆动座(10)连接挖掘破碎机构，设备支承环梁的支撑架下部倾斜设有输送机构，所述输送机构位于隧道内的一端设有切口环下部斜面(3)。
2.根据权利要求1所述的隧道开挖设备，其特征是：所述活动前沿(1)通过液压油缸推动与滑轨导向结合在一起；所述液压移动挡板(2)的移动挡板与液压油缸连接；所述切口环下部斜面(3)与盾壳连接在一起。
3.根据权利要求1所述的隧道开挖设备，其特征是：所述挖掘破碎机构包括滑臂伸缩式开挖机构(4)，所述滑臂伸缩式开挖机构包括铲斗(406)、伸缩臂和伸缩装置，所述伸缩臂由上滑臂(401)与下滑臂(402)两部分构成，上滑臂(401)安装在下滑臂(402)上方，两者通过上滑臂(401)两侧导向轮(403)及轨道A(405)与下滑臂(402)两侧导向轮(403)及轨道A(405)相互配合上下连为一体；所述上滑臂(401)前端通过伸缩装置连接铲斗(406)；所述上滑臂两侧设有与下滑臂连接的伸缩装置；所述下滑臂通过伸缩装置与摆动座(10)连接；摆动座(10)两侧设有与支撑架(409)连接的伸缩装置。
4.根据权利要求1所述的隧道开挖设备，其特征是：所述挖掘破碎机构包括滑移伸缩式破碎机构(5)，所述滑移伸缩式破碎机构包括破碎锤(501)，以及在破碎锤(501)两侧设置的伸缩装置，所述破碎锤通过轨道B(503)设置在滑臂伸缩式开挖机构(4)的上滑臂(401)上，且通过伸缩装置与上滑臂(401)相连。
5.根据权利要求3或4所述的隧道开挖设备，其特征是：所述伸缩装置设置为伸缩油缸。
6.根据权利要求1所述的隧道开挖设备，其特征是：所述支撑机构设置为千斤顶(8)。7.根据权利要求1所述的隧道开挖设备，其特征是：所述输送机构设置为螺旋输送机(6)。
8.根据权利要求1所述的隧道开挖设备，其特征是：所述隧道开挖设备还包括管片安装机(7)，所述管片安装机通过导轨与盾体连接在一起。
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说 明 书隧道开挖设备
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技术领域
[0001]
本发明涉及隧道开挖设备。
背景技术
盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机是一个前端设有刀盘的密闭式圆柱体钢组件，沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。现有结构的开挖面与内仓支间存在封闭隔板，无法直接看到全部掌子面状况，施工不可见，观察不到前方施工状况，如出现意外也无法察觉。在遇到掘进土层密实和含有大量漂石无法处理，使得隧道施工存在很大的局限性。
[0002]
发明内容
[0003] 本发明创造所要解决的技术问题是提供一种用于无水地道层的隧道开挖设备，该设备在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，能够在盾构内安全高效的进行隧洞的开挖和衬砌作业。
[0004] 为实现上述发明目的，本发明创造采用如下技术方案：[0005] 一种隧道开挖设备，包括保持隧道内土体稳定的机构、挖掘破碎机构、支撑机构及输送机构；所述保持隧道内土体稳定的机构进一步包括防止隧道拱顶周边的土体塌落的活动前沿，保障隧道掌子面上半断面土体稳定的液压移动挡板以及保证开挖面下半端面土体稳定的切口环下部斜面；设备支承环梁上部安装支撑机构，支撑机构前端连接活动前沿，活动前沿与液压移动挡板活动铰接，设备支承环梁的支撑架上通过摆动座连接挖掘破碎机构，设备支承环梁的支撑架下部倾斜设有输送机构，所述输送机构位于隧道内的一端设有切口环下部斜面。[0006] 优选的，所述活动前沿通过液压油缸推动与滑轨导向结合在一起；所述液压移动挡板的移动挡板与液压油缸连接；所述切口环下部斜面与盾壳连接在一起。[0007] 优选的，所述挖掘破碎机构包括滑臂伸缩式开挖机构，所述滑臂伸缩式开挖机构包括铲斗、伸缩臂和伸缩装置，所述伸缩臂由上滑臂与下滑臂两部分构成，上滑臂安装在下滑臂上方，两者通过上滑臂两侧导向轮及轨道A与下滑臂两侧导向轮及轨道A相互配合上下连为一体；所述上滑臂前端通过伸缩装置连接铲斗；所述上滑臂两侧设有与下滑臂连接的伸缩装置；所述下滑臂通过伸缩装置与摆动座连接；摆动座两侧设有与支撑架连接的伸缩装置。
