一种隧道掘进机的制作方法

本发明涉及隧道施工设备，特别是指一种隧道掘进机。

背景技术：

盾构机作为一种先进的隧道施工设备，广泛应用于城市地铁隧道的修建。目前应用比较广泛的盾构机类型为土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机和护盾式tbm掘进机。一般认为高水压、渗透系数大、对地表沉降控制精度高的地层适用于泥水平衡盾构机；水压不高、渗透系数小、对地表沉降控制精度要求一般的地层适用于土压平衡盾构机；全断面硬岩地层（自稳性比较好）适用于护盾式tbm掘进机。各种机型有各自不同的地层适应范围，但是随着城市地铁的大规模扩张，城市地铁隧道所穿越的地层也变的越来越复杂，在同一隧道区间可能会遇到全断面硬岩、全断面软土等各种地层，地层的复杂性对盾构机的地层适应性提出了更大的挑战，所以多种模式的盾构机是一种发展趋势，需要一种土压+泥水+护盾式tbm三模盾构机来适应更为复杂的地质情况。

目前使用的盾构机已经存在多种模式的组合形式，比如土压+泥水双模盾构机、土压+护盾式tbm双模盾构机和泥水+护盾式tbm双模盾构机，而将三种模式集成在一起的三模盾构机在国内还未出现。

技术实现要素：

本发明提出一种隧道掘进机，解决了现有技术中并未存在三模盾构机的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道掘进机，包括刀盘和盾体，盾体通过盾体隔板形成土仓，所述的刀盘的背部设有可拆卸的刮渣板，土仓内设有可拆卸的土仓隔板，盾体隔板上设有连通装置，具备进退功能的出渣装置位于连通装置处。

还包括泥水循环系统，泥水循环系统与土仓连通。

所述的泥水循环系统包括进浆管路和排浆管路，进浆管路与土仓进浆管连通，土仓进浆管和排浆管路伸至土仓内。

所述的进浆管路与机内旁通管连通，机内旁通管与排浆管路连通，进浆管路与机外旁通管连通，机外旁通管与排浆管路连通。

所述的进浆管路与逆冲洗管连通，逆冲洗管与排浆管路连通。

所述的排浆管路上设有分流箱，分流箱与回流管路连通，回流管路与土仓连通，回流管路上设有回流泵。

所述的进浆管路与调节管路连接，调节管路与排浆管路连通。

所述的出渣装置为螺旋输送机。

所述的出渣装置的后端设有皮带输送机。

所述的连通装置为前闸门。

本发明实现的功能或目的：提供了一种土压+泥水+护盾式tbm三模盾构机，该机型可以更好的适应地质复杂性；土压平衡模式和护盾式tbm模式之前的切换不需要拆装或移动螺旋机即可实现；泥水平衡模式盾构机采用直排式出渣，排渣效率高；护盾式tbm模式采用螺旋输送机出渣，当土仓内部失稳或涌水时可及时关闭螺旋输送机后闸门与外部隔离，确保现场安全。

本发明的有益效果：在于提供了一种三种模式集成的隧道掘进机，不需拆装大型部件即可完成模式之间的互相切换，一方面拓展了隧道掘进机对不同地层的地质适应性，另一方可时间快速切换提高施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明前闸门结构示意图。

图3为本发明土仓隔板结构示意图。

图4为本发明护盾式tbm掘进示意图。

图5为图4的前闸门结构示意图。

图6为本发明土压平衡掘进示意图。

图7为图6的前闸门结构示意图。

图8为本发明泥水平衡掘进示意图。

图9为图8的前闸门结构示意图。

图中：刀盘-1、盾体-2、螺旋输送机-3、皮带输送机-4、刮渣板-5、土仓隔板-6、盾体隔板-7，前闸门-8，进浆管路-9、排浆管路-10、土仓进浆管-11、机内旁通管-12、机外旁通管-13，逆冲洗管-14、回流泵-15、分流箱-16、调节管路-17、前仓-18、后仓-19。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至3所示，一种隧道掘进机，包括刀盘1、盾体2、螺旋输送机3、皮带输送机4、刮渣板5、土仓隔板6、盾体隔板7、前闸门8、进浆管路9、排浆管路10、土仓进浆管11、机内旁通管12、机外旁通管13、逆冲洗管14、回流泵15、分流箱16和调节管路17，盾体隔板7将盾体2的前端分成土仓，刀盘1位于土仓内用于掘进，刀盘1的背部安装有可拆卸的刮渣板5，土仓内安装有可拆卸的土仓隔板6，土仓隔板6将土仓分为前仓18和后仓19，盾体隔板7的下端设有前闸门8，前闸门8处设有螺旋输送机3，螺旋输送机3能够根据不同的模式前后进退，螺旋输送机3的后端设有皮带输送机4，进浆管路9与土仓进浆管11连通，土仓进浆管11伸至土仓内，排浆管路10伸至土仓内的底部，进浆管路9与排浆管路10之间设有机内旁通管12、机外旁通管13、逆冲洗管14和调节管路17，排浆管路10上设有分流箱16，分流箱16与回流管路连通，分流管路伸至土仓内，分流管路上设有分流泵15。

