一种地下管廊盾构施工用盾构机头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种地下管廊盾构施工用盾构机头，包括圆柱形外壳、盾构刀盘以及刀盘驱动机构、土仓、出土装置和管片拼装机，圆柱形外壳外径不大于5m；盾构刀盘包括刀盘本体，刀盘本体包括外刀架、内刀架和安装在外刀架和内刀架之间的中部刀架，内刀架上安装有鱼尾刀；外刀架与内刀架之间装有多个第一幅板，第一幅板中部装有多个贝壳刀，第一幅板左右侧壁上均装有多个齿刀且其左右两侧与外刀架之间均装有刮刀；外刀架与中部刀架之间装有多个第二幅板，第二幅板与第一幅板的数量相同且二者呈交错布设；第二幅板上装有导流刀。本实用新型结构简单、设计合理且加工及使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成软土地层的地下管廊盾构施工。
【专利说明】一种地下管廊盾构施工用盾构机头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种盾构机头，尤其是涉及一种地下管廊盾构施工用盾构机头。
【背景技术】
[0002]随着我国社会经济的发展和城镇化进程的快速推进，城市地下空间的开发和利用工作在我国全面展开，市政综合管廊作为城市地下空间利用的重要组成部分也取得了长足发展。综合管廊也称“地下综合管廊”，是城市地下管线的综合走廊，具体是在城市地下建设一个将水、电、气、热、通讯等各类市政管线集于一体，并设有专门的检修口、吊装口和监测系统，人和小型机械可以进入廊内作业的隧道空间。综合管廊的修建施工中由于受到施工场地、道路交通等城市环境因素的限制，使得传统的施工方法难以普遍适用。在这种情况下，对城市正常机能影响很小的隧道盾构施工方法得到了关注。盾构法隧道施工专用工具为盾构掘进机，它是一种隧道掘进的专用工程机械，集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送渣土、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，是目前最先进的隧道掘进设备。与传统的隧道掘进技术相比，盾构法施工具有对周围环境影响小、机械化程度高、施工速度快、施工成本低、安全环保等优点，尤其在地质条件复杂、地下水位高而隧道埋深较大时，只能依赖盾构施工。
[0003]采用盾构法施工的地下管廊的断面形状为圆形，由于地下管廊的直径一般均小于3m,因而盾构施工时需要米用一种直径小于3m的微型盾构机，目前，我国的地下管廊盾构施工处于起步阶段，地下管廊盾构施工项目少，尤其是在软土地层进行地下管廊盾构施工的项目非常少，相应也缺少能有效进行地下管廊盾构施工的微型盾构机，盾构机头是盾构机的核心部件，其直接影响掘进进度、掘进施工质量和掘进成本。因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好的地下管廊盾构施工用盾构机头，能简便、快速完成软土地层的地下管廊盾构施工。
实用新型内容
[0004]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，提供一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成软土地层的地下管廊盾构施工。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:包括圆柱形外壳、安装在圆柱形外壳前端的盾构刀盘、位于盾构刀盘后侧的土仓、布设在圆柱形外壳内侧中部的刀盘驱动机构、安装于圆柱形外壳内的出土装置和位于圆柱形外壳内侧后部的管片拼装机，所述刀盘驱动机构位于盾构刀盘后侧且其与盾构刀盘进行传动连接；所述土仓位于圆柱形外壳的内侧前部，所述出土装置前端伸入至土仓内，所述圆柱形外壳内设置有供刀盘驱动机构安装的第一安装架、供所述出土装置安装的第二安装架和供管片拼装机安装的第三安装架；所述圆柱形外壳的外径不大于5m ；
