专利名称：地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种施工上圆下方截面的地铁联络通道用顶进机具，尤其是涉及
一种地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机。
背景技术：
我国联络通道施工技术受经济发展的限制，一直缺少实施的隧道载体工程，因而 发展较为缓慢，应用也相当有限。进入20世纪90年代后，国内开始大规模地引进、应用国 际先进的盾构施工技术和设备，地铁工程在一些城市得到了快速建设，为之所涵盖的联络 通道工程也相应得以快速发展。 目前，国内外地铁盾构隧道左右线之间的联络通道因不同地质及施工要求，随之 产生许多施工方法。当前联络通道施工方法主要以顶管法、矿山法、管棚法、类矿山法等为 主。洞门形式上，在钢制或铸铁特殊管片上开口 (洞门)进行矿山法开挖联络通道，这种设 计和施工方法简单，但钢制特殊管片的残留部分易逐渐锈蚀，形成衬砌结构的薄弱环节。近 年，广州、深圳地铁曾采用普通混凝土管片上开洞进行联络通道的施工方法，但未形成有代 表性的设计施工模式。 采用顶管法施工，可以在复杂的地质条件下进行地铁联络通道的施工，降低造价， 縮短工期。但由于联络通道的断面限制，目前采用非圆形截面顶管机具进行施工还没有成 熟的产品和技术。 国外对于非圆形截面顶管机具的设计主要有两种方式，第一种为DPLEX顶管施工 法(Developing Parallel Link Excavating ShieldMethod)，顶管机的刀盘是一个绕曲柄 轴进行偏心转动的切削刀盘。另外一种称为Takenaka施工工法，它采用的是日本Takenaka Ltd. Company研制的顶管机，顶管机的刀盘中心为一个大的圆形刀盘，并配合有切削臂。由 于地铁联络通道长度较短，而这两种顶管机研发费用高，研发时间长，不适宜作为联络通道 顶进的施工机具。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种地铁 联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机，其结构设计合理、使用操作简便且使 用效果好，能有效解决现有工法在高水位软弱地层等复杂地层中施工联络通道时所存在的 费用高、工期长、安全质量控制难度大等问题。 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种地铁联络通道正反弧 形活动网格挤压水冲式顶管掘进机，其特征在于包括内部分为前后两个仓体的外部壳体、 套装在外部壳体的前仓内且能沿所述前仓的内壁前后移动的活动网格系统、安装在外部壳 体后仓内的螺旋出土机和纠偏及测量系统、分别安装在所施工地铁联络通道首尾部的出洞 弧形封门和进洞弧形封门以及位于外部壳体后方的后方顶进设备，出洞弧形封门和进洞弧 形封门的结构分别与地铁联络通道的首尾部结构相对应；所述活动网格系统包括顶进过程中对泥土进行切削的活动网格和固定在活动网格中后部的封闭式锥形泥土仓，活动网格上 设置有多个高压水管，螺旋出土机安装在泥土仓后方且其前部所安装螺旋从泥土仓的后部 开口顶端伸入至泥土仓内部，所述外部壳体、活动网格、出洞弧形封门和进洞弧形封门的外 部形状均与所施工地铁联络通道所连通的两个隧道形状相匹配，活动网格的前端面形状为 与出洞弧形封门结构相对应的正弧形即凸弧形形状，外部壳体的前端面形状为与进洞弧形 封门结构相对应的反弧形即凹弧形形状。 所述外部壳体、活动网格、出洞弧形封门和进洞弧形封门的横断面形状均为上部 为圆弧形、下部为方形且左右对称的形状。 所述出洞弧形封门和进洞弧形封门均为由多块弧形方块拼装组成的弧形封门且
