敞开式盾构的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种敞开式盾构机，该敞开式盾构机包括主盾体和抓斗，还包括：与所述主盾体的工作口相连的支撑网格；所述支撑网格包括若干隔板，若干所述隔板相连形成网格结构；所述支撑网格位于所述抓斗的上方，且一个或多个所述隔板开设有排渣孔；和调节所述排渣孔开度的阀门。本实用新型提供敞开式盾构机中，在主盾体的工作口的抓斗上方设置支撑网格，以实现超前支护，降低土体塌方风险；同时，形成支撑网格的部分隔板开设有排渣孔，该排渣孔与可调排渣孔开度的阀门配合使用，以实现隔板的土渣堆积量可调，以确保出土量和开挖量一致，进一步避免土体塌方。
【专利说明】敞开式盾构机【技术领域】
[0001]本实用新型涉及盾构机领域，特别涉及一种敞开式盾构机。
【背景技术】
[0002]盾构机是一种隧道掘进的工程机械，被广泛用作地铁、铁路和公路等的修建。盾构机主要包括泥水气压平衡式、土压平衡式、泥水平衡盾构机和敞口式盾构机。盾构法施工中，需要根据地质条件、造价等因素选择合适的盾构机。例如:土压平衡式盾构机在砂卵石地层中施工普遍存在刀具磨损严重，需要频繁开仓换刀等问题；在遇到无法排出的超大粒径卵石或孤石时，还要采取人工开挖小导洞绕至掌子面将障碍石块取出等措施进行处理。而在地层自立性较好、地下水位相对较低的黏土地层或砂卵石地层，采用敞口式盾构机则可以有效解决上述问题，并且敞口式盾构机造价低，出土效率高。
[0003]在敞口式盾构机的应用中，开挖面是敞开的，因此无法像土压平衡或泥水平衡盾构机那样，在施工前方建立起动态变化的压力平衡，在掘进过程中若遇到地层复杂且自稳性不好的地层，特别是砂土地层时，仅靠活动前檐和挡板难以维持掌支面的稳定，土体塌方风险较闻，施工安全有待提闻。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提出一种能够降低土体塌方风险的敞开式盾构机，以提高施工安全。 [0005]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0006]本实用新型提供了一种敞开式盾构机，包括主盾体和抓斗，所述敞开式盾构机还包括:与所述主盾体的工作口相连的支撑网格；所述支撑网格包括若干隔板，若干所述隔板相连形成网格结构；所述支撑网格位于所述抓斗的上方，且一个或多个所述隔板开设有排渣孔；和，调节所述排渣孔的开度的阀门。
[0007]进一步地，所述支撑网格的隔板中，靠近所述抓斗的一层隔板开设有排渣孔。
[0008]进一步地，开设有所述排渣孔的所述隔板在所述排渣孔的两侧开设有滑道；所述阀门包括:安装于所述滑道的挡板，以及驱动所述挡板沿所述滑道移动的驱动机构。
[0009]进一步地，所述滑道沿所述敞开式盾构机的轴向设置于所述排渣孔的两侧。
[0010]进一步地，所述滑道开设于所述隔板的底面，所述驱动机构安装于所述隔板的底面。
[0011 ] 进一步地，所述驱动机构为油缸或螺旋副。
[0012]进一步地，所述驱动机构为油缸；所述敞开式盾构机还包括:设置于所述隔板的、用于检测所述隔板承重数据的重量传感器；控制器，其信号输入端与所述重量传感器相连，信号输出端通过电磁阀与所述油缸相连；所述控制器根据所述承重数据通过控制电磁阀的开度以调节所述油缸的伸缩量；所述油缸的自由端与所述挡板相连。
[0013]进一步地，所述电磁阀为电磁比例阀。[0014]进一步地，所述支撑网格由若干隔板焊接形成。
[0015]进一步地，所述支撑网格与所述主盾体的工作口焊接。
[0016]相对于现有技术，本实用新型提供的敞开式盾构机在主盾体的工作口的抓斗上方设置支撑网格，以实现超前支护，降低土体塌方风险；同时，形成支撑网格的部分隔板开设有排渣孔，该排渣孔与可调排渣孔开度的阀门配合使用，以实现隔板的土渣堆积量可调，以确保出土量和开挖量一致，进一步避免土体塌方。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0018]图1为本实用新型实施例提供的敞开式盾构机的结构示意图；
