一种双模式盾构机的制作方法

本实用新型涉及隧道施工设备技术领域，特别是指一种双模式盾构机。

背景技术：

目前在隧道施工中绝大多数所采用的盾构法都是单模式的盾构施工。选用单一的盾构模式在具体的施工过程时，当面对的地质情况较为复杂，并且在出现施工进度较为迟缓的现象时，就会对盾构法施工进度造成极大的隐患和滞后。随着我国城市轨道交通、电力隧道、引水隧道的大力发展，隧道穿越的地质越来越复杂多变，单一模式的盾构机容易出现掘进困难，影响施工工期，增加工程成本，对各类隧道建设造成不利影响。

土压盾构：掘进效率高，排渣能力强，但是切口压力波动大，控制地表沉降的能力相对薄弱，容易出现沉降过大，同时受限于裸机的尺寸，不适应埋深较深的隧道。泥水盾构：因其独特的高工作压力、掌子面精确压力控制等优势广泛用于穿江、跨海隧道施工中。但由于其结构型式和工作原理导致在粘性土地层、大量碎石地层掘进施工中经常出现刀盘结泥饼、泥水仓和气垫仓渣土滞排等现象，导致掘进速度低、施工效率低等问题，严重影响泥水盾构的正常工作。另外，常规的双模式盾构机在泥水模式下掌子面压力控制精度低、波动大，容易带来较大的施工风险。

申请号为201220602041.4，专利名称为“双模式盾构机”的实用新型虽然也可以进行土压和泥水盾构两种模式切换，但是泥浆循环过程中不具有检测功能，且在泥水模式下仅通过改变进/排浆流量来压力调节，压力的控制精度低，掘进和切换效果不佳。

申请号为201510261706.8，专利名称为“双模式盾构机”的发明申请中通过连通的土仓和气垫仓进行土压和泥水盾构两种模式切换和压力调节，但是其排浆和泥浆循环结构复杂，不具有检测功能，可靠性差，需做进一步改进。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种双模式盾构机，解决了现有技术中盾构机适应性和可靠性差、工作效率低等问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种双模式盾构机，包括主盾体和后配套装置，主盾体和后配套装置内设有泥浆循环系统、排渣系统和控制系统，泥浆循环系统、排渣系统均与控制系统相连接，所述主盾体内设有土仓和气垫仓，泥浆循环系统包括土仓上连通的渣土检测管、进浆管、排浆管和循环管，排浆管位于进浆管的下方，排浆管和进浆管通过机内旁通管相连通，进浆管的前部设有气垫仓进浆管，气垫仓进浆管与气垫仓相连通，气垫仓内设有顶部连通管和中部连通管，气垫仓分别通过顶部连通管、中部连通管与土仓相连通，中部连通管通过洗仓管与排浆管相连通，循环管与排浆管相连通。

主盾体的前端设有刀盘，主盾体内部依次设有前隔板和后隔板，刀盘与前隔板之间设有土仓，前隔板和后隔板之间设有气垫仓，排渣系统包括设置在主盾体内的螺旋输送机，螺旋输送机的前端穿过前隔板与土仓相连通，螺旋输送机的后端与设置在后配套装置上的皮带机相对应；

所述后配套装置上设有机外旁通管和逆冲洗管，机外旁通管分别与进浆管、排浆管相连通，逆冲洗管分别与进浆管、排浆管相连通，进浆管与逆冲洗管之间及排浆管逆冲洗管之间均设有阀门。

所述循环管上设有循环泵和阀门。

所述进浆管的前端设有土仓进浆管，土仓进浆管与土仓相连接，土仓进浆管和气垫仓进浆管上均设有阀门。

所述气垫仓内设有两个顶部连通管和两个中部连通管，顶部连通管和中部连通管上均设有阀门，中部连通管均与洗仓管相连通，洗仓管上设有阀门。

所述排浆管的底部并联设有主排浆口和辅助排浆口，主排浆口和辅助排浆口均与土仓相连通，主排浆口和辅助排浆口上均设有阀门。

所述机内旁通管和渣土检测管上均设有阀门。

本实用新型在利用泥水模式进行掘进时，一方面通过土仓底部直接排浆，避免了气垫式泥水盾构从泥水仓排浆带来的滞排、堵仓问题，提高了排渣效率。另一方面又有特殊结构设计小气垫仓，利用气垫仓上部的压缩空气来稳定泥浆压力。利用顶部连通管和中部连通管将稳定的气垫压力传递到土仓，提高土仓稳压能力，避免了直排式泥水盾构压力波动大的问题。在岩石、泥岩等地层中掘进时，为了提高掘进效率可以土压模式掘进，利用螺旋输送机排出大石块，减少刀盘结泥饼风险，提高掘进速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例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为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型泥水模式工作原理示意图。

