一种隧道掘进机及其施工法的制作方法

本发明涉及的是一种隧道掘进机及其施工法，属于土木工程基础施工技术领域。

背景技术：

现有隧道掘进机的制造工艺复杂，技术附加值高，国际上只有少数几个国家的企业具有能力生产，且造价高昂。

技术实现要素：

本发明提出的是一种隧道掘进机及其施工法，其目的旨在克服现有技术存在的缺陷，其主要优点：隧道掘进机的制造工艺简单，掘进机挖掘的轮廓为隧道的轮廓，在掘进机的腔体后部位置挖掘岩土，施工安全,质量好，施工周期短，成本低。

本发明的技术解决方案：一种隧道掘进机，包括框架，框架分前段、腔内挖掘段和尾段，框架的外轮廓线与隧道外轮廓线相同，前段由框架挖掘装置和土封段组成，安装在前段框架头部内的框架挖掘装置仅挖掘框架投影面积的环状岩土，通过前段框架内的岩土输送装置将头部已挖掘的环状岩土送至后方，框架的前段和腔内挖掘段是呈头部开口的水平筒状形，前部框架内一定长度的未被挖掘的岩土构成了掘进机防水的土封段；腔内挖掘段仅挖掘腔内的岩土，尾段进行隧道施工。

框架挖掘装置是链式挖掘装置，链式挖掘装置由传动装置和链刀组成，传动装置由驱动装置、张紧装置和链轮组成，链刀由链条和固定于链条上的挖掘岩土的刀具组成；挖掘部分的链刀位于框架的外侧，返回部分的链刀位于框架的内部；施工时驱动装置驱动链刀运行，框架前端的刀具挖掘岩土，仅挖掘框架截面投影部分的环状岩土，并将已挖掘的岩土送至框架内的岩土输送机的入口，岩土输送机在框架内将岩土送至后方，框架的前端设有泥浆喷嘴。

框架内设有人员通道和相应维修空间，链刀是在框架室体内更换的，以适应不同地质条件。

本发明的优点：在掘进机的腔体后部位置挖掘岩土，施工安全,隧道掘进机的制造工艺简单，掘进机挖掘的轮廓为隧道的轮廓，施工质量好，周期短，成本低。

附图说明

图1是由前段1、腔内挖掘段2和尾段3组成的隧道掘进机的结构示意图，也是已挖掘的岩土由链刀4直接送至后方的结构示意图；

图2是图1的A向视图，也由驱动装置1-1-1、链轮1-1-2和链刀4组成的链式挖掘装置1-1的结构示意图；

图3是图1的B向视图,也是隧道掘进机的挖掘框架截面结构示意图，也是掘进机岩土挖掘面，链刀4布局结构示意图；

图4是图1中的Ⅰ局部放大视图，也是框架1-3上的泥浆喷嘴1-3-1的结构示意图，也是返回部分的链刀4位于框架的内部的结构示意图，其中双排链刀4通过错位相互嵌入的方式，非挖掘面链刀的宽度小于挖掘面的宽度使链刀4在框架内部返回；

图5是链刀4的结构示意图，(a)是链条4-1和刀具4-2的结构示意图，也是由A十字节4-1-1和B十字节4-1-2组成的链条4-1的十字节的结构示意图；也是链条4-1实现空间弯曲的结构示意图。(b)是链刀由绳索4-1B和刀具4-2B组成的结构示意图；也是绳索4-1B和刀具4-2B的结构示意图；

