一种可拆卸式防渗透的盾尾刷及盾构机的制作方法

本发明属于盾构施工专用机械设备技术领域，尤其涉及一种可拆卸式防渗透的盾尾刷及盾构机。

背景技术：

盾构机掘进技术广泛用于铁路、公路、水电等隧道，并已成为城市地铁施工主流方法。在盾构机正常掘进过程中，对盾尾刷的保护是长距离盾构机施工项目过程中的重中之重。通过盾尾刷的保护，保证盾尾管片背后同步注浆的浆液不会从管片和盾构机之间的间隙漏出，同时防止地下水渗漏到盾构机内。为保证下一个区间的正常安全施工，当一个区间完成盾构掘进后，一般会将原来所有旧盾尾刷全部刨掉，再焊接新的盾尾刷来继续施工。

盾构机盾尾共有3道密封刷，盾尾刷一般为焊接形式，即钢丝束穿过销钉顺序叠放于基座板上，通过平板硫化机将基座板弯曲，固定钢丝束，再将凸出的销钉与基座板进行焊接，使其一体化后，沿盾尾内壁360度环向均匀排布，约300个。通过盾尾密封刷之间的间隙注入盾尾密封油脂。由于工程需求，焊接、拆除费时、费力，且更换数量多，浪费大量资源，给施工带来很大困难。

在盾构施工过程中，地下水、外层土、衬砌背面注浆等进入油脂仓形成硬块，造成盾尾刷受损，使得盾尾刷需要更换；同时，泄漏的注浆液也会凝固在刷丝上，盾构机再次运行时会对盾尾刷造成二次伤害，而这种情况下只需要更换钢丝束即可。

盾尾刷在安装在盾构机上时是通过焊接连接的，现有的更换盾尾刷是直接将整个旧的盾尾刷从盾构机上刨下，再焊接新的盾尾刷。大多数情况下，盾尾刷需要更换只是因为钢丝束刷毛受损而需要更换，因此整个更换盾尾刷会造成部分原本无需更换部位的材料的浪费，增加成本；同时，由于盾尾刷是焊接在盾构机上的，因此拆除费时费力，替换新的盾尾刷需要再次焊接，也费时费力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可拆卸式防渗透的盾尾刷及盾构机，以解决现有技术中整个更换盾尾刷时造成的材料浪费的问题。

本发明的技术方案为：

一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，包括：

基座，包括底板、顶板和两块挡板，所述顶板设于所述底板上，两块所述挡板分别设于所述底板和所述顶板的两侧，所述底板、所述顶板和两块所述挡板配合形成一容置腔，所述容置腔内侧壁上设有卡槽；

钢丝束组件，包括钢丝束、用于包裹所述钢丝束的包裹圈和设于所述包裹圈上的卡接部，所述包裹圈位于所述钢丝束的根部；所述钢丝束的根部容置于所述容置腔内，且所述卡接部卡接于所述卡槽；

保护板和压紧板，所述保护板位于所述钢丝束的上方与所述顶板连接，所述压紧板位于所述钢丝束的下方与所述底板连接。

优选地，本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，所述挡板在所述容置腔内侧设有所述卡槽，所述卡接部包括两个分别与所述包裹圈连接的弹性支撑件，且两个所述弹性支撑件分别位于所述包裹圈两侧并与两个所述挡板分别对应，所述弹性支撑件上设有与所述卡槽相匹配的卡块，所述卡块卡接于相对应的所述挡板上的所述卡槽内。

优选地，本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，所述弹性支撑件为钢板，所述钢板的第一端与所述包裹圈焊接连接，所述钢板的第二端伸出所述容置腔，所述钢板倾斜于所述钢丝束的延伸方向，所述卡块连接于所述钢板上。

优选地，本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，所述钢板和所述包裹圈之间设置有楔块，所述楔块位于所述钢板的第一端和所述卡块之间，所述楔块与所述钢板和/或所述包裹圈连接。