二者均通过多个螺栓固定在所施工地铁联络通道首尾部的隧道衬砌块中间。 所述出洞弧形封门上设置有宽度与活动网格厚度相对应的夹层。 所述螺旋出土机包括外钢筒、从前至后同轴套装在外钢筒内部的螺旋、对螺旋进
行驱动的电动机、安装在电动机动力输出轴上的减速器、安装在外钢筒后部出土口上的出
土口闸门、用于开启关闭出土口闸门的手动机构以及设置在减速器和螺旋间的齿轮传动机
构，所述齿轮传动机构安装在传动齿轮箱内。 所述螺旋由螺旋轴和布设在所述螺旋轴上的螺旋叶片组成，所述齿轮传动机构为 传动齿轮组，减速器和传动齿轮组中的主动轮间通过联轴器进行连接，传动齿轮组中的从 动轮同轴安装在所述螺旋轴后部。 所述活动网格和外部壳体间通过多个螺栓进行连接固定且所述多个螺栓呈均匀 分布。 所述活动网格为由钢板拼焊成的12个方格组成的网格，泥土仓上开有一个透视 窗、两个检查孔和两个隔膜压力表。 所述后方顶进设备包括平面导轨、多台双作用油缸、与双作用油缸相接的高压油 泵、安装在双作用油缸前部的顶铁和布设在双作用油缸正后方的靠背。 所述螺旋轴前端部套装有轴端支座，减速器为摆线针减速器。 本实用新型与现有技术相比具有以下优点 1、结构设计新颖、合理且拆装及维修方便。 2、使用操作简便，省时省力，施工效率高、施工成本低且施工难度小。 3、使用效果好，实用价值高且可操作性强，本实用新型巧妙地将顶管掘进机的机
头前端设计为双层可伸縮的正反弧形面，从而有效解决了隧道出、进洞口时上下不对称的
正反弧面转换问题；并且能有效适用至高水位软弱地层等复杂地层的地铁联络通道施工中。 综上所述，本实用新型结构设计合理、使用操作简便且使用效果好，能有效解决在 高水位软弱地层等复杂地层中采用现有工法施工联络通道时所存在的费用高、工期长、安 全质量控制难度大等问题。 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的使用状态参考图。[0024]
图2为本实用新型除进洞弧形封门和后方顶进设备外的使用状态参考图, 图3为本实用新型活动网格系统的结构示意图。 图4为图3的右视图。
图5为本实用新型螺旋出土机的结构示意图。
图6为本实用新型外部壳体的结构示意图。
图7为本实用新型后方顶进设备的使用状态参考图。
附图标记说明
1- 外部壳体
2- 2-泥土仓
3- 1-外钢筒 3-4-减速器 3-7-出土口闸门
3-10-轴端支座；
7- 地铁联络通道
8- 3-平面导轨；
9- 高压水管；
2-活动网格系统
2- 3-隔膜压力表
3- 2-螺旋； 3-5-传动齿轮箱 3-8-手动机构； 5-出洞弧形封门 8-后方顶进设备 8-4-顶铁； 10-出洞洞门；
2- 1-活动网格；
3- 螺旋出土机； 3-3-电动机； 3-6-联轴器； 3-9-底座； 6-进洞弧形封门； 8-l-双作用油缸； 8-5-靠背； 11-螺栓安装孔。
具体实施方式如图1、图2、图3、图4及图6所示，本实用新型包括内部分为前后两个仓体的外 部壳体1、套装在外部壳体1的前仓内且能沿所述前仓的内壁前后移动的活动网格系统2、 安装在外部壳体1后仓内的螺旋出土机3和纠偏及测量系统、分别安装在所施工地铁联络 通道7首尾部的出洞弧形封门5和进洞弧形封门6以及位于外部壳体1后方的后方顶进设 备8，出洞弧形封门5和进洞弧形封门6的结构分别与地铁联络通道7的首尾部结构相对 应。所述活动网格系统2包括顶进过程中对泥土进行切削的活动网格2-1和固定在活动网 格2-1中后部的封闭式锥形泥土仓2-2，活动网格2-1上设置有多个高压水管9，螺旋出土 机3安装在泥土仓2-2后方且其前部所安装螺旋3-2从泥土仓2-2的后部开口顶端伸入至 泥土仓2-2内部，所述外部壳体1、活动网格2-l、出洞弧形封门5和进洞弧形封门6的外部 形状均与所施工地铁联络通道7所连通的两个隧道形状相匹配。所述活动网格2-l的前端 面形状为与出洞弧形封门5结构相对应的正弧形即凸弧形形状，外部壳体1的前端面形状 为与进洞弧形封门6结构相对应的反弧形即凹弧形形状。 