一种新型双护盾掘进机的制作方法

本实用新型涉及隧道施工领域，具体涉及一种具有双护盾的掘进机。

背景技术：

在岩石掘进机施工过程中，现有技术中的掘进机的盾体为整体结构，直径尺寸无法改变，在掘进机施工过程中，当穿越不良地质洞段时，尤其是高地应力深埋长大隧洞，围岩存在大变形、破碎带、塌方等地质风险，使得围岩与掘进机周边的间隙逐渐缩小，最终可能会导致围岩与盾体抱死，形成卡机。更严重的可能会导致机毁人亡的事故。并且卡盾停机整修会造成长时间工期延误，不利于隧道建设的进行。

因此，如何防止在遭遇劣质地质时，掘进机发生卡盾事故，造成因为整修而长期停工，延误工期的情况，是目前业界研究的方向，因此，如何解决掘进机卡盾问题也成为了业界的难题。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种新型双护盾掘进机，该双护盾掘进机能够实现盾体在径向方向上收缩，保证在发生卡盾事故之前，盾体与挖掘面之间迅速分离并形成间隙，解决卡盾的问题，保证掘进机能够继续向前进行掘进。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种新型双护盾掘进机，包括刀盘、与所述刀盘固定连接的主驱动以及依次装配设置的前盾、伸缩盾、支撑盾、尾盾，该伸缩盾包括套设的伸缩外盾和伸缩内盾，该前盾的上半部包括前盾外侧盾和前盾内侧盾，且该前盾外侧盾与该前盾内侧盾之间设置有驱动该前盾外侧盾相对于该前盾内侧盾径向扩张和收缩的前驱动机构；

该伸缩内盾的上半部包括伸缩内盾外侧盾和伸缩内盾内侧盾，且该伸缩内盾外侧盾与该伸缩内盾内侧盾之间设置有驱动该伸缩内盾外侧盾相对于该伸缩内盾内侧盾径向扩张和收缩的中驱动机构；

该支撑盾的上半部包括支撑盾外侧盾和支撑盾内侧盾，且该支撑盾外侧盾与该支撑盾内侧盾之间设置有驱动该支撑盾外侧盾相对于该支撑盾内侧盾径向扩张和收缩的后驱动机构；

上述伸缩外盾的上半部与上述盾外侧盾固定连接，上述伸缩外盾的下半部与上述前盾的下半部固定连接，上述伸缩内盾与上述支撑盾之间连接装配，该支撑盾与上述前盾轴向相对移动装配，上述尾盾上半部与该支撑盾外侧盾固定连接，该尾盾的下半部与该支撑盾的下半部固定连接。

进一步优选地，上述前盾外侧盾、上述伸缩外盾上半部、上述伸缩内盾外侧盾、上述支撑盾外侧盾以及上述尾盾的上半部均分别由至少三块盾体沿周向依次铰接组成，且相邻两块盾体之间设置有伸缩间隙。

进一步优选地，上述伸缩内盾内侧盾与上述支撑盾内侧盾之间铰接装配有盾体伸缩油缸。

进一步优选地，上述前驱动机构、上述中驱动机构和/或上述后驱动机构为液压油缸。

进一步优选地，上述主驱动与上述前盾之间设置有驱动该主驱动相对于该前盾分别向上、向下、向左、向右移动的移动驱动机构，该主驱动的前端与该前盾之间设置有密封机构。

进一步优选地，上述移动驱动机构包括上述主驱动上端和下端分别横向设置有背对背连接的液压缸，该主驱动左侧和右侧分别竖向设置有背对背连接的液压缸，该主驱动上端的液压缸的活塞杆分别抵触在上述前盾内侧盾左侧和右侧设置的接触面上，该主驱动下端的液压缸的活塞杆分别抵触在上述前盾下半部左侧和右侧设置的接触面上，该主驱动左侧及右侧的液压缸的活塞杆均分别抵触在上述前盾内侧盾设置的接触面和上述前盾下半部设置的接触面上。

进一步优选地，上述液压缸均通过缸体法兰固设在主驱动上，该主驱动于该缸体法兰位置处设置有沉槽，该缸体法兰下沉设在该沉槽内。

进一步优选地，上述前盾外侧盾上均布设置有土压计。

进一步优选地，上述新型双护盾掘进机还包括具有环向可伸缩的V型结构的钢拱架。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的新型双护盾掘进机，在掘进过程中，如果遇到劣质地质，一般都是在隧道上方的围岩容易发生变形、塌方的危险，因此本实用新型的双护盾掘进机的前盾的上半部、伸缩内盾的上半部、支撑盾的上半部均设置成能够在径向方向实现缩径功能的双层结构，因此在盾体遇到卡盾的事故时，整体的盾体能够迅速收缩，径向方向直径变小，使整体的盾体的外表面与上方挖掘面之间形成间隙，掘进机脱困继续前进。从根本上解决了掘进机发生卡盾的事故。

