[发明专利]敞口式盾构机

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种敞口式盾构机。

背景技术

盾构机是一种隧道掘进的工程机械，被广泛用于地铁、铁路和公路等的修建。盾构机主要包括土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机和敞口式盾构机。在盾构法施工中，需要根据地质条件、造价等因素选择合适的盾构机。

土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机进行隧道挖掘时，能够利用其密闭式结构的优势，抵抗开挖面处的土压和水压，保持开挖面压力平衡，并在压力平衡的状态下，进行土体开挖、土碴排运、整机推进和管片安装等作业，使隧道一次成形，施工安全高效；但是这两种盾构机在砂卵石地层施工中，刀具磨损严重，需要频繁开仓换刀，而且这种密闭式盾构机在面对巨大卵砾石或孤石时无法顺利将其排出，需要采取人工开挖小导洞绕至掌子面将障碍石块取出等措施进行处理，大大影响掘进效率；此外，土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机的造价较高，施工成本大。

敞口式盾构机在其盾体前部设置有挡板，支撑上方部分的开挖面，然后对下部的开挖面进行挖掘，这种盾构机的开挖面呈敞开状态，能高效处理任意尺寸的卵砾石、勘探未明的地下桩基等障碍，有效解决土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机等密闭式盾构机在面对巨大卵砾石时难以掘进的困境，并且敞口式盾构机不受圆形刀盘的限制，其端面可以设计为任意合适的形状，如圆形、矩形、马蹄形等。此外，相比土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机，敞口式盾构机的制造成本也大大降低。

但是，由于敞口式盾构机的开挖面是敞开的，无法像土压平衡或泥水平衡盾构机那样保持开挖面处压力平衡，适用于开挖面有一定自稳能力、含水率低或无水的各种围岩，或者以洪积层的砂、砂砾、固结粉砂、黏土和卵砾为主的地层。如果在有水地层进行挖掘，则需要采用降低地下水位的措施。尽管如此，敞口式盾构机在进行挖掘施工时仍难免遇到自稳性较差的地质条件，如经过降水处理的中粗砂地层，严重时会引起掌子面塌方，同时会有大量渣土进入盾体内，轻则导致推进阻力大大增加，出土量过大，影响施工效率，重则引起地面沉降或隧道坍塌，造成施工安全事故。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种敞口式盾构机，其能够有效保持开挖面的稳定，降低土体塌方风险，提升挖掘施工效率和安全性。

具体地，该敞口式盾构机包括盾体，所述盾体的前端设置有与所述盾体的上壁面连接的支护网格，所述支护网格包括由若干隔板相连形成的至少一层沿所述盾体轴向延伸的网格。

进一步地，所述若干隔板包括用于横向分隔所述盾体内部空间的横向隔板和用于纵向分隔所述盾体内部空间的纵向隔板。

进一步地，所述若干隔板之间相互可拆卸连接。

进一步地，所述若干隔板包括两层横向隔板。

进一步地，所述支护网格下方设置有挡土板，所述挡土板后部设置有第一螺旋输送机。

进一步地，所述挡土板包括左侧板和右侧板，所述左侧板和所述右侧板两者前端之间的距离大于两者后端之间的距离。

进一步地，所述支护网格后方设置有挖掘装置，所述挖掘装置包括回转台、连接座和挖掘臂，其中，所述回转台设置在所述盾体上，所述连接座设置在所述回转台上，所述挖掘臂铰接在所述连接座上。

进一步地，所述连接座可前后移动地设置在所述回转台上。

进一步地，所述挖掘臂为折叠臂结构或伸缩臂结构。

进一步地，所述支护网格的每一个网格底部设置有可打开的阀板；

和/或，所述支护网格还包括用于将支护网格后部封闭的后侧隔板，并且所述支护网格的每一个网格对应设置一个第二螺旋输送机。

本发明的敞口式盾构机通过在盾体的前端设置支护网格，支护网格可以将开挖面分区处理，支护网格下方开挖面的土体仍可自由滑落，支护网格面对的开挖面部分的土体向支护网格内滑落，支护网格对这一部分土体进行支撑，进而能够对开挖面的上部起到支护作用。在敞口式盾构机前移时，支护网格内的渣土能够被前方的土体推出而自动从支护网格后方落下，无需专门针对支护网格内的渣土进行清土工作。因而，本发明的敞口式盾构机通过设置支护网格能够有效保持开挖面的稳定，防止开挖面土体大量涌入盾构机内给挖掘出土带来麻烦，保证挖掘施工效率不受影响，并能有效降低土体塌方的风险，提升敞口式盾构机施工的安全性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的敞口式盾构机的结构示意图；