[实用新型]矩形盾构机的防背土装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及盾构施工领域，尤其涉及一种矩形盾构机的防背土装置。

背景技术

目前国内使用的隧道掘进机，无论顶管机、盾构机均存在不同程度的背土现象，即由于泥土的粘性以及巨大的压力下，泥土紧粘在掘进机的外部，当掘进机推进时，泥土与机器无法脱离，跟随机器一同前进，导致周围土层严重扰动，引起地表隆起或塌陷，严重影响周围环境；并且由于泥土粘在设备上，导致掘进机阻力剧增，严重的情况下会致使推进油缸克服不了其到受到的阻力，使掘进机卡死，无法继续推进。背土现象无论对施工还是设备都会带来巨大的危害。

由于形状原因，圆形盾构机并不容易产生背土效应，但矩形顶管机或者类矩形的盾构机都很容易产生背土效应。

现有技术中一般都采用注减摩浆的方法减少背土效应，请参考图1图2，其为现有技术中一矩形顶管机的防背土装置，图1为顶管机的俯视图，图2是注浆口的具体结构，图中球阀连接设备内部的减摩浆输出管，球阀安装在顶管机切口环四周，输出减摩浆使得掘进机的壳体与土体间形成的一层隔膜，增加润滑，起到防背土的作用。缺点是当矩形截面越来越大的情况下，由于浆液流动的不可靠性，即使增加注浆液点也不一定能保证在掘进机周围形成隔膜，从而导致背土现象。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能有效解决背土现象的矩形盾构机的防背土装置与方法。

为了解决这一技术问题，本实用新型提供了一种矩形盾构机的防背土装置，包括了动力机构、传动机构和位于盾构机外壳上表面的执行机构，所述传动机构分别与所述执行机构和动力机构连接，所述动力机构固定设于盾构机外壳的内壁上，所述动力机构通过所述传动机构驱动所述执行机构在盾构机外壳的上表面沿盾构机轴线方向移动。

所述动力机构和传动机构设于盾构机外壳的内侧。

所述动力机构包括了油缸和油缸支撑，所述油缸通过所述油缸支撑与所述盾构机外壳的内壁连接，所述油缸的活塞结构与所述传动机构连接。

所述油缸上设有位移传感器，所述位移传感器与一个用以控制所述油缸运作的自动控制系统连接。

所述传动机构包括了主轴、连接块和箱体，所述主轴与所述动力机构连接，且由所述动力机构驱动实现移动，所述主轴通过所述连接块与所述执行机构固定连接，所述主轴和连接块位于所述箱体内侧，所述箱体内的空间连通至盾构机外壳的上表面。

所述箱体包括了主体部与导轨部，所述连接块位于所述主体部的内侧，所述主轴沿着所述导轨部进行移动。

所述箱体上设有球阀，所述球阀与盾构机的注减磨浆管连接。

所述执行机构为钢板，所述钢板沿其长度方向覆盖盾构机的外壳的上表面。

所述执行机构的数量为至少两个。

2个所述动力机构通过2个所述传动机构驱动1个所述执行机构沿盾构机外壳的上表面移动。

本实用新型还提供了一种矩形盾构机的防背土方法，包括以下步骤：S01：当盾构机停止推进时，固定设于所述盾构机外壳内壁的油缸推动主轴运动，与所述主轴通过连接块固定连接的钢板也随之自初始位置沿着所述盾构机外壳的上表面推进移动；S02：当所述钢板推进移动到位后，所述油缸泄压，所述盾构机开始进行顶推运作，同时，所述钢板退回移动至初始位置；S03：重复步骤S01和S02，直至盾构机完成工作。

所述主轴和连接块位于所述箱体内侧，所述箱体上设有球阀，在所述步骤S01和S02过程中，通过所述球阀往所述箱体内注入减磨浆，从而使得所述减磨浆被注入到盾构机壳体的上表面。

在所述步骤S01和S02中，通过一个位置传感器采集所述钢板、油缸的活塞结构、所述主轴及所述连接块任意之一的移动数据，并将采集到的数据反馈至自动控制系统，所述自动控制系统根据采集到的数据控制所述油缸的运作。

所述位置传感器设在所述油缸上，通过采集所述活塞结构或主轴与所述油缸之间的距离变化实现所述活塞结构移动数据的采集。

本实用新型通过执行机构的移动，使得矩形盾构机壳体上方的大体积背土被切割成若干小块，当盾构机推进时，上方的大体积背土不断地被分成几个断层，从而使得现有技术中盾构机上方整体受到的大体积背土效应通过不停地把背土剪断，转换为剪断前后2部分的小块土体，必然能够减少背土现象。可见，本实用新型提供了一种能有效解决大体积背土现象的矩形盾构机的防背土装置与方法。

附图说明

图1是现有技术中矩形盾构机及其防背土结构的俯视结构示意图；

图2是现有技术中防背土结构的结构示意图；