[0006]所述盾构刀盘包括刀盘本体，所述刀盘本体包括外刀架、布设在外刀架内侧的内刀架和位于外刀架与内刀架之间的中部刀架，所述外刀架、内刀架和中部刀架均为圆环形刀架；所述外刀架的直径大于中部刀架的直径，所述中部刀架的直径大于内刀架的直径，所述外刀架的外径不大于5m且其外径不小于圆柱形外壳的外径；所述内刀架上安装有一个鱼尾刀，所述鱼尾刀与内刀架呈垂直布设且其位于内刀架前侧；所述外刀架与内刀架之间装有多个第一幅板，多个所述第一幅板的结构和尺寸均相同且其沿圆周方向均匀布设在同一平面上；每个所述第一幅板的中部均安装有多个贝壳刀，多个所述贝壳刀由内至外布设且其均位于第一幅板前侧；每个所述第一幅板的左右两侧壁上均安装有多个齿刀，多个所述齿刀由内至外布设且其均位于第一幅板前侧，每个所述第一幅板的左右两侧与外刀架之间均安装有一个刮刀；所述外刀架与中部刀架之间装有多个第二幅板，多个所述第二幅板的结构和尺寸均相同且其沿圆周方向均匀布设在同一平面上，所述第二幅板与第一幅板的数量相同且二者呈交错布设；每个所述第二幅板上均安装有导流刀，所述导流刀位于第二幅板前侧，多个所述第二幅板上所安装的所有导流刀沿圆周方向布设。
[0007]上述一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征是:所述外刀架的外径为1.Sm?5m ο
[0008]上述一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征是:所述刀盘驱动机构包括多个沿圆周方向均匀布设的液压驱动机构，所述刀盘本体后侧安装有驱动架，多个所述液压驱动机构均位于驱动架后侧，且多个所述液压驱动机构均通过传动机构与驱动架连接。
[0009]上述一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征是:所述液压驱动机构为液压马达，所述传动机构包括与所述液压马达传动连接的减速机、安装在减速机的动力输出轴上的传动齿轮和套装在传动齿轮外侧且与传动齿轮相啮合的回转轴承，所述回转轴承与驱动架之间通过连接件进行紧固连接。
[0010]上述一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征是:所述第一幅板和第二幅板的宽度均由内至外逐渐增大，所述第二幅板的外端宽度与第一幅板的外端宽度相同，所述第二幅板的内端宽度与第一幅板的中部宽度相同；所述外刀架与中部刀架之间以及内刀架与中部刀架之间的间距相同。
[0011]上述一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征是:所述第一幅板左右两侧壁上所安装齿刀的数量为两个或三个，所述第一幅板上所安装贝壳刀的数量为三个，且每个所述第二幅板上所安装导流刀的数量均为两个。
[0012]上述一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征是:所述第一幅板和第二幅板的数量均为四个；四个所述第一幅板沿顺时针方向由前至后分别为幅板一、幅板二、幅板三和幅板四，所述幅板一的中部、所述幅板二的内部和所述幅板三的外部均开有一个注浆孔。
[0013]上述一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征是:所述外刀架、内刀架和中部刀架均布设在同一平面上，多个所述第一幅板和多个所述第二幅板均布设在同一平面上；所述中部刀架通过多个所述第一幅板分隔为多个弧形架体，每个所述第二幅板均固定于左右相邻两个所述弧形架体之间；所述贝壳刀、齿刀和刮刀均与所安装第一幅板呈垂直布设，所述导流刀与其所安装第二幅板呈垂直布设。
[0014]上述一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征是:所述齿刀为梳齿刀，所述外刀架的前侧壁和外侧壁上均安装有耐磨合金条。
[0015]上述一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征是:所述圆柱形外壳的中部内侧壁上沿圆周方向安装有多个液压推顶机构。
[0016]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0017]1、结构简单、设计合理且加工制作及安装简便。
[0018]2、所采用的盾构刀盘结构简单、设计合理且加工制作简便，投入成本较低，其刀盘本体包括外刀架、布设在外刀架内侧的内刀架和位于外刀架与内刀架之间的中部刀架，夕卜刀架、内刀架和中部刀架均为圆环形刀架，并且由于外刀架与内刀架之间装有多个第一幅板，外刀架与中部刀架之间装有多个第二幅板，而刀具分别安装在第一幅板和第二幅板上，因而实际使用过程中，刀盘本体上不会结泥饼。另外，所采用的刀盘驱动机构结构设计合理、连接可靠且驱动效果好。