[0008] 优选的，所述挖掘破碎机构包括滑移伸缩式破碎机构，所述滑移伸缩式破碎机构包括破碎锤，以及在破碎锤两侧设置的伸缩装置，所述破碎锤通过轨道B设置在滑臂伸缩式开挖机构的上滑臂上，且通过伸缩装置与上滑臂相连。
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优选的，所述伸缩装置设置为伸缩油缸。[0010] 优选的，所述支撑机构设置为千斤顶。[0011] 优选的，所述输送机构设置为螺旋输送机。[0012] 优选的，所述隧道开挖设备还包括管片安装机，所述管片安装机通过导轨与盾体连接在一起。
[0013] 由于采用如上所述的技术方案，本发明创造具有如下有益效果：[0014] 1、由于该隧道开挖设备不需要主轴承，无刀盘刀具，故设备故障少，设备成本低，约为密闭式盾构机的50％。[0015] 2、由于该隧道开挖设备前端没有刀盘，开挖面与内仓支间无封闭隔板，因此可以直接观察开挖面情况，能够处理飘石和障碍物，广泛使用各种无水底层。[0016] 3、挖掘破碎机构工作时，输送机构将渣土运输出，直接开挖运输土方，不需改良渣土，无污染，速度快。[0017] 4、该隧道开挖设备用电量小，约为密闭式盾构机的50％，减小了城市用电配套设备及用电量。
附图说明
[0018] 图1为本发明创造的隧道开挖设备的主视图；
[0019] 图2为本发明创造的滑臂伸缩式开挖机构的主视图；[0020] 图3为本发明创造的滑移伸缩式破碎机构的主视图；[0021] 图4为本发明创造的挖掘破碎机构的俯视图；[0022] 图中：1-活动前沿；2-液压移动挡板；3-切口环下部斜面；4-滑臂伸缩式开挖机构；5-滑移伸缩式破碎机构；6-螺旋输送机；7-管片安装机；8-千斤顶；9-设备支承环梁；10-摆动座；
[0023] 401-上滑臂；402-下滑臂；403-导向轮；404-伸缩油缸A；405-轨道A；406-铲斗；407-伸缩油缸B；408-伸缩油缸C；409-支撑架；410-伸缩油缸D；[0024] 501-破碎锤；502-液压油缸E；503-轨道B。具体实施方式
[0025] 以后结合附图及优选的实施方式对本发明创造进一步解释，需说明的是，优选的实施例不得作为对本发明创造技术方案的限制。[0026] 结合图1，隧道开挖设备，包括保持隧道内土体稳定的机构、挖掘破碎机构、作为支撑机构的千斤顶8、螺旋输送机6及管片安装机7。设备支承环梁9上部安装千斤顶8，设备支承环梁的支撑架409上通过摆动座10连接挖掘破碎机构，设备支承环梁的支撑架409下部倾斜设有螺旋输送机6。管片安装机7通过导轨与盾体用螺栓连接在一起。采用螺旋输送机6将土方输送进矿车；管片安装机7则在壳体的保护下进行管片安装，管片背后，注浆同步进行。
[0027] 其中，保持隧道内土体稳定的机构进一步包括防止隧道拱顶周边的土体塌落的活动前沿1，保障隧道掌子面上半断面土体稳定的液压移动挡板2以及保证开挖面下半端面土体稳定的切口环下部斜面3；活动前沿通过液压油缸与导轨连接在一起；液压油缸与移
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动挡板通过销轴铰接在一起形成液压移动挡板；所述切口环下部斜面通过螺栓与盾体连接在一起。利用切口环下部斜面，确保开挖面下半端面土体的推动，进而保证开挖面下半端面土体的稳定。