[0019]图2为图1沿A-A面的剖面仰视示意图；
[0020]图3为本实用新型另一优选实施例中阀门控制部分的原理示意图。
[0021]附图标记说明:
[0022]I主盾体2支撑网格 [0023]21a~21e隔板3 阀门
[0024]31挡板32油缸
[0025]4重量传感器 5控制器
[0026]6电磁阀
【具体实施方式】
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明。
[0028]请参见图1，该图示出了本实用新型实施提供的敞开式盾构机的结构。本实施例提供的敞开式盾构机包括主盾体I和抓斗(图中未示出)，该敞开式盾构机还包括:
[0029]与所述主盾体I的工作口相连的支撑网格2 ;该支撑网格2包括若干隔板，若干所述隔板相连形成网格结构；支撑网格2位于所述抓斗的上方，且一个或多个隔板开设有排渣孔；
[0030]以及调节所述排渣孔的开度的阀门3。
[0031]本实施例提供的敞开式盾构机中，主盾体I和抓斗的结构可以与现有技术相同，抓斗位于主盾体I内，工作时从主盾体I的工作口的下部分伸出，用于将土渣或泥渣铲起后通过输送带输出。与现有技术不同的是，本实施例提供的敞开式盾构机还包括有支撑网格2以及阀门3。其中，支撑网格2起到超前支护的作用，防止盾构机在挖掘过程中对掌支面土体扰动造成的塌方。阀门3用于调节隔板上的排渣孔开度，以调整支撑网格2的渣土堆积量。
[0032]具体而言，支撑网格2由若干个隔板连接形成。该支撑网格2安装于主盾体I的工作口，同时，为了避免与抓斗发生干涉，保证抓斗的正常工作，该支撑网格2应是位于抓斗上方的。该支撑网格2中的隔板优选均沿敞开式盾构机的轴向布置，进而提高该支撑网格2沿轴向方向的支撑力，对敞开式盾构机前方土层提供可靠的支撑力。支撑网格2可以与主盾体I的工作口焊接，焊接连接的优点在于:支撑网格2与主盾体I形成一体结构，能够提高该支撑网格2的刚度和抗冲击性能。当然，支撑网格2也可以与主盾体I可拆卸连接，其优点在于便于更换支撑网格2。本领域技术人员可以根据具体工况进行选择。此外，为了保证支撑网格2的强度，该支撑网格2优选由若干隔板焊接形成。在本实施例中，是由5个隔板焊接而成，分别是隔板21a、隔板21b、隔板21c、隔板21d、隔板21e。
[0033]设置支撑网格2后虽可实现超前支护的作用，但是在开挖过程中部分土渣会不可避免的堆积在隔板上，这对排土量有影响，当盾构机的开挖量与排土量不平衡时，仍存在塌方危险。为此，本实施例中进一步对隔板的结构进行改进，实现隔板的土渣堆积量可调。具体而言，一方面，在形成支撑网格2的若干隔板中，一个或多个隔板开设有排渣孔，该排渣孔的设置为调整隔板的渣土堆积量提供了前提。上述排渣孔可以为矩形孔、圆孔等形式。上述排渣孔可设置在土渣堆积量较大的隔板上，优选如本实施例所示，靠近抓斗的一层隔板上开设排渣孔，即排渣孔设置在隔板21a、21c和21e上，其余隔板可不设置排渣孔，以保证力学强度。
[0034]另一方面，排渣孔与阀门3配合使用，实现隔板土渣堆积量可调。例如，在掘进过程中，当遇到坚硬的、自稳性较好的地层时，支撑网格2内堆积的渣土较少，阀门3可以不打开或开度较小；当遇到软弱的、自稳性不好的地层时，支撑网格2内堆积的渣土较多，阀门3开度适当加大，以确保出土量和开挖量一致，避免土体塌方。
[0035]上述阀门3可以采用滑动挡板的形式，通过改变挡板覆盖排渣孔的面积实现排渣量的调整。具体而言:开设有排渣孔的隔板(本实施中为隔板21a、21c、21e)在排渣孔的两侧开设有滑道；阀门3包括:安装于该滑道的挡板31，以及驱动该挡板31沿上述滑道移动的驱动机构。通过驱动机构驱动挡板31移动，改变挡板31覆盖排渣孔的面积，以实现隔板土渣堆积量的调节。考虑到盾构机沿轴向方形的可用空间较大，因而为了提高阀门3的开度控制范围，上述滑道可以沿盾构机的轴向设置于排渣孔的两侧。此外，为了防止土渣进入滑道影响挡板31滑动，可将滑道开设于隔板21a、21c、21e的底面，相应的，驱动机构也安装于上述隔板的底面。