图6是隧道掘进机挖掘的岩土由链刀4送至框架内的岩土输送机5的入口，岩土输送机5在框架内将岩土送至后方的结构示意图；

图7是图6的A-A视图，也是岩土输送机5在尾段3的框架3-1中的结构示意图，也是框架内设有人员通道和相应维修空间的结构示意图；

图8是隧道掘进机1的链刀轨道的结构示意图，轨道的类型包括A、B、C1、C2和D 共5种，其中A是平面型，B是凸型，C1、C2是凹型；

图9是D为纵向多排轨道错开成锥型的结构示意图；

图10是隧道掘进机1的D型轨道和多排链刀的结构示意图；

图中的1是隧道掘进机的前段；1-1是前段1的框架挖掘装置，也是链式挖掘装置；1-1-1是链式挖掘装置1-1的驱动装置；1-1-2是链式挖掘装置1-1的链轮；1-2是前段1的土封段； 1-3是前段1的框架；1-3-1是框架1-3上的泥浆喷嘴；2是隧道掘进机的腔内挖掘段； 2-1是腔内挖掘段2的框架；3是隧道掘进机的尾段；3-1是尾段3的框架；4是组成链式挖掘装置1-1的链刀；4-1是组成链刀4的链条，包括履带、绳索和柔性带；4-1-1是组成链条十字节的A十字节；4-1-2是组成链条十字节的B十字节；4-1B是组成链刀4的钢索；4-2是固定在链条4-1上的挖掘岩土的刀具；4-2B是固定在钢索4-1B上的挖掘岩土的刀具；5是框架里的岩土输送机。

具体实施方式

一种隧道掘进机包括框架，框架分前段、腔内挖掘段和尾段，框架的外轮廓线与隧道外轮廓线相同，前段由框架挖掘装置和土封段组成，安装在前段框架头部内的框架挖掘装置仅挖掘框架投影面积的环状岩土，通过前段框架内的岩土输送装置将头部已挖掘的环状岩土送至后方，框架的前段和腔内挖掘段是呈头部开口的水平筒状形，前部框架内一定长度的未被挖掘的岩土构成了掘进机防水的土封段；腔内挖掘段仅挖掘腔内的岩土，尾段进行隧道施工。

所述的框架挖掘装置是链式挖掘装置，链式挖掘装置由传动装置和链刀组成，传动装置由驱动装置、张紧装置和链轮组成，链刀由链条和固定于链条上的挖掘岩土的刀具组成；挖掘部分的链刀位于框架的外侧，返回部分的链刀位于框架的内部；施工时驱动装置驱动链刀运行，框架前端的刀具挖掘岩土，仅挖掘框架截面投影部分的环状岩土，并将已挖掘的岩土送至框架内的岩土输送机的入口，岩土输送机在框架内将岩土送至后方，框架的前端设有泥浆喷嘴。

所述的框架内设有人员通道和相应维修空间。

所述的链刀是在框架室体内更换的，以适应不同地质条件。

所述的链刀为多排链刀，多排链刀根据需要进行同时挖掘或分别挖掘。

所述的多排链刀在挖掘面布置成锥形。

所述的隧道掘进机是用于顶管法施工的隧道掘进机。

所述的隧道掘进机是用于盾构法施工的隧道掘进机。

所述的组成链刀的链条是广义的链条，包括履带、绳索和柔性带。

下面结合附图进一步描述本发明：

如图1和图3所示，隧道掘进机包括隧道掘进机的前段1、腔内挖掘段2和尾段3，前段1的框架1-3的外轮廓线与隧道外轮廓线相同，前段1由框架挖掘装置1-1、土封段1-2和框架1-3组成，安装在前段框架1-3头部内的框架挖掘装置1-1仅挖掘框架投影面积的环状岩土，通过前段框架内的链刀形成的输送装置将头部已挖掘的环状岩土送至后方，前段1和腔内挖掘段2是呈头部开口的水平筒状形，前段框架1-3内一定长度的未被挖掘的岩土构成了掘进机防水的土封段1-2；腔内挖掘段2仅挖掘腔内的岩土，尾段进行隧道施工。

如图2、图4和图5所示，前段1上的挖掘装置1-1是链式挖掘装置，链式挖掘装置1-1由驱动装置1-1-1、链轮1-1-2和链刀4组成，链刀4由链条4-1和固定于链条上的挖掘岩土的刀具4-2组成；挖掘部分的链刀4位于框架的外侧，返回部分的链刀位于框架的内部。

如图6所示，施工时驱动装置驱动链条4-1带动刀具运行，框架前端的刀具4-2挖掘岩土，仅挖掘框架截面投影部分的环状岩土，并将已挖掘的岩土送至框架内的岩土输送机5的入口，岩土输送机5在框架内将岩土送至后方，框架1-3的前端设有泥浆喷嘴1-3-1。

如图7所示，隧道掘进机的框架内设有人员通道和相应维修空间。