所述外部壳体1、活动网格2-l、出洞弧形封门5和进洞弧形封门6的横断面形状 均为上部为圆弧形、下部为方形且左右对称的形状。实际操作过程中，由于套装在外部壳体 1内的活动网格2-l在顶进到位后，要整体在外部壳体l内部向内滑动一定的设计距离，从 而使外部壳体l的前端面即凹弧面与隧道的外径密贴吻合，防止大量泥水涌入隧道内。并 且，所述外部壳体1尾部安装四台手动螺栓千斤顶及八个顶丝，用以调解本实用新型的顶 进方向，保证能准确进洞。 本实施例中，所述出洞弧形封门5和进洞弧形封门6均为由多块弧形方块拼装组 成的弧形封门且二者均通过多个螺栓固定在所施工地铁联络通道7首尾部的隧道衬砌块 中间。所述出洞弧形封门5上设置有宽度与活动网格2-l厚度相对应的夹层。具体而言出洞弧形封门5和进洞弧形封门6应与所施工地铁联络通道7所连通的两个隧道形状相匹 配，根据设计形状提前预制完成。待地铁联络通道7所连通的隧道施工时，将出洞弧形封门 5和进洞弧形封门6同衬砌块一齐准确地安装在设计位置。 所述出洞弧形封门5具体由12块带活门的独立弧形方块拼装组成，连接在隧道衬 砌块中间，由于隧道是埋深15米以下的软土地层中，因而本实用新型出洞后将无法拆除出 洞弧形封门5，而必须连同封门一起向前推出。因而，本实用新型中将12个弧形方块连接 成带夹层的网格，夹层的宽度大于活动网格2-l的厚度，使得活动网格2-l能正好套入夹层 内。顶进时，本实用新型连同出洞弧形封门5—起向前推出，在套入夹层设定深度时松开出 洞弧形封门5外周与隧道的连接螺栓，人员立即退出，而活动网格2-l继续往夹层深处推 进，撞开活门挡块，12个活门打开，使土体进入泥土仓2-2，这时顶管掘进机便带着打开的 出洞弧形封门5向前继续顶进施工。相应地，进洞施工时，进洞弧形封门6具体由9块弧形 方块拼装组成并安装在隧道衬砌块中间，且进洞弧形封门6的厚度比隧道壁厚薄，为使顶 管掘进机到位后先插入孔洞一定深度(相当于进洞弧形封门6的厚度比隧道壁厚薄的厚 度)，然后松开进洞弧形封门6与隧道的连接螺栓，另外在松开连接螺栓之前，应先将进洞 弧形封门6与外部壳体1进行临时连接，防止进洞弧形封门6突然倒下发生事故。 结合图5，所述螺旋出土机3包括外钢筒3-l、从前至后同轴套装在外钢筒3-1内 部的螺旋3-2、对螺旋3-2进行驱动的电动机3-3、安装在电动机3-3动力输出轴上的减速 器3-4、安装在外钢筒3-1后部出土 口上的出土 口闸门3-7、用于开启关闭出土 口闸门3-7 的手动机构3-8以及设置在减速器3-4和螺旋3-2间的齿轮传动机构，所述齿轮传动机构 安装在传动齿轮箱3-5内。所述螺旋3-2由螺旋轴和布设在所述螺旋轴上的螺旋叶片组 成，所述齿轮传动机构为传动齿轮组3-5，减速器3-4和传动齿轮组3-5中的主动轮间通过 联轴器3-6进行连接，传动齿轮组3-5中的从动轮同轴安装在所述螺旋轴后部。所述螺旋 轴前端部套装有轴端支座3-10，减速器3-4为摆线针减速器。本实施例中，所述电动机3-3 和减速器3-4通过底座3-9安装在外钢筒3-1上，所述传动齿轮箱3-5安装在外钢筒3_1 上。所述外钢筒3-l具体选用小426X16mm的无缝钢管，同时为达到简化设备和保险的目 的，螺旋出土口闸门3-7改为为手动操作装置。顶进过程中，活动网格2-l切削的泥土进入 泥土仓2-2后，通过螺旋出土机3送出仓外装入小车。 所述活动网格2-1和外部壳体1间通过多个螺栓进行连接固定且所述多个螺栓呈 均匀分布，所述外部壳体1上对应设置有多个螺栓安装孔11。所述活动网格2-1为由钢板 拼焊成的12个方格组成的网格，泥土仓2-2上开有一个透视窗、两个检查孔和两个隔膜压 力表2-3。 