护盾式tbm掘进模式：

如图4和5所示，其他模式切换至护盾式tbm掘进模式前，先将刮渣板5连接至刀盘1背部（可以通过螺栓连接，也可以通过焊接），刮渣板5带有一定倾斜角度，土仓隔板6连接至盾体2内部（可以通过螺栓连接，也可以通过焊接），土仓隔板6保证能够覆盖螺旋输送机3的出渣口，前闸门8处于打开状态，螺旋输送机3处于伸进土仓内部状态，进浆管路11和排浆管10处于关闭状态，土仓内部处于无压状态。

盾体内部土仓隔板6将土仓分为前仓18和后仓19，刀盘1旋转将切削的渣土通过刀盘开口输送至土仓前仓18，然后刀盘背部的刮渣板5将前仓18底部渣土刮至前仓18顶部，渣土到达顶部后依靠渣土自身重力顺着带有倾斜角度刮渣板5溜至土仓后仓19，刮渣板5通过刀盘1的不断转动将前仓18底部的渣土往复循环刮至顶部，使前仓18一直处于少渣状态，保证刀盘1能够高速旋转，达到护盾式tbm的掘进效果，后仓19内部充满渣土，伸入后仓底部的螺旋输送机3将土仓内渣土输送至后配套皮带机4。

土压平衡掘进模式：

如图6和7所示，前闸门8处于打开状态，螺旋输送机3处于伸进土仓内部状态，刀盘背部无刮渣板5和土仓隔板6，土仓处于带压状态。

刀盘1切削的渣土通过刀盘开口输送至土仓，土仓内部充满渣土，伸入土仓底部的螺旋输送机3将土仓内渣土输送至后配套皮带机4。

泥水平衡掘进模式：

如图8和9所示，螺旋输送机3处于退出土仓状态，前闸门8处于关闭状态，刀盘背部无刮渣板5和土仓隔板6，土仓处于带压状态。

其他模式切换到泥水平衡掘进模式前，泥浆循环系统的进浆管路9和排浆管路10处于关闭状态，机内旁通管路12打开，启动进、排浆泵，进行机内旁通模式，当满足泥浆管路内压力大于土仓压力等条件后，同时打开进浆管路9、若干土仓进浆管11和排浆管路10，土仓设计有渣土压力传感器，用于采集土仓渣土压力，反馈到环流系统的调节管路17，连锁管路上自动控制阀门，调节阀门开度控制进、排浆量来平衡土仓压力，使泥浆进入土仓后进行泥浆平衡循环。掘进过程中，当土仓底部排渣不畅，排浆管路上安装有分流箱16，分流箱16上连接有回流泵15，启动回流泵15将部分排浆浆液回打到土仓内，冲刷土仓底部滞排渣土，同时加大主机段排浆管路携渣能力，使掘进达到平衡状态，当上述冲刷功能仍不能排出底部渣土，可切换至逆冲洗模式，打开拖车上逆冲洗管14，使进浆管浆液冲刷进入土仓底部排浆管，排出土仓底部滞排渣土，直到正常掘进。

当泥水平衡掘进模式需停机切换到其他模式时，先在掘进模式下进行土仓泥浆循环，当土仓压力稳定后，关闭进浆管路9和排浆管路10，打开机内旁通管路12，切换至机内旁通模式，后配套拖车上设计有将进浆管路和排浆管路连接到一起的机外旁通管13，由机内旁通模式切换到机外旁通模式，即可转换到盾构其他模式（土压平衡模式或护盾式tbm模式）。

根据使用情况模式切换分为6种：泥水平衡掘进模式切换至土压平衡掘进模式、泥水平衡掘进模式切换至护盾式tbm掘进模式、土压平衡掘进模式切换至泥水平衡掘进模式、土压平衡掘进模式切换至护盾式tbm掘进模式、护盾式tbm掘进模式切换至土压平衡掘进模式、护盾式tbm掘进模式切换至泥水平衡掘进模式。6种模式切换方式可参考以上具体操作过程说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。