[发明专利]一种用于高水压、破碎地层的超大直径泥水平衡盾构机

说明书

本发明提出一种用于高水压、破碎地层的超大直径泥水平衡盾构机，包括刀盘、主驱动、盾体系统和泥浆循环系统，所述的刀盘为常压换刀刀盘，泥浆循环系统包括泥浆输出装置，泥浆输出装置包括一级破碎机、泥浆输出管和二级破碎机，一级破碎机位于泥浆输出管的进口处，二级破碎机安装在泥浆输出管上。本发明的有益效果：常压换刀刀盘提高了高水压、复杂地层情况下更换刀具的效率和安全性；双破碎装置解决了破碎地层堵仓滞排问题；伸缩摆动的主驱动实现了刀盘的前后伸缩和摆动超挖功能；中心通道为刀具更换提供转运装置和操作平台；装置整体增加了泥水平衡盾构的地质适应性和应用范围。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术，特别是指一种用于高水压、破碎地层的超大直径泥水平衡盾构机。

背景技术

盾构机是一种集机械、电子、液压、激光和控制等技术于一体的高度机械化和自动化的掘进衬砌成套设备，已广泛应用于隧道施工中。盾构机一般分为土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机。泥水平衡盾构机因其独特的高工作压力、掌子面精确压力控制等优势广泛用于穿江跨海、浅覆土、高水压等隧道工程中。

随着城市建设的发展，超大断面的公路、铁路隧道建设逐渐增多，如双向四车道或六车道公路隧道、单洞双线铁路隧道等。超大直径泥水平衡盾构机在施工效率和施工安全性都较传统的施工具有明显优势。然而，隧道断面直径越大，要求最小覆土量也越大，这就导致隧道埋深大，水土压力高；同时，隧道断面直径越大，同一断面地质条件也越复杂，这就对盾构机的地质适应性要求也越高。常规设计的泥水盾构机地质适应性有限，特别是在断层破碎带地层，容易产生大量的渣土不能及时破碎，堆积在格栅前方很难排出，从而导致仓内堵塞滞排问题，严重影响施工效率。同时断层破碎带透水性较强，水土压力较大，带压进仓换刀作业困难。所以如何解决高水压、破碎地层的施工问题，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提出一种用于高水压、破碎地层的超大直径泥水平衡盾构机，解决高水压下的换刀安全性和破碎地层的堵仓滞排的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于高水压、破碎地层的超大直径泥水平衡盾构机，包括刀盘、主驱动、盾体系统和泥浆循环系统，所述的刀盘为常压换刀刀盘，泥浆循环系统包括泥浆输出装置，泥浆输出装置包括一级破碎机、泥浆输出管和二级破碎机，一级破碎机位于泥浆输出管的进口处，二级破碎机安装在泥浆输出管上。

所述的一级破碎机与泥浆输出管之间设有格栅。

所述的一级破碎机为颚式破碎机，二级破碎机为双齿辊破碎机。

所述的常压换刀刀盘上设有常压更换滚刀、常压更换切刀和带压更换刀具。

所述的常压更换滚刀上设有刀具状态在线监测装置。

所述的主驱动通过摆动球铰安装在盾体系统内，主驱动与伸缩结构连接，伸缩结构与伸缩油缸连接，伸缩油缸安装在盾体系统上。

所述的刀盘的背部设有中心通道系统。

所述的中心通道系统包括中心舱，中心舱内设有物料运输装置和人员通道。

所述的泥浆循环系统包括泥浆输入装置，泥浆输入装置包括泥浆输入管，泥浆输入管连通至泥水仓、气垫仓和刀盘冲刷管路。

所述的泥浆输入管通过中心舱内的中心回转接头与刀盘冲刷管路连通。

所述的盾体系统包括前盾、中盾和尾盾，中盾上设有推进系统。

所述的盾体系统中的前盾包括泥水仓和气垫仓。

所述的盾体系统的尾部设有管片拼装机。

所述的盾体系统的后部设有后配套系统。

所述的后配套系统包括拖车结构，拖车结构的下部设有拖车轮对，拖车轮对在移动轨枕上移动。