一种U形盾构机的制作方法

本实用新型涉及地下管廊、方涵等预制构件的铺设设备，特别是指一种U形盾构机。

背景技术：

盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

目前，我国城市综合管廊建设正在积极推进，大多采取放坡或桩基础的方式进行边坡支护，然后进行支模板现浇作业，最后进行回填压实，该法开挖土方量大，速度慢，工序复杂，辅助支护结构、模板消耗量大，成本高。

技术实现要素：

本实用新型提出一种U形盾构机，集支护，开挖，出渣于一体，管廊采用预制拼装法建造，成本低，效率高，无桩基支护残留，更加经济环保，解决了现有综合管廊施工作业时间长、工作量大和成本高的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种U形盾构机，包括支护盾体，还包括开挖装置、集排渣装置、顶推系统、铰接系统、动力单元和控制单元，支护盾体包括前部盾体和尾部盾体，前部盾体为U形截面，开挖装置、集排渣装置、顶推系统、动力单元和控制单元均设在前部盾体上，开挖装置和集排渣装置设在前部盾体的前部，集排渣装置位于开挖装置的下部，动力单元和控制单元位于开挖装置的后部，动力单元位于控制单元的下部，顶推系统位于前部盾体的后部，前部盾体通过铰接系统与尾部盾体连接，尾部盾体包括两侧的盾板，两侧盾板的之间设有横支撑，前后的横支撑之间形成开口，动力单元为开挖装置、顶推系统和铰接系统提供动力。

所述的开挖装置包括开挖机械臂，开挖机械臂设在前部盾体内部的支撑上。

所述的集排渣装置包括皮带机、支架、螺旋叶片、刮板输送机和驱动装置，支架设在前部盾体的底部，螺旋叶片设在支架的两端，支架的中部与刮板输送机进料端配合，刮板输送机出料端与皮带机进料端配合，皮带机出料端位于支护盾体侧部地表的上方，驱动装置位于刮板输送机的出料端并驱动刮板输送机。

所述的顶推系统包括顶推油缸，顶推油缸的活塞端设有撑靴。

所述的顶推油缸分为位于前部盾体截面左上部、左下部、右上部和右下部的四组。

所述的铰接系统包括铰接油缸，铰接油缸一端与尾部盾体活动连接，铰接油缸另一端与前部盾体活动连接。

所述的动力单元包括泵站，控制单元包括控制室，泵站和控制室均设在前部盾体的横支撑上。

本实用新型的优点：可用于地下预制管廊，预制方涵的铺设作业，可替代传统明挖法施工的桩基支护或放坡作业，同时兼具开挖和排渣功能，该实用新型可节省大量支护和土方开挖费用，效率高，经济性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型主视图。

图2为本实用新型侧视图。

图3为本实用新型俯视图。

图4为集排渣装置主视图。

图5为集排渣装置俯视图。

图中：1-尾部盾体、2-顶推油缸、3-前部盾体、4-集排渣装置、5-开挖机械臂、6-皮带机、7-铰接油缸、8-开挖面原状土、9-拼装廊体、10-回填土、11-始发后靠、12-泵站、13-垫层、14-支架、15-螺旋叶片、16-刮板输送机、17-驱动装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-5所示，一种U形盾构机，包括支护盾体，还包括开挖装置、集排渣装置、顶推系统、铰接系统、动力单元和控制单元，支护盾体包括前部盾体3和尾部盾体1，前部盾体3为U形截面，开挖装置、集排渣装置、顶推系统、动力单元和控制单元均设在前部盾体3上，开挖装置和集排渣装置设在前部盾体3的前部，集排渣装置位于开挖装置的下部，动力单元和控制单元位于开挖装置的后部，动力单元位于控制单元的下部，顶推系统位于前部盾体3的后部，前部盾体3通过铰接系统与尾部盾体1连接，尾部盾体1包括两侧的盾板，两侧盾板的之间设有横支撑，前后的横支撑之间形成开口，动力单元为开挖装置、顶推系统和铰接系统提供动力。