结合图7，所述后方顶进设备8包括平面导轨8-3、多台双作用油缸8_1、与双作用 油缸8-1相接的高压油泵、安装在双作用油缸8-1前部的顶铁8-4和布设在双作用油缸8-1 正后方的靠背8-5。也就是说，本实用新型所用的后方顶进设备8与普通顶管施工后方顶进 设备相同。 综上，前端面为正弧形的活动网格2-1和泥土仓2-2设置为一整体且二者套装在 前端面为反弧形的外部壳体1内部，并且活动网格2-1能在外部壳体1内前后滑动，由于活 动网格2-1与外部壳体1之间通过多条螺栓进行连接固定且固定连接时前端面为正弧形活 动网格2-1位于外部壳体1前部。当松开固定螺栓后，所述后方顶进设备8推动前端面为反弧形的外部壳体1继续向前顶进，并且当外部壳体1与活动网格2-l相对滑动设定距离 时，即可实现端面正弧形转换为端面反弧形。 本实用新型的工作过程是先将出洞弧形封门5(安装在出洞洞门10内)和进洞 弧形封门6相应安装到位后，将本实用新型的机头(包括外部壳体1、活动网格系统2以及 螺旋出土机3和纠偏及测量系统)就位安装在导轨8-3上，相应将后方顶进设备8、润滑设 备和水力设备安装到位，随后启动后方顶进设备8推动机头不断向前顶进，并将活门即出 洞弧形封门5自动打开，实现机头出洞，机头出洞后出洞洞门IO仍留在盾构隧道内；出洞 后，启动螺旋出土机3不断向外弃土，随后安装管节并连接润滑设备用注浆管，实现正常顶 进施工；当机头靠近进洞弧形封门6时，松开活动网格2-1与外部壳体1间的固定螺栓，后 方顶进设备8继续推动机头向前顶进，活动网格2-1退入外部壳体1内，即实现端面正弧形 转换为端面反弧形；机头的外部壳体1切入进洞弧形封门6，将进洞弧形封门6与机头进行 临时连接，防止进洞弧形封门6突然倒下发生事故；然后，松开进洞弧形封门6与隧道的连 接螺栓，实现机头进洞。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求一种地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机，其特征在于包括内部分为前后两个仓体的外部壳体(1)、套装在外部壳体(1)的前仓内且能沿所述前仓的内壁前后移动的活动网格系统(2)、安装在外部壳体(1)后仓内的螺旋出土机(3)和纠偏及测量系统、分别安装在所施工地铁联络通道(7)首尾部的出洞弧形封门(5)和进洞弧形封门(6)以及位于外部壳体(1)后方的后方顶进设备(8)，出洞弧形封门(5)和进洞弧形封门(6)的结构分别与地铁联络通道(7)的首尾部结构相对应；所述活动网格系统(2)包括顶进过程中对泥土进行切削的活动网格(2-1)和固定在活动网格(2-1)中后部的封闭式锥形泥土仓(2-2)，活动网格(2-1)上设置有多个高压水管(9)，螺旋出土机(3)安装在泥土仓(2-2)后方且其前部所安装螺旋(3-2)从泥土仓(2-2)的后部开口顶端伸入至泥土仓(2-2)内部，所述外部壳体(1)、活动网格(2-1)、出洞弧形封门(5)和进洞弧形封门(6)的外部形状均与所施工地铁联络通道(7)所连通的两个隧道形状相匹配，活动网格(2-1)的前端面形状为与出洞弧形封门(5)结构相对应的正弧形即凸弧形形状，外部壳体(1)的前端面形状为与进洞弧形封门(6)结构相对应的反弧形即凹弧形形状。
2. 按照权利要求1所述的地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机，其 特征在于所述外部壳体(1)、活动网格(2-l)、出洞弧形封门(5)和进洞弧形封门(6)的横 断面形状均为上部为圆弧形、下部为方形且左右对称的形状。
3. 按照权利要求1或2所述的地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进 机，其特征在于所述出洞弧形封门(5)和进洞弧形封门(6)均为由多块弧形方块拼装组成 的弧形封门且二者均通过多个螺栓固定在所施工地铁联络通道(7)首尾部的隧道衬砌块 中间。
