一种隧道工程可预警盾构机的制作方法

本发明涉及盾构机技术领域，具体为一种隧道工程可预警盾构机。

背景技术：

盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理，圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面，盾构机这种大型的设备刀盘和盾构机盾体之间的同轴度由于制造和装配的关系往往会存在较大的误差，现有的土仓密封装置过渡轴和过渡轴外的密封装置就是固定的结构，两者安装精度要求高，土仓密封装置的密封结构需要根据两者同轴度的不同随时调整，同时刀盘和盾体不同轴也会对相对土仓密封装置的造成不利的径向力，护盾在承受外部压力发生倾斜的时候也会增加这种径向力的破坏力，一般的盾构机刀盘和护盾之间活动连接，其中护盾承受外部压力以及刀盘在受力发生微微偏差倾斜时会产生对盾构机产生破坏的径向力，影响到设备的使用寿命，所以需要一种隧道工程可预警盾构机。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道工程可预警盾构机，解决了一般的盾构机刀盘和护盾之间活动连接，其中护盾承受外部压力以及刀盘在受力发生微微偏差倾斜时会产生对盾构机产生破坏的径向力，影响到设备的使用寿命的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种隧道工程可预警盾构机，包括对新挖掘的隧道进行临时支撑的护盾壳体、用于对隧道进行推进挖掘切削的切削刀盘、用于对推进阻力较大的位置进行局部切削的修缮预警机构和用于对护盾壳体进行压力转移的压力转移机构，所述切削刀盘安装在护盾壳体的前端，所述修缮预警机构设置在切削刀盘和护盾壳体上，所述压力转移机构设置在护盾壳体的内部，所述切削刀盘的表面固定安装有切削刀具，所述切削刀具和切削刀盘之间设置有用于运输土壤的间隔，所述切削刀盘的表面固定连接有圆形刀具，所述圆形刀具的侧面固定连接有转轴，所述盾构机内部的旋转驱动装置的输出轴通过联轴器与转轴的一端固定连接。

优选的，所述修缮预警机构包括若干个修缮刀具、若干个强力弹簧刀、若干个穿刺尖块、修缮刀槽、若干个阻力传感器和报警装置，所述切削刀盘和护盾壳体之间设置有修缮刀槽，所述切削刀盘的表面开设有环形槽，所述环形槽的内壁滑动连接有若干个与修缮刀具一一对应的连接块，所述连接块的表面与修缮刀具的表面固定连接，所述修缮刀具的表面呈倾斜状，所述修缮刀具的刀刃最高点与修缮刀槽的边缘齐平。

优选的，若干个所述修缮刀具之间均设置有一个强力弹簧刀，所述强力弹簧刀的材料为弹簧钢，所述强力弹簧刀的表面呈向外突出的弧形状，每一个所述强力弹簧刀的表面均固定连接有穿刺尖块。

优选的，所述阻力传感器固定安装在护盾壳体的表面上，若干个所述阻力传感器在护盾壳体的侧面呈等距离的圆周分布，所述阻力传感器的信号输出端与盾构机内部的中控装置信号线连接，所述报警装置固定安装在护盾壳体的后侧，所述报警装置的信号输入端与盾构机内部的中控装置的输出端信号线连接。

优选的，所述压力转移机构包括承压套环和压力转移组件，所述承压套环的侧面与切削刀盘的表面固定连接，所述承压套环套接在护盾壳体的内部，所述压力转移组件设置在承压套环和护盾壳体之间。

优选的，所述压力转移组件包括若干个承压体、压力转移槽、滑动滚珠、压力转移杆和多边形承压杆，所述承压体的底边呈弧形状，所述承压体的两个侧面呈倾斜状，所述承压体的顶部镶嵌有滑动滚珠，所述滑动滚珠的表面与护盾壳体的内壁滑动连接，所述承压体的两侧端部均固定连接有一条长度与承压体长度相同的压力转移杆，所述压力转移杆为圆柱形状，所述压力转移槽的内壁呈w形状，所述压力转移杆的表面与压力转移槽的内壁卡接，相邻两个所述承压体上的压力转移杆在同一个压力转移槽内部接触。

优选的，所述承压体的表面开设有两个以承压体表面的中线为对称线呈对称分布的多边形承压孔，所述多边形承压孔的内部套接有多边形承压杆。

（三）有益效果

（1）本发明通过设置修缮预警机构，在盾构机的刀盘自身收外力影响发生微微倾斜的时候，修缮预警机构的部分结构可以产生突出形变对盾构机受力较大的前端位置进行土壤切削，进而扩大盾构机刀盘的调整空间，减小径向力对设备的作用。

（2）本发明通过设置报警装置，在盾构机前端刀盘和护盾连接处发生径向力，部分结构发生形变的时候会影响到修缮预警机构附近土壤的分布，根据不同位置的阻力传感器的数据可以分析出阻力差值，阻力差值越大径向力也越大，通过盾构机中空装置发出信号控制报警装置发生报警，进而可以通过设定数据预先发生警报，避免径向力对设备产生极大的破坏。

（3）本发明通过设置通过设置压力转移机构，可以增大护盾和前端活动结构的承受压力的结构面积和体积，并且可以将压力进行定向转移，进而将外力呈圆周方向扩散消耗，极大的提高了承压能力，避免连接处轻易发生偏斜，进而增强了抵抗径向力的能力。