[0019]3、所采用的盾构刀盘中部开口率大，渣土可以顺利贯入土仓；并且，盾构刀盘的开口率可达到50 %，适用于软土地层使用，实际使用时可通过改变第一辐板和/或第二辐板的尺寸对刀盘的开口率进行增减调整。同时，第一辐板上设置有注浆孔，通过该注浆孔送入浆液，使得土仓内的渣土形成流塑状态。而外刀架上装有耐磨合金条，能确保刀盘直径不变。
[0020]4、使用操作简便且使用效果好，能简便、快速完成软土地层的地下管廊盾构施工，所切削渣土通过刀盘开口进入土仓，并通过螺旋输送机调节进渣量和排渣量的平衡，保持设定的土压稳定。
[0021]综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成软土地层的地下管廊盾构施工。
[0022]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的结构示意图。
[0024]图2为本实用新型所采用盾构刀盘的结构示意图。
[0025]附图标记说明:
[0026]I—圆柱形外壳； 2—盾构刀盘； 2_1—外刀架；
[0027]2-2—内刀架；2-2-1—鱼尾刀； 2-3—中部刀架；
[0028]2-4一第一幅板； 2-4-1—贝壳刀； 2-4-2—刮刀；
[0029]2-4-3—齿刀；2-5—第二幅板； 2-5-1—导流刀；
[0030]2-6—耐磨合金条；2-7—注浆孔；3—土仓；
[0031]4 一刀盘驱动机构；4-1 一第一安装架；4-2—驱动架；
[0032]4-3一减速机； 4-4一传动齿轮； 4-5—回转轴承；
[0033]4-6一连接螺栓； 5—管片拼装机； 5-1—第二安装架；
[0034]6—螺旋出土机； 6-1—第二安装架；7—液压推顶机构。
【具体实施方式】
[0035]如图1、图2所示，本实用新型包括圆柱形外壳1、安装在圆柱形外壳I前端的盾构刀盘2、位于盾构刀盘2后侧的土仓3、布设在圆柱形外壳I内侧中部的刀盘驱动机构4、安装于圆柱形外壳I内的出土装置和位于圆柱形外壳I内侧后部的管片拼装机5，所述刀盘驱动机构4位于盾构刀盘2后侧且其与盾构刀盘2进行传动连接。所述土仓3位于圆柱形外壳I的内侧前部，所述出土装置前端伸入至土仓3内，所述圆柱形外壳I内设置有供刀盘驱动机构4安装的第一安装架4-1、供所述出土装置安装的第二安装架6-1和供管片拼装机5安装的第三安装架5-1。所述圆柱形外壳I的外径不大于5m。
[0036]所述盾构刀盘2包括刀盘本体，所述刀盘本体包括外刀架2-1、布设在外刀架2-1内侧的内刀架2-2和位于外刀架2-1与内刀架2-2之间的中部刀架2-3，所述外刀架2_1、内刀架2-2和中部刀架2-3均为圆环形刀架；所述外刀架2-1的直径大于中部刀架2-3的直径，所述中部刀架2-3的直径大于内刀架2-2的直径,所述外刀架2-1的外径不大于5m且其外径不小于圆柱形外壳I的外径。所述内刀架2-2上安装有一个鱼尾刀2-2-1，所述鱼尾刀2-2-1与内刀架2-2呈垂直布设且其位于内刀架2-2前侧。所述外刀架2-1与内刀架2-2之间装有多个第一幅板2-4，多个所述第一幅板2-4的结构和尺寸均相同且其沿圆周方向均匀布设在同一平面上。每个所述第一幅板2-4的中部均安装有多个贝壳刀2-4-1，多个所述贝壳刀2-4-1由内至外布设且其均位于第一幅板2-4前侧。每个所述第一幅板2-4的左右两侧壁上均安装有多个齿刀2-4-3，多个所述齿刀2-4-3由内至外布设且其均位于第一幅板2-4前侧，每个所述第一幅板2-4的左右两侧与外刀架2-1之间均安装有一个刮刀2-4-2。所述外刀架2-1与中部刀架2-3之间装有多个第二幅板2-5，多个所述第二幅板2_5的结构和尺寸均相同且其沿圆周方向均匀布设在同一平面上，所述第二幅板2-5与第一幅板2-4的数量相同且二者呈交错布设。每个所述第二幅板2-5上均安装有导流刀2-5-1，所述导流刀2-5-1位于第二幅板2-5前侧，多个所述第二幅板2-5上所安装的所有导流刀2-5-1沿圆周方向布设。
[0037]本实施例中，所述刀盘驱动机构4包括多个沿圆周方向均匀布设的液压驱动机构，所述刀盘本体后侧安装有驱动架4-2，多个所述液压驱动机构均位于驱动架4-2后侧，且多个所述液压驱动机构均通过传动机构与驱动架4-2连接。
[0038]所述液压驱动机构为液压马达，所述传动机构包括与所述液压马达传动连接的减速机4-3、安装在减速机4-3的动力输出轴上的传动齿轮4-4和套装在传动齿轮4-4外侧且与传动齿轮4-4相啮合的回转轴承4-5，所述回转轴承4-5与驱动架4-2之间通过连接件进行紧固连接。本实施例中，所述连接件为连接螺栓4-6。所述液压驱动机构的数量为4个。实际使用时，可以根据具体需要，对所述液压驱动机构的数量进行相应调整。
