[发明专利]自行走隧管道掘进机筒体外周的增阻部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种自行走隧管道掘进机筒体外周的增阻部件，属于非开挖地下管道铺设施工领域。

背景技术

目前应用广泛的非开挖施工技术，诸如盾构法和顶管法，已经暴露出了一些局限和不足，例如推进长度的限制和转弯灵活性等问题，这些局限使得城市地下管网建设和地下空间开发越发困难。自行走式隧管道施工技术及相应的掘进设备的出现，便克服了这些困难。

隧管道掘进机自行走的原理是利用设置在掘进机外部周向的多圈增阻块向周围土体撑紧并嵌入土体中。多圈增阻块与土体的相互作用结果提供了机体前进推力所需的轴向反力，成为一种全新的不同于目前顶管和盾构施工技术的可在土中空间急曲线自行走隧管道施工技术。但是目前国内外尚没有关于增阻块的理论研究和实践成果。

该项新技术的发明，将变目前隧道顶管施工过程中，对管道前进起阻碍作用的管与土之间的摩擦力，为积极发挥与利用的顶进反作用力，并可实现土中急曲线自驱动式行走；变目前盾构施工过程中，依赖已安装的盾构衬砌管片提供反力，为由土体与掘进机管体外周人为的增阻力提供反力。因此具有地下长距离和小半径曲线的施工特点。其发展前景是在配以自动控制和现有成熟应用的刀盘掘进出土技术后，成为一种新型的土体中地下机器人式隧道掘进机。

该增阻块的形式是在掘进机每节筒体外周布置K(K≥1)环，每环布置M(M≥1)块增阻部件，每块增阻部件上布置有N(N≥1)块增阻块。同时在增阻部件与筒体之间布置块数≥增阻部件环数的撑起装置，撑起装置的撑起方法包括气压、液压、千斤顶、机械方法，将各环增阻部件分别或同时撑起，与周围土体紧密接触，为掘进机前行提供必需的反力。其缺陷是不适用于淤泥性土质。

发明内容

本发明提供一种自行走隧管道掘进机筒体外周的增阻部件，它增加了掘进机与土体之间的阻力，从而为隧管道掘进技术提供掘进机前行所需的支撑反力。该形式是在掘进机每节筒体外周布置N(N≥1)环，每环布置若干块增阻部件(根据掘进机筒壁直径大小和增阻部件的形状大小决定每环增阻部件数目)，每块增阻部件上布置有N块增阻块，增阻块的形状可为多边形、圆形、颗粒状、楔形、柱状。同时在增阻部件与筒体之间布置环数同增阻部件环数相同的撑起装置，包括气压、液压、千斤顶的方法，将各环增阻部件分别或同时撑起(撑起的增阻环形式可为整体形和分体形)，与周围土体紧密接触，为掘进机前行提供必需的反力。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：在掘进机每节筒体外周都加工有K个结构相同的环形槽，所述K的取值范围大于等于1，在每个环形槽内都布置有结构相同的增阻环。增阻环由增阻部件沿筒体圆周搭接而成，增阻部件包括一底板、固定在底板侧面的搭接板、固定在底板表面的增阻块，在底板的一端固定有轴，在筒体外壁的环形槽内固定有挂钩，增阻部件的轴放置在挂钩内并能够在挂钩内转动，轴的转动能够带动增阻部件沿筒体的径向向外作转动，每环增阻装置的各增阻部件之间通过底板和搭接板之间进行搭接，在增阻环和筒体之间布置有撑起装置。

所述的增阻块的形状为多边形、圆形、颗粒状、楔形或柱状。

所述的环形槽在掘进机轴线上布置有K环，K的取值范围大于等于1。

所述的搭接板的材料为橡胶或聚氨酯。

每环布置M(M≥1)块增阻部件(根据掘进机筒壁直径大小和增阻部件的形状大小决定每环增阻部件数目)。

增阻环和筒体之间布置有气压装置，所述的气压装置为N(N≥1)个弧形带，通过对带内进行充排气(或液)体来控制增阻环的运动；也可以在每个增阻部件和筒体之间布置N(N≥1)个液压装置或千斤顶装置，进而使增阻块与周围土体紧密接触。

根据本发明的技术方案，采用增阻部件后的自行走掘进机，其自行走机理为：在切入土层的掘进机上，向筒体外侧圆周上的撑起装置施加液体或气体压力或机械力后顶起增阻部件，使增阻部件与土层紧密接触形成顶进反作用力，同时通过掘进机内部液压缸组的推力，共同推进掘进机在土层中向前推进，其步骤依次如下：

1)向位于掘进机中节2和后节3上的各套撑起装置4内施加液体或气体压力或机械力，或只向后节3上的各套撑起装置4内施加液体或气体压力或机械力，使增阻部件5与土层7挤紧；

2)向联结前节1和中节2的液压缸组供压，推动掘进机前节1向前切入土层7；

3)卸除前节1与中节2联结的液压缸组的顶进推力；

4)放松中节2与土层7的各套撑起装置内的压力，使增阻部件5与土层7的接触放松；