所述的开挖装置包括开挖机械臂5，开挖机械臂5设在前部盾体3内部的支撑上。

所述的集排渣装置包括皮带机6、支架14、螺旋叶片15、刮板输送机16和驱动装置17，支架14设在前部盾体3的底部，螺旋叶片15设在支架14的两端，支架14的中部与刮板输送机16进料端配合，刮板输送机16出料端与皮带机6进料端配合，皮带机6出料端位于支护盾体侧部地表的上方，驱动装置17位于刮板输送机16的出料端并驱动刮板输送机16。

所述的顶推系统包括顶推油缸2，顶推油缸2的活塞端设有撑靴。

所述的顶推油缸2分为位于前部盾体3截面左上部、左下部、右上部和右下部的四组。

所述的铰接系统包括铰接油缸7，铰接油缸7一端与尾部盾体1活动连接，铰接油缸7另一端与前部盾体3活动连接。

所述的动力单元包括泵站12，控制单元包括控制室，泵站12和控制室均设在前部盾体3的横支撑上。

本实用新型包括支护盾体、开挖装置、集排渣装置、顶推系统、铰接系统、动力单元和控制单元。如图1-3所示，其中支护盾体包括尾部盾体和前部盾体，前部盾体的横截面呈U形，尾部盾体包括两侧的盾板，两侧盾板之间固定横支撑，横支撑位于尾部盾体的上部并前后设置，前后横支撑之间形成中部开口，预制构件可从开口吊入，与已铺设的构件进行连接。前部盾体和尾部盾体通过铰接油缸铰接。开挖装置为开挖机械臂，开挖机械臂安装在前部盾体内部的支撑上，由油缸驱动，可进行上下和左右的摆动，从而使前部挖斗覆盖全部开挖面。前部盾体的下部紧邻开挖面底部设置有集排渣装置，集排渣装置包括皮带机、支架、螺旋叶片、刮板输送机和驱动装置，刮板输送机排渣口下方是皮带机,的进料口，皮带机为大倾角类型，皮带机卸料口位于地表支护盾体的侧部。前部盾体的横支撑上安装泵站和操控室，泵站为各执行机构提供动力，操控室检测各工作参数，并控制各执行机构进行工作。

本实用新型的工作原理。

1、开挖与排渣：开挖面原状土8的开挖由挖掘机械臂5完成，开挖面前部形成自然放坡，开挖面前侧部在盾体的支护下与前部自然放坡面形成圆弧过渡，侧部土体由盾体形成支护。前部开挖渣土落至底部，在集排渣装置的螺旋叶片驱动下，渣土由两侧汇集至中部的刮板输送机，然后由刮板输送机提升运输至皮带机的进料口，再由皮带机输送至盾体侧部上方。

2、设备推进：盾体上安装的顶推油缸为盾体前进提供动力，顶推油缸前部设置撑靴，撑靴顶在拼装廊体9上，拼装完成的管节为盾体前行提供反力支撑。其中顶推油缸首次推进依靠始发后靠11提供反力支撑。

3、垫层铺设：每完成一环推进，在底部原状土上铺设垫层13，铺设同时可以重新测量和调节标高。根据实际勘测和规划，在底层承载力较好的区域，垫层铺设环节可以取消。

4、管节吊装：单块的预制关节由尾盾上部的开口吊入盾体，在盾体侧部的辅助调整装置的调整下，由顶推油缸压紧在拼装廊体9上，然后将其与已拼装完成廊体进行涨拉，完成管节吊装。

5、回填：每完成一节管节的铺设，在推进的同时对管节与尾盾之间的间隙进行回填，并且利用回填土10对廊体上部进行覆盖层回填。

6、姿态调整：前部盾体与与尾部盾体之间设置浮动铰接，由铰接油缸进行连接，控制不同位置铰接油缸的伸出长度，可以使前部盾体和尾部盾体之间出现中折夹角，有利于盾体姿态的调整，顶推油缸上下左右分组控制，控制不同部位的推力和行程量，可以控制盾体的前行方向。

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。