图3为本实用新型土压模式工作原理示意图。

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所示，实施例1，一种双模式盾构机，包括主盾体和后配套装置9，主盾体和后配套装置9内设有泥浆循环系统、排渣系统和控制系统，泥浆循环系统、排渣系统均与控制系统相连接。主盾体的前端设有刀盘1，主盾体内部依次设有前隔板3和后隔板5，刀盘1与前隔板3之间设有土仓2，前隔板3和后隔板5之间设有气垫仓4，土仓位于气垫仓的前方。排渣系统包括主盾体内下部的螺旋输送机7，螺旋输送机7的前端穿过前隔板3与土仓2相连通，螺旋输送机7的后端与设置在后配套装置9上的皮带机8相对应，螺旋输送机用于将土仓中的渣土排出，皮带机用于输送螺旋输送机排出的渣土。泥浆循环系统包括土仓2上连通的渣土检测管22、进浆管10、排浆管11和循环管23，渣土检测管22上均设有阀门24，阀门24采用自动阀门；在泥水模式下，使用时，打开阀门，土仓中的浆液经渣土检测管流出，用于检测土仓内的工况。所述循环管23上设有循环泵19和阀门24，阀门24采用自动阀门，排浆管11位于进浆管10的下方，排浆管上还安装有分流箱，分流箱上连接有回流泵，回流泵将部分排浆浆液回打到土仓或者气垫仓内。排浆管11和进浆管10通过机内旁通管18相连通，所述机内旁通管18上设有阀门，泥水状态时，完成掘进工作，通过阀门开启，进浆管与排浆管形成连通，用于冲洗管内渣土，防止出现积渣现象。进浆管10的前部设有气垫仓进浆管16，气垫仓进浆管16与气垫仓4相连通，进浆系统进浆管线在主机内分为若干土仓进浆管和气垫仓进浆管，土仓进浆管连接到土仓，气垫仓进浆管分别连接到气垫仓左右两侧。气垫仓4内设有顶部连通管17和中部连通管13，气垫仓4分别通过顶部连通管17、中部连通管13与土仓2相连通，中部连通管13通过洗仓管14与排浆管11相连通，循环管23与排浆管11相连通。土仓与气垫仓之间的前隔板两侧安装有顶部连通管，上部出口连接土仓，下部出口连接气垫仓，顶部连通管上安装有自动控制阀门和防堵装置。气垫仓后隔板两侧还安装有中部连通管，中部连通管一端贯穿前隔板和后隔板连接到土仓，一端连接到气垫仓，中部连通管上安装有自动控制阀门和防堵装置，其中自动阀门位于后隔板的后部。

进一步，所述后配套装置9上设有机外旁通管20和逆冲洗管21，机外旁通管20分别与进浆管10、排浆管11相连通，逆冲洗管21分别与进浆管10、排浆管11相连通，进浆管10与逆冲洗管21之间及排浆管11逆冲洗管21之间均设有阀门24。用于对土仓、进浆管和排浆管进行冲洗。所述进浆管10的前端设有土仓进浆管15，土仓进浆管15与土仓2相连接，土仓进浆管15和气垫仓进浆管16上均设有阀门24。

如图2所示，泥水模式，其工作原理如下：土仓2内充满泥浆，气垫仓4内上半部分为压缩空气，下半部分为泥浆，顶部连通管17、中部连通管13上的自动阀门均打开，将土仓2和气垫仓4连通。掘进时，地面的泥浆通过进浆管10和土仓进浆管15、气垫仓进浆管16输送到土仓2和气垫仓4内，气垫仓上部的压缩空气作用到仓内的泥浆上，并通过顶部连通管17、中部连通管13将压力传递到土仓，来维持土仓压力的稳定，输送到土仓2的泥浆与刀盘1旋转开外的渣土混合后由排浆管11输送至地面进行处理。

如图3所示，土压模式，其工作原理如下：关闭顶部连通管17、中部连通管13，刀盘1开挖的渣土通过土仓2底部旋转的螺旋输送机7排至后配套9的皮带机8上，皮带机8将渣土输送至设备尾部，由其他设备运送到地面进行处理。

实施例2，一种双模式盾构机，所述气垫仓4内设有两个顶部连通管17和两个中部连通管13，顶部连通管17和中部连通管13上均设有阀门24，中部连通管为三通，分别与土仓、气垫仓和洗仓管相连通，与土仓相连接的管段设有阀门，中部连通管13均与洗仓管14相连通，洗仓管14上设有阀门24。中部连通管13与洗仓管14配合使用，用于调节土仓、气垫仓压力，同时，可用于冲洗气垫仓，将渣浆经排浆管排出。

进一步，所述排浆管11的底部并联设有主排浆口12和辅助排浆口6，主排浆口12和辅助排浆口6均与土仓2相连通，主排浆口12和辅助排浆口6上均设有阀门24。主排浆口12和辅助排浆口6配合使用，提高排浆效率。

其他结构与实施例1相同。

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。