进一步，前盾外侧盾、伸缩外盾上半部、伸缩内盾外侧盾、支撑盾外侧盾以及尾盾的上半部均由至少三块盾体沿周向依次铰接组成，且相邻两块盾体之间设置有伸缩间隙，这样设置在径向收缩时，前盾外侧盾的外弧面、伸缩外盾上半部的外弧面、伸缩内盾外侧盾的外弧面、支撑盾外侧盾的外弧面以及尾盾的上半部的外弧面仍能够形成平滑的盾体外表面。

进一步，设置的盾体伸缩油缸能够将伸缩内盾内侧盾与支撑盾内侧盾沿轴向分开，方便工作人员从盾体内部观测到外部围岩状态，进而决定是否需要采取措施对围岩进行加固或者采取其他处理措施。并且盾体伸缩油缸为铰接设置，能够满足掘进机进行转弯。

进一步，设置的移动驱动机构，利用移动驱动机构驱动主驱动可以带动刀盘相对前盾向上、向下、向左、向右进行移动，实现对上、下、左、右四个方向进行扩挖，进一步增大盾体与挖掘面之间的间隙。

进一步，采用背对背连接的液压缸驱动形式，两个液压缸协同作用，使主驱动移动更平稳。

进一步，设置的沉槽能够有效的减小液压缸工作过程中对缸体法兰的螺栓产生的剪力。

进一步，设置的土压计，能够实时的检测围岩对盾体的压力，可以预先采取相应的措施进一步防止卡盾或塌方的风险。

进一步，设置的V型结构的钢拱架，由于V型的钢拱架具有径向直径调整功能，更适用于在劣质地质条件下对围岩做初期支护。

附图说明

图1是本实用新型双护盾掘进机的实施例的结构示意图；

图2是图1的A-A向视图；

图3是图1的新型双护盾掘进机的实施例中整体盾体径向收缩状态示意图；

图4是图3的B-B向视图。

具体实施方式

在本实用新型的具体实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

如图1～图4所示，本实用新型的新型双护盾掘进机包括刀盘1、与刀盘1固定连接的主驱动14以及依次装配设置的前盾2、伸缩盾3、支撑盾4、尾盾5，伸缩盾3包括套设的伸缩外盾6和伸缩内盾7。主驱动14包括主轴承28、与主轴承28连接的大齿圈29、与大齿圈29啮合传动的小齿轮30、以及驱动小齿轮30转动的电机32和减速机31，刀盘1通过螺栓与主驱动14中的主轴承28前端固定连接。

前盾2的上半部包括前盾外侧盾8和前盾内侧盾9，且前盾外侧盾8与前盾内侧盾9之间设置有驱动前盾外侧盾8相对于前盾内侧盾9径向扩张和收缩的前驱动机构25。

伸缩内盾7的上半部包括伸缩内盾外侧盾10和伸缩内盾内侧盾11，且伸缩内盾外侧盾10与伸缩内盾内侧盾11之间设置有驱动伸缩内盾外侧盾10相对于伸缩内盾内侧盾11径向扩张和收缩的中驱动机构26。

支撑盾4的上半部包括支撑盾外侧盾12和支撑盾内侧盾13，且支撑盾外侧盾12与支撑盾内侧盾13之间设置有驱动支撑盾外侧盾12相对于支撑盾内侧盾13径向扩张和收缩的后驱动机构27。

伸缩外盾6的上半部与前盾外侧盾8固定连接，伸缩外盾6的下半部与前盾2的下半部固定连接，支撑盾4与前盾2之间通过主推油缸22驱动连接，能够驱动支撑盾4与前盾2之间轴向相对移动，尾盾5上半部与支撑盾外侧盾12固定连接，尾盾5的下半部与支撑盾4的下半部固定连接。

进一步优选地，如图2所示的A-A向视图可以看出，前盾外侧盾8、伸缩外盾6的上半部、伸缩内盾外侧盾10、支撑盾外侧盾12以及尾盾5的上半部均分别由左侧盾体19、中间盾体20、右侧盾体21这三块盾体沿周向依次通过铰接轴15铰接组成，并且相邻的两块盾体之间预留伸缩间隙。这样设置能够保证各部分的盾体在收缩过程中，分块盾体之间依然可以形成平滑的盾体外表面。本实施例中为三块盾体铰接，当然还可以根据掘进机的盾体尺寸或是掘进需求，上述的前盾外侧盾8、伸缩外盾6上半部、伸缩内盾外侧盾10、支撑盾外侧盾12以及尾盾5的上半部还可以采用四块或四块以上的盾体铰接组成。

