挖空，上部的土体可以在重力或横向格栅4-1底部斜面的压力的作用下落入下方的土体输送机3上。
[0051]掘进刀2可以是螺旋式结构(如图2、图6、图8所示)也可以是刮板式结构(如图13、图17、图19所示)。螺旋式掘进刀2的主轴平行于开挖面，外圆上的刀头是螺旋状的，其在旋转过程中挖掘土体并输送至输送机3 ;刮板式掘进刀2在运行过程中挖掘土体并输送至输送机3。刮板式掘进刀2上可安装动力刀用于破碎孤石。
[0052]本实施例的掘进刀2与现有盾构机刀盘的主要区别是:①、现有盾构机的刀盘对盾壳I内的全部土体进行挖掘，而本申请的掘进刀2仅对盾壳I内底部的土体进行挖掘；②、现有盾构机的刀盘主轴与开挖面垂直，而本申请的掘进刀2的主轴与开挖面平行。
[0053]如图1-图6所不，土体输送机3包括横向输送机3-1和纵向输送机3_2，横向输送机3-1布置在纵向输送机3-2的侧面，土体输送机3的后部安装有土压平衡室7，横向输送机3-1可将其上方落下的土体输送到纵向输送机3-2上，纵向输送机3-2可将土体经土压平衡室7输送到后盾。
[0054]如图2、图4所示，横向输送机3-1是上部开口的螺旋输送机。
[0055]所述掘进刀2外圆上的刀头是螺旋状的。
[0056]如图1所示，该盾构机的前盾还包括过渡舱8，过渡舱8设置有两扇密封门，两扇密封门分别连接后盾和气压平衡室5。
[0057]如图3、图7、图8所示，阶梯网格4包括横向格栅4_I和纵向格栅4_2，所述横向格栅4-1呈倒阶梯状，纵向格栅4-2连接各层横向格栅4-1和盾壳I。横向格栅4-1的横截面底部带有向下倾斜角。
[0058]土体输送机3的作用是将土体输送到后盾，其中横向输送机3-1的作用是将其上部落下的土体输送到位于中间的纵向输送机3-2上，纵向输送机3-2的作用是将横向输送机3-1和掘进刀2送来的土体输送到后盾。
[0059]阶梯网格4的主要作用是:①、避免发生〃喷发〃 、将泥土在铅直方向上分层，水平方向分区域落下。下面结合附图具体说明该阶梯网格4的作用。
[0060]如图1、图3、图7、图8、图9和图10所示，现有压缩空气平衡盾构的土体受力图如图11所示，压缩空气的压力高于或等于隧道工作面底部的土压力和水压力之和，由于水压有明显的梯度，因此，在顶部过剩的压力会使空气进入地层，当土壤颗粒由于气流失去平衡时，覆土层较浅的隧道工作面就有泄露而引起“喷发”。而本申请利用倒阶梯状的横向格栅4-1使气压平衡室5前端的土体也呈倒阶梯状，从而给不同高度上的空气压力造成了不同的压力损失(P压损)，使得图9、图10中D-D截面的土体两侧所受的压力达到平衡，SP:
[0061]P气压平衡室-P压损=P 土压+水压。
[0062]横向格栅4-1将土体在铅直方向上分层，横向格栅4-1呈倒阶梯状后，土体在水平方向上即可分区域落下，横向格栅4-1的横截面的底部带有向下倾斜角，该向下倾斜角可将分层后的土体往下压，加速土体落下。
[0063]本申请的网格与现有网格挤压法的网格区别是，现有网格挤压法的水平网格在水平面上的投影是重合的，由于网格本身的厚度导致土体受到网格的挤压，而本申请的盾构，横向格栅4-1在水平面上投影是不重合或少量重合的，所以横向格栅4-1对与其接触的上方的土体不产生挤压或挤压很小，从而对地层土体的扰动较小。
[0064]如图1所示，气压平衡室5的作用是平衡土压力和水压力。
[0065]如图1所示，土压平衡室7的作用是避免气压平衡室5的空气压力从纵向输送机3~2处流失。
[0066]如图1所示，过渡舱8设置有两扇密封门，两扇密封门分别连接后盾和气压平衡室
5。其作用是使操作人员能安全的进入气压平衡室内，进而进行盾构的检修、孤石的排除等操作。
[0067]实施例2
[0068]如图20所不，一种盾构机，包括前盾，该前盾包括盾壳1、土体输送机3、阶梯网格
4、气压平衡室5、封板6、土压平衡室7、喷嘴9、泥水仓10和泥水平衡室11，其中土体输送机3、阶梯网格4、封板6、土压平衡室7、喷嘴9、泥水仓10和泥水平衡室11安装在盾壳I内，土体输送机3安装在阶梯网格4的下方和泥水仓10的上方，土体输送机3的后部安装有土压平衡室7，封板6、盾壳1、土体输送机3、阶梯网格4和前端最底层横向格栅4-1上方的土体共同围成气压平衡室5，喷嘴9安装在阶梯网格4的底部，土体输送机3的底部、盾壳1、封板6、前端最底层横向格栅4-1下方的土体共同围成泥水仓10，泥水平衡室11安装在泥水仓10的后部，喷嘴9通过水力将盾壳I内下方的土体变为泥水混合物，泥水混合物经泥水平衡室11输送至后盾，该盾构机在行进过程中，底部已挖空的不同高度的上部土体经阶梯网格4分层后，在重力或压力作用下分区域落入下方的土体输送机3上，并由土体输送机3运走。
[0069]该盾构机的前盾还包括过渡舱8，过渡舱8设置有两扇密封门，两扇密封门分别连接后盾和气压平衡室5。