[0039]本实施例中，所述圆柱形外壳I的中部内侧壁上沿圆周方向安装有多个液压推顶机构7。实际使用时，通过多个所述液压推顶机构7推动本实用新型向前移动。
[0040]本实施例中，所述出土装置为螺旋出土机6。
[0041]本实施例中，所述外刀架2-1的外径为1.8m?5m。
[0042]实际加工时，可以根据具体需要，对所述外刀架2-1的外径进行调整调整。
[0043]本实施例中，所述第一幅板2-4和第二幅板2-5的宽度均由内至外逐渐增大，所述第二幅板2-5的外端宽度与第一幅板2-4的外端宽度相同，所述第二幅板2-5的内端宽度与第一幅板2-4的中部宽度相同。所述外刀架2-1与中部刀架2-3之间以及内刀架2-2与中部刀架2-3之间的间距相同。
[0044]本实施例中，所述第一幅板2-4和第二幅板2-5的数量均为四个。并且，四个所述第一幅板2-4沿顺时针方向由前至后分别为幅板一、幅板二、幅板三和幅板四，所述幅板一的中部、所述幅板二的内部和所述幅板三的外部均开有一个注浆孔2-7。
[0045]所述第一幅板2-4左右两侧壁上所安装齿刀2-4-3的数量为两个或三个，所述第一幅板2-4上所安装贝壳刀2-4-1的数量为三个，且每个所述第二幅板2-5上所安装导流刀2-5-1的数量均为两个。
[0046]实际使用时，可以根据具体需要，对第一幅板2-4和第二幅板2-5的数量以及各第一幅板2-4上所装贝壳刀2-4-1和齿刀2-4-3的数量和各第二幅板2_5上所安装导流刀2-5-1的数量进行相应调整。
[0047]本实施例中，所述外刀架2-1、内刀架2-2和中部刀架2-3均布设在同一平面上，多个所述第一幅板2-4和多个所述第二幅板2-5均布设在同一平面上；所述中部刀架2-3通过多个所述第一幅板2-4分隔为多个弧形架体，每个所述第二幅板2-5均固定于左右相邻两个所述弧形架体之间。
[0048]实际安装时，所述贝壳刀2-4-1、齿刀2-4-3和刮刀2_4_2均与所安装第一幅板2-4呈垂直布设，所述导流刀2-5-1与其所安装第二幅板2-5呈垂直布设。
[0049]本实施例中，所述齿刀2-4-3为梳齿刀，所述外刀架2-1的前侧壁和外侧壁上均安装有耐磨合金条2-6。
[0050]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】
1.一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:包括圆柱形外壳(I)、安装在圆柱形外壳(I)前端的盾构刀盘(2)、位于盾构刀盘(2)后侧的土仓(3)、布设在圆柱形外壳(I)内侧中部的刀盘驱动机构(4)、安装于圆柱形外壳(I)内的出土装置和位于圆柱形外壳(I)内侧后部的管片拼装机(5)，所述刀盘驱动机构(4)位于盾构刀盘(2)后侧且其与盾构刀盘(2)进行传动连接；所述土仓(3)位于圆柱形外壳(I)的内侧前部，所述出土装置前端伸入至土仓(3)内，所述圆柱形外壳(I)内设置有供刀盘驱动机构(4)安装的第一安装架(4-1)、供所述出土装置安装的第二安装架(6-1)和供管片拼装机(5)安装的第三安装架(5-1);所述圆柱形外壳(I)的外径不大于5m ； 所述盾构刀盘(2)包括刀盘本体，所述刀盘本体包括外刀架(2-1)、布设在外刀架(2-1)内侧的内刀架(2-2)和位于外刀架(2-1)与内刀架(2-2)之间的中部刀架(2_3)，所述外刀架(2-1)、内刀架(2-2)和中部刀架(2-3)均为圆环形刀架；所述外刀架(2-1)的直径大于中部刀架(2-3)的直径，所述中部刀架(2-3)的直径大于内刀架(2-2)的直径，所述外刀架(2-1)的外径不大于5m且其外径不小于圆柱形外壳(I)的外径；所述内刀架(2-2)上安装有一个鱼尾刀(2-2-1)，所述鱼尾刀(2-2-1)与内刀架(2-2)呈垂直布设且其位于内刀架(2-2)前侧；所述外刀架(2-1)与内刀架(2-2)之间装有多个第一幅板(2-4)，多个所述第一幅板(2-4)的结构和尺寸均相同且其沿圆周方向均匀布设在同一平面上；每个所述第一幅板(2-4)的中部均安装有多个贝壳刀(2-4-1)，多个所述贝壳刀(2-4-1)由内至外布设且其均位于第一幅板(2-4)前侧；每个所述第一幅板(2-4)的左右两侧壁上均安装有多个齿刀(2-4-3)，多个所述齿刀(2-4-3)由内至外布设且其均位于第一幅板(2-4)前侧，每个所述第一幅板(2-4)的左右两侧与外刀架(2-1)之间均安装有一个刮刀(2-4-2);所述外刀架(2-1)与中部刀架(2-3)之间装有多个第二幅板(2-5)，多个所述第二幅板(2-5)的结构和尺寸均相同且其沿圆周方向均匀布设在同一平面上，所述第二幅板(2-5)与第一幅板(2-4)的数量相同且二者呈交错布设；每个所述第二幅板(2-5)上均安装有导流刀(2-5-1)，所述导流刀(2-5-1)位于第二幅板(2-5)前侧，多个所述第二幅板(2_5)上所安装的所有导流刀(2-5-1)沿圆周方向布设。
