[发明专利]减小盾构机盾体与开挖隧道壁之间摩擦阻力的装置

说明书

技术领域：

本发明涉及隧道掘进技术领域中全断面隧道掘进机启动、向前推进时减小初挖隧道壁对盾体的摩擦阻力、减轻隧道壁对盾体的磨损、降低推进系统电机的启动力矩的减小盾构机盾体与开挖隧道壁之间摩擦阻力的装置。

背景技术：

目前，盾构机是近年来发展起来的隧道掘进设备，盾构机的盾体起安装固定保护设备，同时支撑初挖的隧道壁，防止隧道塌陷，阻止渗透水进入盾体内。盾构机的盾体通常制造成圆周封闭圆柱形的壳体，这种壳体在掘进机向前掘进作业时与洞壁滑动摩擦阻力大，加大了撑靴对隧道衬砌块的作用力，主推进的一部分功率消耗在摩擦阻力上；同时对盾体的磨损加快。为保证盾体适应盾构机的作业要求，通常的制造盾体方法是在保证强度和刚度要求的前提下，还要人为的采用加厚制造盾体的钢板，以防盾体的磨损对强度、刚度的削弱。这种制造方法虽然保证了对盾体的使用要求，但不能降低主推进摩擦阻力的功耗，反而主推进电机启动力矩增大，并且增加了制造成本。因此研制一种减小盾构机盾体与开挖隧道壁之间摩擦阻力的装置是国内外急需解决的新课题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种向盾体与开挖隧壁之间注入润滑剂的装置，它能有效地减少盾体与开挖隧道壁之间的滑动摩擦阻力的减小盾构机盾体与开挖隧道壁之间摩擦阻力的装置。本发明涉及隧道掘进技术领域中全断面隧道掘进机启动、向前推进时减小初挖隧道壁对盾体的摩擦阻力、减轻隧道壁对盾体的磨损、降低推进系统电机的启动力矩的减小盾构机盾体与开挖隧道壁之间摩擦阻力的装置。

本发明的目的是这样实现的：减小盾构机盾体与开挖隧道壁之间摩擦阻力的装置，包括盾体、钢管、阀门、润滑剂管路、分配器、管路、第一控制阀门、第二控制阀门、泡沫系统管路、膨润土泥浆系统管路、隧道壁、润滑剂，阀门一端与焊接在盾体内侧上的钢管连接并与开挖隧道壁相通，另一端与润滑剂管路连接，润滑剂管路通过分配器、管路及第一控制阀门、第二控制阀门与盾构机的泡沫系统管路、膨润土泥浆系统管路连接相通，钢管通过盾体的孔与开挖隧道壁相通，隧道壁与盾体之间注入润滑剂；需要注入润滑剂时，打开阀门向盾体与开挖隧道壁之间注入润滑剂；不用时，关闭阀门防止洞壁的压力水进入润滑剂管路内；盾构机向前掘进时，阀门、第一控制阀处于打开状态，往开挖的隧道壁与盾体之间注入润滑剂，实现盾体与开挖隧道壁之间的润滑；阀门、第一控制阀、第二控制阀对于小型盾构机可采用手动阀门控制开闭；大型盾构机阀门、第一控制阀、第二控制阀采用气动装置控制阀门的开闭，操作方便简单，易实现远程控制；根据开挖隧道的地质情况的不同，采用的润滑剂不同；当开挖隧道的地质有溶洞局部塌陷、水渗透压大时采用膨润土泥浆做润滑剂；当开挖的隧道地质为砂石、岩石的情况采用泡沫做润滑剂，用泡沫做润滑剂的另一个优点是对水资源没有污染；本发明装置的润滑剂采用隧道掘进机配套的泡沫系统的泡沫和膨润土泥浆系统的泥浆两种润滑剂；润滑剂管路采用软管连接；在盾体上加工制造向心孔，在孔上焊接钢管再与阀门连接，阀门、第一控制阀、第二控制阀一经打开，实现向盾体外部注入润滑剂；润滑剂管路通过分配器、管路、第一控制阀、第二控制阀分别连接两种注入润滑剂的管路，即盾构机泡沫系统管路、膨润土泥浆系统管路，实现了隧道掘进机在不同的地质条件下向盾体与开挖隧道壁注入润滑剂的要求。