[0070]喷嘴9的作用是通过水力冲刷土体，使土体变成泥水混合物。
[0071]泥水平衡室11的作用是将泥水混合物输送至后盾，并保持泥水仓10内的压力平衡。
[0072]本申请的盾构法可以适用于矩形盾构、圆形盾构或其他特殊截面形式的盾构。
【主权项】
1.一种盾构机，其特征在于包括前盾，该前盾包括盾壳(I)、掘进刀(2)、土体输送机(3)、阶梯网格(4)、气压平衡室(5)、封板(6)和土压平衡室(7)，其中掘进刀(2)、土体输送机(3)、阶梯网格(4)、封板(6)和土压平衡室(7)安装在盾壳(I)内，土体输送机(3)安装在阶梯网格(4)的下方，土体输送机(3)的后部安装有土压平衡室(7)，封板(6)、盾壳(1)、土体输送机(3)、阶梯网格(4)和前端土体共同围成气压平衡室(5)，或封板(6)、盾壳(1)、土体输送机(3)、阶梯网格(4)、前端土体和掘进刀(2)共同围成气压平衡室(5)，盾壳(I)底的上平面、土体输送机(3)的前方和阶梯网格(4)的下方安装有掘进刀(2)。2.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于所述土体输送机(3)包括横向输送机(3-1)和纵向输送机(3-2)，横向输送机(3-1)布置在纵向输送机(3-2)的侧面，纵向输送机(3-2)的后部为土压平衡室(7)，横向输送机(3-1)可将其上方落下的土体输送到纵向输送机(3~2 )上。3.根据权利要求2所述的盾构机，其特征在于所述横向输送机(3-1)是上部开口的螺旋输送机。4.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于所述掘进刀(2)是螺旋式结构，掘进刀(2)的主轴平行于开挖面，掘进刀(2)外圆上的刀头是螺旋状的。5.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于所述掘进刀(2)是刮板式结构。6.根据权利要求5所述的盾构机，其特征在于所述刮板上安装有用于破碎孤石的动力刀。7.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于所述阶梯网格(4)包括横向格栅(4-1)和纵向格栅(4-2)，所述横向格栅(4-1)呈倒阶梯状，纵向格栅(4-2)连接各层横向格栅(4-1)和盾壳(I)。8.根据权利要求7所述的盾构机，其特征在于横向格栅(4-1)的横截面底部带有向下倾斜角。9.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于该盾构机的前盾还包括过渡舱(8)，过渡舱(8 )设置有两扇密封门，两扇密封门分别连接后盾和气压平衡室(5 )。10.一种盾构机，其特征在于包括前盾，该前盾包括盾壳(I)、土体输送机(3)、阶梯网格(4)、气压平衡室(5)、封板(6)、土压平衡室(7)、喷嘴(9)、泥水仓(10)和泥水平衡室(11)，其中土体输送机(3)、阶梯网格(4)、封板(6)、土压平衡室(7)、喷嘴(9)、泥水仓(10)和泥水平衡室(11)安装在盾壳(I)内，土体输送机(3)安装在阶梯网格(4)的下方和泥水仓(10 )的上方，土体输送机(3 )的后部安装有土压平衡室(7)，封板(6)、盾壳(I)、土体输送机(3)、阶梯网格(4)和前端最底层横向格栅(4-1)上方的土体共同围成气压平衡室(5)，喷嘴(9)安装在阶梯网格(4)的底部，土体输送机(3)的底部、盾壳(I)、封板(6)、前端最底层横向格栅(4-1)下方的土体共同围成泥水仓(10 )，泥水平衡室(11)安装在泥水仓(10 )的后部。11.根据权利要求10所述的盾构机，其特征在于所述前盾还包括过渡舱(8)，过渡舱(8 )设置有两扇密封门，两扇密封门分别连接后盾和气压平衡室(5 )。
【专利摘要】本实用新型是一种盾构机，其结构包括前盾，该前盾包括盾壳、掘进刀、土体输送机、阶梯网格、气压平衡室、封板和土压平衡室，其中掘进刀、土体输送机、阶梯网格、封板和土压平衡室安装在盾壳内，土体输送机安装在阶梯网格的下方，土体输送机的后部安装有土压平衡室，封板、盾壳、土体输送机、阶梯网格和前端土体共同围成气压平衡室，或封板、盾壳、土体输送机、阶梯网格、前端土体和掘进刀共同围成气压平衡室，盾壳底的上平面、土体输送机的前方和阶梯网格的下方安装有掘进刀。克服了网格挤压盾构对地层土体扰动大、压缩空气盾构可能导致“喷发”事故、土压平衡盾构和泥水平衡盾构结构复杂造价高的缺点。
【IPC分类】E21D9/08, E21D9/12
【公开号】CN204804852
【申请号】CN201520542922
【发明人】王燏斌
【申请人】王燏斌
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月24日