优选地，本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，所述顶板和所述底板通过固定件可拆卸连接，所述顶板和所述底板在所述顶板和所述底板的连接处均设有与所述固定件相匹配的贯穿孔，所述顶板上的贯穿孔和所述底板上的贯穿孔同轴，所述固定件穿设所述顶板上的贯穿孔和所述底板上的贯穿孔；

所述挡板在所述容置腔的内侧设有凹槽，所述顶板的两侧分别插接于两个所述挡板上的所述凹槽内。

优选地，本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，所述挡板上的所述凹槽上沿所述凹槽的边缘设有密封圈。

优选地，本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，所述挡板和所述底板焊接连接。

一种盾构机，包括如上述任意一项所述的可拆卸式防渗透的盾尾刷。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

(1)本发明提供的可拆卸式防渗透的盾尾刷，基座焊接在盾构机上，钢丝束组件只通过卡接部和卡槽的卡接关系固定在容置腔内，即通过卡接部和卡槽的卡接与基座连接，当原有盾尾刷只有钢丝束受损时，只需将卡接部和卡槽的卡接关系解除，就可将整个钢丝束组件从容置腔内取出，再更换新的钢丝束组件，将新的钢丝束组件中的卡接部和卡槽卡接，新的钢丝束组件就和原来的基座连接了，无需将整个盾尾刷从盾构机上拆除，就可实现受损钢丝束的更换，解决了现有技术中整个更换盾尾刷时造成的材料浪费的问题。

(2)本发明提供的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，在更换钢丝束组件时，只需按压位于包裹圈两侧钢板的第二端，钢板上的卡块就会从相对应的卡槽中脱落，钢丝束组件就可以从容置腔中取出；在安装新的钢丝束组件时，按住包裹圈两侧钢板的第二端，将新的钢丝束组件送入容置腔内，然后松开钢板，使卡块卡入相对应的卡槽内，就完成钢丝束组件的安装。

(3)本发明提供的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，在底板和顶板的两侧安装挡板，挡板和底板的连接处采用焊接连接，挡板和顶板的连接采用可插接的形式，但在插接处设置密封圈从而形成无缝连接，能够防止浆液、地下水、外层土等通过底板和顶板的两侧方向渗入盾尾刷根部，避免盾尾刷损伤，延长盾尾刷使用寿命，减少盾尾刷更换次数。

(4)本发明提供的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，顶板通过转轴和底板可拆卸连接，而和挡板的连接时通过插入挡板上凹槽的方式，因此可将顶板从基座上单独拆下；钢丝束组件可以单独取出。本发明提供的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷可以有多种拆卸方式，在长期使用过程中，工作人员可以根据可拆卸式防渗透的盾尾刷的腐蚀、生锈程度，更换特定所需材料，如顶板、钢丝束组件等，减少盾尾刷材料的损耗。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷的结构示意图；

图2为本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷的侧视示意图；

图3为本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷的俯视示意图；

图4为本发明的一种挡板的结构示意图；

图5为本发明的一种钢丝束组件的结构示意图；

图6为本发明的一种顶板和保护板的结构示意图；

图7为本发明的一种底板和压紧板的结构示意图；

图8为本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷的剖面示意图；

图9为本发明的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷的剖面局部放大图。

附图标记说明：

1：底板；2：顶板；3：挡板；301：卡槽；302：凹槽；4：钢丝束；5：包裹圈；6：钢板；601：卡块；7：保护板；8：压紧板；9：楔块；10：螺栓；11：螺母。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种可拆卸式防渗透的盾尾刷及盾构机作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

同时，“第一”、“第二”等表述仅用于区分多个构型的目的，而不是限制构型或其他特征之间的顺序。

另外，“包括”元件的表述是“开放式”表述，该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件，不应当解释为排除附加的部件。