2.按照权利要求1所述的一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:所述外刀架(2-1)的外径为1.8m?5m。
3.按照权利要求1或2所述的一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:所述刀盘驱动机构(4)包括多个沿圆周方向均匀布设的液压驱动机构，所述刀盘本体后侧安装有驱动架(4-2)，多个所述液压驱动机构均位于驱动架(4-2)后侧，且多个所述液压驱动机构均通过传动机构与驱动架(4-2)连接。
4.按照权利要求3所述的一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:所述液压驱动机构为液压马达，所述传动机构包括与所述液压马达传动连接的减速机(4-3)、安装在减速机(4-3)的动力输出轴上的传动齿轮(4-4)和套装在传动齿轮(4-4)外侧且与传动齿轮(4-4)相啮合的回转轴承(4-5)，所述回转轴承(4-5)与驱动架(4-2)之间通过连接件进行紧固连接。
5.按照权利要求1或2所述的一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:所述第一幅板(2-4)和第二幅板(2-5)的宽度均由内至外逐渐增大，所述第二幅板(2-5)的外端宽度与第一幅板(2-4)的外端宽度相同，所述第二幅板(2-5)的内端宽度与第一幅板(2-4)的中部宽度相同；所述外刀架(2-1)与中部刀架(2-3)之间以及内刀架(2-2)与中部刀架(2-3)之间的间距相同。
6.按照权利要求1或2所述的一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:所述第一幅板(2-4)左右两侧壁上所安装齿刀(2-4-3)的数量为两个或三个，所述第一幅板(2-4)上所安装贝壳刀(2-4-1)的数量为三个，且每个所述第二幅板(2-5)上所安装导流刀(2-5-1)的数量均为两个。
7.按照权利要求1或2所述的一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:所述第一幅板(2-4)和第二幅板(2-5)的数量均为四个；四个所述第一幅板(2-4)沿顺时针方向由前至后分别为幅板一、幅板二、幅板三和幅板四，所述幅板一的中部、所述幅板二的内部和所述幅板三的外部均开有一个注浆孔(2-7)。
8.按照权利要求1或2所述的一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:所述外刀架(2-1)、内刀架(2-2)和中部刀架(2-3)均布设在同一平面上，多个所述第一幅板(2-4)和多个所述第二幅板(2-5)均布设在同一平面上；所述中部刀架(2-3)通过多个所述第一幅板(2-4)分隔为多个弧形架体，每个所述第二幅板(2-5)均固定于左右相邻两个所述弧形架体之间；所述贝壳刀(2-4-1)、齿刀(2-4-3)和刮刀(2-4-2)均与所安装第一幅板(2-4)呈垂直布设，所述导流刀(2-5-1)与其所安装第二幅板(2-5)呈垂直布设。
9.按照权利要求1或2所述的一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:所述齿刀(2-4-3)为梳齿刀，所述外刀架(2-1)的前侧壁和外侧壁上均安装有耐磨合金条(2-6)。
10.按照权利要求1或2所述的一种地下管廊盾构施工用盾构机头，其特征在于:所述圆柱形外壳(I)的中部内侧壁上沿圆周方向安装有多个液压推顶机构(7)。
【文档编号】E21D9/08GK204060702SQ201420422161
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】翟超杰, 李光明, 贺显林, 朱正如, 杨昌荣, 李金魁, 张婧 申请人:中铁二十局集团有限公司, 中铁二十局集团西安工程机械有限公司