[0028] 结合图2和图4，挖掘破碎机构包括滑臂伸缩式开挖机构4，滑臂伸缩式开挖机构对掌子面土方直接挖掘。所述滑臂伸缩式开挖机构包括铲斗406、伸缩臂和伸缩油缸，所述伸缩臂由上滑臂401与下滑臂402两部分构成，上滑臂安装在下滑臂上方，两者通过上滑臂401两侧多排对称布置的导向轮403及轨道A405与下滑臂402两侧多排对称布置的导向轮403及轨道A405相互配合上下连为一体；所述上滑臂401前端通过伸缩油缸B407连接铲斗406，伸缩油缸B407的缸体固定在上滑臂401上，伸缩油缸B407动杆固定在铲斗406上；所述上滑臂401两侧设有与下滑臂402连接的伸缩油缸A404，伸缩油缸A404的缸体固定在下滑臂402上，伸缩油缸A404动杆固定在上滑臂401上；所述下滑臂402通过伸缩油缸C408与摆动座10连接，伸缩油缸C408的缸体固定在摆动座10上，伸缩油缸C408动杆固定在下滑臂402上；下滑臂402通过摆动座10固定在支撑架409上，摆动座10两侧设有与支撑架409连接的伸缩油缸D410，伸缩油缸D410缸体固定在支撑架409上，伸缩油缸D410动杆固定在摆动座10上。上滑臂401可以在下滑臂402上部通过伸缩油缸A404作用，沿轨道A405前后自由伸缩。导向轮403采用多排对称布置，能够保证上滑臂401和下滑臂402沿轨道的稳定滑移。该机构能够随时调整伸缩臂伸缩性，从而适当调整开挖范围。[0029] 结合图3，挖掘破碎机构还包括滑移伸缩式破碎机构5，滑移伸缩式破碎机构完成二次破碎。所述滑移伸缩式破碎机构包括破碎锤501，以及在破碎锤两侧设置的伸缩油缸E502，伸缩油缸E502动杆固定在破碎锤501两侧；破碎锤501通过之字形压板轨道B503顺施工方向设置在滑臂伸缩式开挖机构4的上滑臂401上，且破碎锤能够在轨道内前后划动，伸缩油缸E502缸体耳环固定在滑臂伸缩式开挖机构4的上滑臂401上。滑移伸缩式破碎机构5与滑臂伸缩式开挖机构4结合，在滑臂伸缩式开挖机构4对掌子面土方直接掘过程中，滑移伸缩式破碎机构5有效地疏松密集的土层，清理浮动的石块，并完成二次挖掘。液压油缸E502和轨道B503的设置，通过液压油缸E502动杆的伸缩控制破碎锤501在轨道B503上的前后滑移，实现破碎锤的伸缩，达到了所需要的不同工作长度，节约了工作空间，提高了工作效率。滑移伸缩式破碎机构5与滑臂伸缩式开挖机构4副臂回缩时，结合为一整体。
[0030] 新型隧道开挖设备采用吊车调入开挖始发井，并进行井底组装与掘进参数修正。正式掘进时，先用挖掘破碎机构的滑臂伸缩式开挖机构4环形分块挖掘开挖面上方150度范围的土体，依次伸出活动前沿1，插入先前开挖部位的欠挖方，并形成层护。再开挖上半断面剩余土体，依次打开挡土板，只挡开挖的正面。上半断面施工完成后，盾构机铲斗406将进行开挖面下部土体挖掘。挖掘破碎机构的滑移伸缩式破碎机构5在土体的挖掘过程中，有效地疏松密集的土层，清理浮动的石块，并完成二次破碎。在挖掘完成后，分开活动前沿的油缸，推进油缸推进盾构机前进60CM，依靠切口环切掉开挖欠方，同时活动前沿被动回缩，收回移动挡土板。开挖过程中的土方则通过螺旋输送机6，随时送进矿车，并由其编组运出洞外，至此完成第一循环开挖。随后，重复动作进行第二循环开挖，开挖完成后，将有120CM的纵向开挖段。此时，进行管片暗转，安装完毕进行同步注浆。至此完成盾构机的一个作业循环。盾构机内配有自动导向系统，盾构机侧面的防旋转和纠正旋转装置将有效保
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证盾构机掘进方向的正确。依此盾构机进行下一个作业循环。掘进施工完成后，盾构机将从结束井内直接调出。
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