在盾尾刷中，将顶板2和底板1的位置处分别设为盾尾刷的上下两侧，将两个挡板3的位置处设为盾尾刷的左右两侧，盾尾刷剩下的两侧中，钢丝束4根部处设为盾尾刷的后侧，余下一侧为盾尾刷的前侧。

实施例1

参看图1至图4、图7，本实施例提供一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，包括基座和钢丝束组件、保护板7和压紧板8。基座包括底板1、顶板2和两块挡板3，顶板2设于底板1上，两块挡板3分别设于底板1和顶板2的两侧，底板1、顶板2和两块挡板3配合形成一容置腔，容置腔内侧壁上设有卡槽301。钢丝束组件包括钢丝束4、用于包裹钢丝束4的包裹圈5和设于包裹圈5上的卡接部，包裹圈5位于钢丝束4的根部；钢丝束4的根部容置于容置腔内，且卡接部卡接于卡槽301。保护板7位于钢丝束4的上方与顶板2连接，压紧板8位于钢丝束4的下方与底板1连接。

基座焊接在盾构机上，钢丝束组件只通过卡接部和卡槽301的卡接关系固定在容置腔内，即通过卡接部和卡槽301的卡接与基座连接，当原有盾尾刷只有钢丝束4受损时，只需将卡接部和卡槽301的卡接关系解除，就可将整个钢丝束组件从容置腔内取出，再更换新的钢丝束组件，将新的钢丝束组件中的卡接部和卡槽301卡接，新的钢丝束组件就和原来的基座连接了，无需将整个盾尾刷从盾构机上拆除，就可实现受损钢丝束4的更换，解决了现有技术中整个更换盾尾刷时造成的材料浪费的问题。

现对本实施例的结构进行说明。

基座包含的底板1、顶板2和两个挡板3都可以采用钢板制成，具体的可以是由64mn制成的钢板。底板1、顶板2和两个挡板3之间可以通过焊接连接，也可以直接是一体制成的，或者是其他的连接方式，此处不做限制。钢丝束4的根部一般为矩形，因此容置腔可以是一个方形的容置腔，与钢丝束4根部的形状配合。

两个挡板3在容置腔的内侧可竖向设置卡槽301，用于和钢丝束组件内中的卡接部配合。

地下水、外层土、衬砌背面注浆等渗入盾尾刷会形成硬块，若渗入钢丝束4根部，则其在凝固是甚至会凝固在基座上。而本实施例提供的可拆卸式防渗透的盾尾刷在盾尾刷左右两侧分别设置挡板3，且顶板2、底板1和两个挡板3之间为无缝连接，能够有效防止地下水、外层土、衬砌背面注浆等的渗入，保护盾尾刷的效果更明显，能够延长盾尾刷使用寿命，减少盾尾刷更换频率。

钢丝束组件中的钢丝束4弯折成两段，分别为根部和工作段。根部由包裹圈5包裹固定，然后再安装在容置腔内与基座连接。钢丝束4的上下分别有保护板7和压紧板8，用于固定钢丝束4的位置并对钢丝束4起到保护作用。保护板7和压紧板8具体可以是由64mn制成的钢板，且保护板7和压紧板8均是沿钢丝束4的弯折而弯折的弯折板，保护板7弯折时和钢丝束4根部对应的一端和顶板2连接，压紧板8弯折时和钢丝束4根部对应的一端和底板1连接。保护板7和顶板2、压紧板8和底板1都可以通过焊接连接，在连接处，保护板7位于顶板2的下方，压紧板8位于底板1的上方；当然，在其他实施例中，连接方式也可以是除焊接外的其他的连接方式。

包裹圈5在钢丝束4根部，沿钢丝束4根部的上、左、下、右环绕钢丝束4根部，将钢丝束4根部包裹起来。包裹圈5在本实施例中具体可以是由薄钢板制成，当然在其他实施例中也可以是由其他材料制成，此处不做限制。在盾尾刷中，钢丝束4的根部截面为矩形，因此，包裹圈5也类似于一个矩形框子，包裹圈5的左右两侧所在的平面和挡板3所在平面平行。