[0036]上述驱动机构可以为油缸32或螺旋副。从控制灵活性方面考虑，优选采用油缸
32。请参见图3，上述敞开式盾构机进一步还可以包括:
[0037]设置于开设有排渣孔的隔板的、用于检测隔板承重数据的重量传感器4 ；
[0038]控制器5,其信号输入端与重量传感器4相连,信号输出端通过电磁阀6与油缸32相连；该控制器5根据上述承重数据通过控制电磁阀6的开度以调节油缸32的伸缩量；
[0039]油缸32的自由端与阀门3的挡板31相连。
[0040]此种盾构机结构，通过增设重量传感器4、控制器5、和电磁阀6来实现隔板土渣堆积量的自动调节。例如，当控制器5接收的承重数据大于预设值时，控制器5控制电磁阀6打开，并根据承重数据与预设值的差值来调节电磁阀6的开度，进而调节油缸32的进油量，油缸32伸缩量的变化带动阀门的挡板31移动，进而改变排渣孔的开度。上述油缸32也可以由气缸代替。电磁阀6优选采用电磁比例阀。
[0041]由上述内容可知，本实用新型实施例提供的敞开式盾构机中，在主盾体的工作口的抓斗上方设置支撑网格，以实现超前支护，降低土体塌方风险；同时，形成支撑网格的部分隔板开设有排渣孔，该排渣孔与可调排渣孔开度的阀门配合使用，以实现隔板的土渣堆积量可调，以确保出土量和开挖量一致，进一步避免土体塌方。
[0042]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种敞开式盾构机，包括主盾体(I)和抓斗，其特征在于，所述敞开式盾构机还包括: 与所述主盾体(I)的工作口相连的支撑网格(2);所述支撑网格(2)包括若干隔板，若干所述隔板相连形成网格结构；所述支撑网格(2)位于所述抓斗的上方，且一个或多个所述隔板开设有排渣孔；和， 调节所述排渣孔的开度的阀门(3 )。
2.根据权利要求1所述的敞开式盾构机，其特征在于，所述支撑网格(2)的隔板中，靠近所述抓斗的一层隔板开设有排渣孔。
3.根据权利要求1所述的敞开式盾构机，其特征在于，开设有所述排渣孔的所述隔板在所述排渣孔的两侧开设有滑道；所述阀门(3)包括:安装于所述滑道的挡板(31)，以及驱动所述挡板(31)沿所述滑道移动的驱动机构。
4.根据权利要求3所述的敞开式盾构机，其特征在于，所述滑道沿所述敞开式盾构机的轴向设置于所述排渣孔的两侧。
5.根据权利要求3所述的敞开式盾构机，其特征在于，所述滑道开设于所述隔板的底面，所述驱动机构安装于所述隔板的底面。
6.根据权利要求3所述的敞开式盾构机，其特征在于，所述驱动机构为油缸(32)或螺旋副。
7.根据权利要求6所述的敞开式盾构机，其特征在于，所述驱动机构为油缸(32);所述敞开式盾构机还包括: 设置于所述隔板的、用于检测所述隔板承重数据的重量传感器(4)； 控制器(5)，其信号输入端与所述重量传感器(4)相连，信号输出端通过电磁阀(6)与所述油缸(32 )相连；所述控制器(5 )根据所述承重数据通过控制电磁阀(6 )的开度以调节所述油缸(32)的伸缩量； 所述油缸(32)的自由端与所述挡板(31)相连。
8.根据权利要求7所述的敞开式盾构机，其特征在于，所述电磁阀(6)为电磁比例阀。
9.根据权利要求1所述的敞开式盾构机，其特征在于，所述支撑网格(2)由若干隔板焊接形成。
10.根据权利要求1所述的敞开式盾构机，其特征在于，所述支撑网格(2)与所述主盾体(I)的工作口焊接。
【文档编号】E21D9/06GK203822313SQ201420141751
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】王建辉, 王连磊, 杨海涛 申请人:北京市三一重机有限公司