进一步优选地，前盾外侧盾8上均布设置有土压计16。

本实用新型的双护盾掘进机的实施例在对隧道进行挖掘的时候，如果遇到劣质地质时，围岩发生变形，首先，先利用土压计16检测围岩对前盾2的压力，土压计16上预设了一个压力值，如果检测到的压力小于土压计16的预设值时，则说明围岩的变形对掘进机的前盾2压力影响不大，可以不采用处理措施。但是如果检测到围岩对前盾2的压力已经超过预设值时，则说明围岩的变形已经影响掘进机的正常掘进，需要采取措施，如图3和图4所示，首先从前往后，先通过前驱动机构25驱动前盾外侧盾8相对于前盾内侧盾9径向收缩，以缩小前盾外侧盾8的径向直径尺寸，由于伸缩外盾6的上半部与前盾外侧盾8固定连接，能够连带带动伸缩外盾6的径向直径尺寸缩小，同时利用中驱动机构26驱动伸缩内盾外侧盾10相对于伸缩内盾内侧盾11径向收缩，以缩小伸缩内盾内侧盾11的径向直径尺寸，再利用后驱动机构27驱动支撑盾外侧盾12相对于支撑盾内侧盾13径向收缩，以缩小支撑盾外侧盾12的径向直径尺寸，由于尾盾5上半部与支撑盾外侧盾12固定连接，随带的尾盾5也在径向上收缩以缩小尾盾5的径向直径尺寸。此时整个盾体在径向的直径尺寸整体的缩小，能够使整个盾体的上半部分与挖掘面的上表面之间形成间隙，即使整个盾体的上表面与挖掘面的上表面脱离，由此减小掘进机前进的摩擦阻力，使掘进机能够继续前进，防止了卡盾的事故发生。然后再对挖掘面采用加固等处理措施进行处理，保证施工安全。

进一步优选设置的，上述的伸缩内盾内侧盾11与支撑盾内侧盾13之间铰接装配有盾体伸缩油缸17。盾体伸缩油缸17的作用是，可以将伸缩内盾内侧盾11与支撑盾内侧盾13在轴向分开，方便施工人员从盾体的内部对外部的围岩的状态进行观察判断，以方便采取一些处理措施，进一步能够保证施工的安全，同时，使掘进机转弯顺畅。

进一步优选设置的，上述前驱动机构25、中驱动机构26和后驱动机构27均采用液压油缸进行驱动，施加的驱动力大，并且操作方便。当然还可以采用气缸或是电机带动连杆机构来驱动。

进一步优选设置的，上述主驱动14与前盾2之间设置有驱动主驱动14相对于前盾2分别向上、向下、向左、向右移动的移动驱动机构，主驱动14的前端与前盾2之间设置有密封机构。

进一步优选设置的，上述的移动驱动机构包括主驱动14上端和下端分别横向设置有背对背连接的液压缸18，主驱动14左侧和右侧分别竖向设置有背对背连接的液压缸18，主驱动14上端的液压缸18的活塞杆分别抵触在前盾内侧盾9左侧和右侧设置的接触面上，主驱动14下端的液压缸18的活塞杆分别抵触在前盾2下半部左侧和右侧设置的接触面上，主驱动14左侧及右侧的液压缸18的活塞杆均分别抵触在前盾内侧盾9设置的接触面和前盾2下半部设置的接触面上，上述的液压缸18均通过缸体法兰33固设在主驱动14上。

上述的移动驱动机构的工作过程为，在上述整个盾体的上半部分整体收缩后，然后再启动刀盘1的扩挖功能，即利用在上、下、左、右布置的液压缸18作用实现驱动主驱动14带动刀盘1一起完成上、下、左、右四个方向的扩挖。例如，当需要实现掘进机向上扩挖的时候，左右两侧的液压缸中的下方的液压缸18的活塞杆伸出，同时上方的液压缸18的活塞杆收回，液压缸18的缸筒带动主驱动14向上移动，进而带动刀盘1向上移动，使得刀盘1的外圆的刀具超出原上部开挖面，然后旋转刀盘1实现隧洞顶部的扩挖。在进行其它方向的扩挖时，扩挖的原理一样，即液压缸18进行类似操作即可。扩挖功能能够进一步增大整个盾体与挖掘面之间间隙，进一步防止了卡盾事故的发生。同时主驱动14的前端与前盾2之间设置的密封机构，有效的防止在主驱动14与前盾2相对移动的过程中灰尘进入到主驱动14的内部，提高了本实用新型双护盾掘进机的可靠性。

进一步优选设置的，主驱动14于缸体法兰33位置处设置有沉槽，缸体法兰33下沉设在沉槽内，能够有效的减少液压缸18工作过程中对缸体法兰33的螺栓产生的剪力。

进一步优选设置的，本实用新型的新型双护盾掘进机的实施例还包括具有环向可伸缩的V型结构的钢拱架23。当遇到劣质地质时，上述整个盾体进行收缩之后，此时停止安装混凝土管片，更换安装V型结构的钢拱架23，两个V型结构的钢拱架23之间采用钢板24进行连接，对围岩进行初期支护。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。