卡接部包括两个弹性支撑件，两个弹性支撑件分别位于包裹圈5的左右两侧和包裹圈5连接，因此弹性支撑件位于包裹圈5和挡板3之间。弹性支撑件在本实施例中具体可以是韧性较好的钢板6，例如由64mn制成的钢板6，当然在其他实施例中也可以是其他样式的弹性支撑结构。钢板6的第一端位于容置腔内和包裹圈5焊接连接，第二端为按压段，伸出容置腔，可用于工作人员操作钢板6。钢板6倾斜于钢丝束4的延伸方向，即钢板6在和包裹圈5连接时，和包裹圈5左右侧边所在的平面之间具有夹角，和相对应的挡板3之间也具有夹角。挡板3朝向相对应的挡板3一侧设有卡块601，卡块601和相对应的挡板3上的卡槽301匹配，卡块601可以卡接在卡槽301内。钢板6的材料为64mn，钢板6倾斜钢丝束4延伸方向，可以使得：当钢丝束组件准备安装在容置腔时，可先按压两个钢板6的按压段，使钢板6朝钢丝束4方向弯曲一定角度后再插入容置腔内，当挡板3上的卡块601到达挡板3上的卡槽301时，钢板6又可以利用其自身的弹性作用反弹嵌入卡槽301内，从而固定钢丝束组件；在从容置腔内取出钢丝束组件内时，也先按压两侧钢板6的按压段，使卡块601从卡槽301内出来，再取出钢丝束组件。

本实施例在更换钢丝束组件时，可直接按压钢丝束4两侧的钢板6，使卡块601从卡槽301内脱落，取出钢丝束组件，更换新的钢丝束组件，待新的钢丝束组件插入后，检查两侧钢板6上的卡块601是否已经和卡槽301紧密接触完成卡接，检车完毕后，本实施例提供的可拆卸式防渗透的盾尾刷就可继续使用。

进一步地，钢板6可以是一个弯折钢板，第二端向远离钢丝束4的方向弯折，方便工作人员按压钢板6的第二端时具有更好的舒适感。更优地，钢板6上的卡块601卡入卡槽301时，弹性支撑件的弯折处正好位于挡板3的前端处。

进一步地，钢板6和包裹圈5焊接后具有一个夹角，在该夹角内设置一楔块9，楔块9靠近钢板6的第一端设置，即楔块9位于钢板6的第一端和卡块601之间，可以用来确保钢板6和包裹圈5之间始终有夹角存在。具体地，楔块9可以和包裹圈5连接，也可以和钢板6连接，或者同时和包裹圈5和钢板6连接，连接方式可以是焊接，也可以是其他连接方式。

本实施例可以根据钢丝束4损耗程度，在不对基座进行拆除或拆卸的前提下，直接将钢丝束组件从容置腔取出，更换准备好的钢丝束组件，极大程度上减少维修时间，提高工作效率。

实施例2

参看图1至图7，本实施例提供一种可拆卸式防渗透的盾尾刷，在实施例1的基础上，对基座进行改进，使得顶板2可单独从基座上拆下。

顶板2和底板1通过固定件可拆卸连接。顶板2和底板1在顶板2和底板1的连接处均设有与固定件相匹配的贯穿孔，顶板2上的贯穿孔和底板1上的贯穿孔同轴，固定件穿设顶板2上的贯穿孔和底板1上的贯穿孔。