本发明的要点在于它的结构及原理。其工作原理是，减小盾构机盾体与开挖隧道壁之间摩擦阻力的装置，包括盾体、钢管、阀门、润滑剂管路、分配器、管路、第一控制阀门、第二控制阀门、泡沫系统管路、膨润土泥浆系统管路、隧道壁、润滑剂，阀门一端与焊接在盾体内侧上的钢管连接并与开挖隧道壁相通，另一端与润滑剂管路连接，润滑剂管路通过分配器、管路及第一控制阀门、第二控制阀门与盾构机的泡沫系统管路、膨润土泥浆系统管路连接相通，钢管通过盾体的孔与开挖隧道壁相通，隧道壁与盾体之间注入润滑剂。

减小盾构机盾体与开挖隧道壁之间摩擦阻力的装置与现有技术相比，具有构思新颖科学，向盾体与开挖隧壁之间注入润滑剂的装置，它能有效地减少盾体与开挖隧道壁之间的滑动摩擦阻力等优点，将广泛地应用于隧道掘进技术领域中。

附图说明：

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明的工作原理图。

图2是本发明装置沿盾体圆周方向润滑剂注入孔分布示意图。

具体实施方式：

参照附图，减小盾构机盾体与开挖隧道壁之间摩擦阻力的装置，包括盾体1、钢管2、阀门3、润滑剂管路4、分配器5、管路6、第一控制阀门7、第二控制阀门8、泡沫系统管路9、膨润土泥浆系统管路10、隧道壁11、润滑剂12，阀门3一端与焊接在盾体1内侧上的钢管2连接并与开挖隧道壁11相通，另一端与润滑剂管路4连接，润滑剂管路4通过分配器5、管路6及第一控制阀门7、第二控制阀门8与盾构机的泡沫系统管路9、膨润土泥浆系统管路10连接相通，钢管2通过盾体1的孔与开挖隧道壁11相通，隧道壁11与盾体1之间注入润滑剂12；需要注入润滑剂12时，打开阀门3向盾体1与开挖隧道壁11之间注入润滑剂12；不用时，关闭阀门3防止洞壁的压力水进入润滑剂管路4内；盾构机向前掘进时，阀门3、第一控制阀7处于打开状态，往开挖的隧道壁11与盾体1之间注入润滑剂12，实现盾体与开挖隧道壁之间的润滑；阀门3、第一控制阀7、第二控制阀8对于小型盾构机可采用手动阀门控制开闭；大型盾构机阀门3、第一控制阀7、第二控制阀8采用气动装置控制阀门的开闭，操作方便简单，易实现远程控制；根据开挖隧道的地质情况的不同，采用的润滑剂不同；当开挖隧道的地质有溶洞局部塌陷、水渗透压大时采用膨润土泥浆做润滑剂；当开挖的隧道地质为砂石、岩石的情况采用泡沫做润滑剂，用泡沫做润滑剂的另一个优点是对水资源没有污染；本发明装置的润滑剂采用隧道掘进机配套的泡沫系统的泡沫和膨润土泥浆系统的泥浆两种润滑剂；润滑剂管路4采用软管连接；在盾体1上加工制造向心孔，在孔上焊接钢管2再与阀门3连接，阀门3、第一控制阀7、第二控制阀8一经打开，实现向盾体外部注入润滑剂；润滑剂管路4通过分配器5、管路6、第一控制阀7、第二控制阀8分别连接两种注入润滑剂的管路，即盾构机泡沫系统管路9、膨润土泥浆系统管路10，实现了隧道掘进机在不同的地质条件下向盾体与开挖隧道壁注入润滑剂的要求。