[发明专利]双模式盾构机的前盾系统

说明书

技术领域

本发明属于盾构机领域，特别涉及双模式盾构机的前盾系统。

背景技术

盾构机(全名盾构隧道掘进机)是一种专门用于隧道掘进的工程机械，其已被证明为是一种经济高效的隧道施工机械，被广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程中。

盾构机的掘进主体一般分为前盾、中盾和尾盾，前盾的作用是固定刀盘、输送设备和掘进需要的泥浆管；中盾主要是安装动力设备的位置，尾盾是安装管片机设置位置，也是人为操作液压回路和控制设备的临时平台的搭建位置。目前国内外使用的盾构机中，以内部是否密封可分为密闭式和敞开式盾构机。密封式盾构机为了建立开挖面的压力平衡，需要在前盾体前设置承压隔板并形成土仓或泥水仓，通过土料或泥浆实现压力调整，该种方式的优点在于能较好适应湿润的软土层的隧道修筑，能够减少软土层的塌方现象，密封式盾构机产生的渣土一般采用通过固定在前盾的螺旋输送机将其运输到外界；而敞开式盾构机一般使用在地质干燥，没有地下水的岩层的开凿掘进，由于没有流体渣石则不需要采用密封结构，并且该中方式省去了制浆保压等工序，对干燥岩层具有较高的掘进效率，其产生的渣石则直接通过深入到前盾前方的传送带来将渣石运输到外界。

为了减少城市用地，地铁的大多路段修建在地表下，由于地铁路线一般较长所碰到的路段也比较复杂，特别在西部城市，丘陵、沟壑较多，使得修筑一段地铁隧道会同时遇到较湿润的软土层和干燥的岩石层，为了该地形进行掘进隧道，现在将密封式盾构机和敞开式盾构机结合起来形成双模式盾构机，双模式盾构机能够在干燥岩层使用敞开式，在软土层使用密封式。当常开模式切换到密封模式时候，需要将传送带通道和泥浆喷管通道进行阻挡密封，现在对传送带通道进行密封时候，需要将传送带装置取出，然后将通过采用密封隔板进行密封，这种密封方式耗时较长，且安装工序较多，不利于高效生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够解决密封式和敞开式在切换时候需要将传送带从通道中退出再进行密封导致耗时较长的双模式盾构机的前盾系统。

为了实现上述目的，本发明提供的基础方案为：双模式盾构机的前盾系统，包括长筒状的前盾体，所述前盾体四周设置有电机轴孔，并且在前盾体的上部设置有喷管通道孔，前盾体下部设置有螺旋机通道孔，所述前盾体中部设置为传送带的运输通道孔，所述运输通道孔靠近刀盘位置一端设置为逐渐内收的锥形口，所述运输通道孔中嵌入一安装传动带的承载体，该承载体外壁与运输通道孔内壁相匹配，承载体靠近刀盘的一端设置有可与锥形口密封配合的锥台头，所述承载体另一端连接有让其伸缩的液压缸。

本方案的前盾在施工过程的发挥作用的原理为：1、当盾构机处于敞开工作模式，刀盘内的刀具更换成滚刀居多的排布结构，刀盘内面设置有导料槽，其作用是将干燥的渣石全部输送到传送带上；此时运输渣土的动力机构为传送带，而螺旋机处于静止状态；由于螺栓机本身为螺栓输送，处于静止状态时候具有阻挡渣土的作用，前盾上无需设置密封装置。2、当盾构机切换到密封工作模式，此时需要将刀盘上的刀具更换成刮刀居多的排布结构，本方案通过液压缸拉动承载体，使得承载体逐渐向后退出，承载体的锥台头和锥形口密封配合，完成对运输通道孔进行密封，此时刀盘和前盾之间构成土压仓，此时启动螺旋机进行排渣。

本发明的优点在于：双模式盾构机的工作模式从密封式切换到敞开式时，承载体在液压缸的带动下向刀盘方向移动，使得传送带正对刀盘的排料位置，使得渣石能够正常被排出；当双模式盾构机的工作模式从敞开式切换到密封式时，承载体在液压缸的带动下，承载体的锥台头和前盾体的锥形口进行密封配合，整个切换过程方便快捷，不需要对传送带进行拆除和对运输通道进行单独密封，提高了盾构机掘进的工作效率。

方案二：作为基础方案的优化，所述承载体的锥形台外壁设置有齿状的橡胶密封环；通过齿状的橡胶密封环，使得橡胶密封环具有一个较大的变形量，使锥台头和锥形口之间密封时候有较强的防错能力，提高了密封的效果。

方案三，作为方案二的优化，所述前盾体上设置有用于吹扫橡胶密封环上杂质的吹扫管道，当盾构模式从敞开式切换到密封式时，通过吹扫管道去除橡胶密封环上的渣石，有效对橡胶密封环上渣石的清理。

方案四，作为基础方案的另一处优化，所述承载体上部分设置有凹槽通道，所述传送带安装在槽底并可自由传动；传送带的位置设置在承载体的凹槽内，有效借助凹槽的两侧壁对渣石的导向功能，从而省去了传送带运输的挡料机构。