4. 按照权利要求3所述的地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机，其 特征在于所述出洞弧形封门(5)上设置有宽度与活动网格(2-1)厚度相对应的夹层。
5. 按照权利要求1或2所述的地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进 机，其特征在于所述螺旋出土机(3)包括外钢筒(3-1)、从前至后同轴套装在外钢筒(3-1) 内部的螺旋(3-2)、对螺旋(3-2)进行驱动的电动机(3-3)、安装在电动机(3-3)动力输出 轴上的减速器(3-4)、安装在外钢筒(3-1)后部出土口上的出土口闸门(3-7)、用于开启关 闭出土口闸门(3-7)的手动机构(3-8)以及设置在减速器(3-4)和螺旋(3-2)间的齿轮传 动机构，所述齿轮传动机构安装在传动齿轮箱(3-5)内。
6. 按照权利要求5所述的地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机，其 特征在于所述螺旋(3-2)由螺旋轴和布设在所述螺旋轴上的螺旋叶片组成，所述齿轮传 动机构为传动齿轮组(3-5)，减速器(3-4)和传动齿轮组(3-5)中的主动轮间通过联轴器 (3-6)进行连接，传动齿轮组(3-5)中的从动轮同轴安装在所述螺旋轴后部。
7. 按照权利要求1或2所述的地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进 机，其特征在于所述活动网格(2-1)和外部壳体(1)间通过多个螺栓进行连接固定且所述 多个螺栓呈均匀分布。
8. 按照权利要求1或2所述的地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘 进机，其特征在于所述活动网格(2-1)为由钢板拼焊成的12个方格组成的网格，泥土仓 (2-2)上开有一个透视窗、两个检查孔和两个隔膜压力表(2-3)。
9. 按照权利要求1或2所述的地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机，其特征在于所述后方顶进设备(8)包括平面导轨(8-3)、多台双作用油缸(8-1)、与双 作用油缸(8-1)相接的高压油泵、安装在双作用油缸(8-1)前部的顶铁(8-4)和布设在双 作用油缸(8-1)正后方的靠背(8-5)。
10.按照权利要求6所述的地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机， 其特征在于所述螺旋轴前端部套装有轴端支座(3-10)，减速器(3-4)为摆线针减速器。
专利摘要本实用新型公开了一种地铁联络通道正反弧形活动网格挤压水冲式顶管掘进机，包括外部壳体、套装在外部壳体前仓内且能前后移动的活动网格系统、安装在外部壳体后仓内的螺旋出土机和纠偏及测量系统、安装在所施工地铁联络通道首尾部的出洞弧形封门和进洞弧形封门及推动掘进机机头向前顶进的后方顶进设备；活动网格系统包括活动网格和固定在活动网格中后部的泥土仓，活动网格的前端面形状为与出洞弧形封门结构相对应的正弧形形状，外部壳体的前端面形状为与进洞弧形封门结构相对应的反弧形。本实用新型结构合理、使用操作简便且使用效果好，能有效解决在复杂地层中采用现有工法施工联络通道时所存在的费用高、工期长、安全质量控制难度大等问题。
文档编号E21D9/08GK201448113SQ20092003442
公开日2010年5月5日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者党美辉, 李玉清, 杨育僧, 杨骏, 陈军 申请人:中铁一局集团有限公司