具体地，顶板2和底板1可以通过螺栓10和螺母11实现可拆卸连接，固定件可以为螺栓10。顶板2具有位于后侧的第一端、位于左侧的第二端和位于右侧的第三端。顶板2的第一端设置凸块，凸块上设置从左侧到右侧的第一贯穿孔。底板1和顶板2连接的一端开设有缺口，缺口两端分别设有左右方向上的第二贯穿孔和第三贯穿孔，顶板2上的凸块插入底板1上的缺口之后，第二贯穿孔孔、第一贯穿孔、第三贯穿孔依次排列并配合形成一通孔。螺栓10的一端穿设通孔并与螺母11连接，从而实现顶板2和底板1的连接，防止本实施例提供的可拆卸式防渗透的盾尾刷工作时，顶板2和底板1因振动而发生前后偏离。

挡板3在容置槽的内侧设有凹槽302，底板1的第二端和第三端分别插入两个挡板3上的凹槽302内，实现顶板2和两个挡板3的连接，同时防止本实施例提供的可拆卸式防渗透的盾尾刷在工作时，顶板2和底板1因振动而发生上下偏离。在凹槽302上沿凹槽302的边缘设置密封圈，密封圈具体可以是橡胶圈。密封圈的设置使得凹槽302和顶板2的连接是无缝的，地下水、外层土、衬砌背面注浆等不会从连接处渗入容置腔。挡板3和底板1可以通过焊接连接。

本实施例可实现单独将顶板2拆卸。旋下螺母11，将螺栓10从通孔中取出，可将顶板2从凹槽302中单独取出。安装时，将顶板2插入凹槽302和底板1配合形成通孔，再将螺栓10插入通孔并和螺母11连接，从而固定顶板2和底板1。

本实施例可实现选择性拆卸，本实施例中将原先只含底板1和顶板2且一体化的基座转为包括底板1、顶板2和挡板3的可拆卸基座，一方面在长时间使用过程中当部分结构生锈、腐蚀时可选择性更换部分结构，另一方面在长时间使用过程中容置腔内混有杂物，可拆卸顶板2进行清理，从而达到盾尾刷长久使用的目的。同时，在只有钢丝束4受损时，可通过弹性支撑件只对钢丝束组件进行更换。因此，本实施例提供的可拆卸式防渗透的盾尾刷可快速安转、拆卸钢丝束4，省时、省力、成本低，可实现资源再利用。

钢丝束组件可在顶板2不拆卸的情况下更换，也可以在顶板2拆除的情况下更换。

在本实施例中，挡板3至少具有以下作用：其一，在现有技术中的盾尾刷中没有挡板3结构，浆液、地下水、外层土等会从盾尾刷左右两侧方向渗透到钢丝束4根部，与钢丝束4形成不可分离的硬块，不仅损伤盾尾刷，并且造成钢丝束4拆卸困难问题，本实施例设置的挡板3防止了浆液、地下水、外层土等从盾尾刷左右两侧方向渗透到钢丝束4根部，从而解决上述问题；其二，在本实施例提供的可拆卸式防渗透的盾尾刷，顶板2和底板1之间因为可拆卸结构的设置，没有了紧固作用，挡板3上凹槽302的设计，防止了盾尾刷在工作时，顶板2和底板1因振动而发生上下偏离；其三，挡板3上设置卡槽301，可与弹性支撑件上的卡块601卡接，固定钢丝束组件。

本实施例提供的可拆卸式防渗透的盾尾刷结构简单，取消了原有的销子固定保护板7、压紧板8、钢丝束4结构，为实现固定效果，保护板7与顶板2实现焊接连接，压紧板8与底板1焊接连接，钢丝束组件插入容置腔，钢丝束4两侧的弹性支撑件上的卡块601与两侧挡板3上的卡槽301卡接，从而固定钢丝束组件；可拆卸式防渗透的盾尾刷的钢丝束4取消销子固定而采用卡槽301、弹性支撑件(卡块601)固定，可实现快速安装和拆卸钢丝束4。

实施例3

本实施例提供一种盾构机，该盾构机上设置有实施例1或/和实施例2中的可拆卸式防渗透的盾尾刷。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。