（4）本发明根据现有的盾构机存在的径向力问题设计出可以增强盾构机承受径向力的结构以及对径向力进行修缮减弱的特殊结构，解决了一般的盾构机刀盘和护盾之间活动连接，其中护盾承受外部压力以及刀盘在受力发生微微偏差倾斜时会产生对盾构机产生破坏的径向力，影响到设备的使用寿命的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明切削刀盘结构侧视图；

图3为本发明压力转移组件结构剖视图；

图4为本发明图3中a处结构放大图；

图5为本发明护盾壳体结构后视图。

其中，1护盾壳体、2切削刀盘、3修缮预警机构、31修缮刀具、32强力弹簧刀、33穿刺尖块、34修缮刀槽、35阻力传感器、36报警装置、37环形槽、38连接块、4压力转移机构、41承压套环、42压力转移组件、421承压体、422压力转移槽、423滑动滚珠、424压力转移杆、425多边形承压杆、426多边形承压孔、5切削刀具、6圆形刀具、7转轴。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，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做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1-4所示，本发明实施例提供一种隧道工程可预警盾构机，包括对新挖掘的隧道进行临时支撑的护盾壳体1、用于对隧道进行推进挖掘切削的切削刀盘2、用于对推进阻力较大的位置进行局部切削的修缮预警机构3和用于对护盾壳体1进行压力转移的压力转移机构4，切削刀盘2安装在护盾壳体1的前端，修缮预警机构3设置在切削刀盘2和护盾壳体1上，压力转移机构4设置在护盾壳体1的内部，切削刀盘2的表面固定安装有切削刀具5，切削刀具5和切削刀盘2之间设置有用于运输土壤的间隔，切削刀盘2的表面固定连接有圆形刀具6，圆形刀具6的侧面固定连接有转轴7，盾构机内部的旋转驱动装置的输出轴通过联轴器与转轴7的一端固定连接。

修缮预警机构3包括若干个修缮刀具31、若干个强力弹簧刀32、若干个穿刺尖块33、修缮刀槽34、若干个阻力传感器35和报警装置36，切削刀盘2和护盾壳体1之间设置有修缮刀槽34，切削刀盘2的表面开设有环形槽37，环形槽37的内壁滑动连接有若干个与修缮刀具31一一对应的连接块38，连接块38的表面与修缮刀具31的表面固定连接，修缮刀具31的表面呈倾斜状，修缮刀具31的刀刃最高点与修缮刀槽34的边缘齐平，若干个修缮刀具31之间均设置有一个强力弹簧刀32，强力弹簧刀32的材料为弹簧钢，强力弹簧刀32的表面呈向外突出的弧形状，每一个强力弹簧刀32的表面均固定连接有穿刺尖块33，阻力传感器35固定安装在护盾壳体1的表面上，若干个阻力传感器35在护盾壳体1的侧面呈等距离的圆周分布，阻力传感器35的信号输出端与盾构机内部的中控装置信号线连接，报警装置36固定安装在护盾壳体1的后侧，报警装置36的信号输入端与盾构机内部的中控装置的输出端信号线连接。

压力转移机构4包括承压套环41和压力转移组件42，承压套环41的侧面与切削刀盘2的表面固定连接，承压套环41套接在护盾壳体1的内部，压力转移组件42设置在承压套环41和护盾壳体1之间，压力转移组件42包括若干个承压体421、压力转移槽422、滑动滚珠423、压力转移杆424和多边形承压杆425，承压体421的底边呈弧形状，承压体421的两个侧面呈倾斜状，承压体421的顶部镶嵌有滑动滚珠423，滑动滚珠423的表面与护盾壳体1的内壁滑动连接，承压体421的两侧端部均固定连接有一条长度与承压体421长度相同的压力转移杆424，压力转移杆424为圆柱形状，压力转移槽422的内壁呈w形状，压力转移杆424的表面与压力转移槽422的内壁卡接，相邻两个承压体421上的压力转移杆424在同一个压力转移槽422内部接触，承压体421的表面开设有两个以承压体421表面的中线为对称线呈对称分布的多边形承压孔426，多边形承压孔426的内部套接有多边形承压杆425。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

使用时，连接电源，当切削刀盘2在轨迹上稍微发生偏斜，护盾壳体1和切削刀盘2收径向力增大，其中护盾壳体1上的外力作用到滑动滚珠423上，然后转移到承压体421上，外力通过各个压力转移杆424进行圆周方向上转移，多个压力转移组件42共同承受外部压力，削弱外力进而增强承受径向力的能力，与此同时，偏斜的切削刀盘2使得其后方的部分修缮刀具31接触土壤的面增大，修缮刀具31受力被阻碍转动趋势，进而使得各个修缮刀具31之间相互挤压，强力弹簧刀32被修缮刀具31挤压发生突出形变切入土壤中，多个强力弹簧刀32共同形变对受力较大的位置进行切削，受阻离较大的位置切削外部土壤扩展切削刀盘2附近的空间，方便切削刀盘2的微调，与此同时修缮刀槽34内部结构发生变化，各个阻力传感器35所面对的土壤和承受的压力差值增大，进而可以反映出径向力的大小，盾构机内部中控装置接收到压力差值，与其设定的最大压力差值比较，并通过信号导线向报警装置36发出警报信号。