[发明专利]一种适用于高地应力软岩地层的盾构机

说明书

本发明提出一种适用于高地应力软岩地层的盾构机，包括刀盘装置和盾体，盾体内设有前盾隔板，前盾隔板上设有超前掘进通道，超前掘进通道内设有超前掘进装置，超前掘进装置包括超前掘进刀盘、螺旋叶片轴、导轨、超前掘进驱动、超前支撑装置和超前推进装置，超前掘进刀盘与螺旋叶片轴连接，螺旋叶片轴与超前驱动装置连接，超前驱动装置与超前支撑装置之间设有超前推进装置，超前支撑装置支撑在盾体上，导轨设在超前掘进通道处。本发明的优点：不仅有利于提前释放积聚在岩体内的能量，同时也利用了盾体的伸缩功能二次释放应力，实现了高地应力软岩地层马蹄形全断面开挖、出渣、衬砌机械一体化施工。

技术领域

本发明涉及隧道施工设备，特别是指一种适用于高地应力软岩地层的盾构机。

背景技术

我国铁路建设进入高速发展阶段，隧道工程越来越向“长、大、深、难”方向发展，尤其在我国的西部地区，山高岭深，许多地区多处于板块交接的地方，地质条件复杂，地应力水平高，隧道施工难度大，高地应力造成的隧道大变形问题尤为突出。在这种隧道施工中，经常使用的施工方法及支护体系，如台阶法、三台阶法、双侧壁导坑法、CD法、CRD法等，它们大多以新奥法为理论基础，即以维护和利用围岩的自承载能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛。施工过程中，经常发生初支变形过大、单层初支拆换、双层初支拆换、二次衬砌施工时机难以选择，致使二衬持续抵抗围岩塑性变形，结构内力持续增长，严重时二衬开裂破坏的情况。

国内近些年来，随着城市地铁的发展，盾构/TBM技术以其自动化程度高、施工安全度高、施工进度快、污染小、成本低等优势，逐步得到广泛应用。盾构机/TBM是一种采用盾构法的集机械、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。蒙西至华中铁路运煤通道项目中的白城隧道，率先将城市地铁盾构技术应用到了在山岭铁路隧道施工领域，并取得了应用的成功，未来在川藏线工程建设中必然存在大量的高地应力软岩地层，如何将现有成熟且先进的盾构/TBM技术应用于存在高地应力、隧道大变形的软岩地层，是个富有挑战性的课题。

发明内容

本发明提出一种适用于高地应力软岩地层的盾构机，解决了现有盾构/TBM技术在高地应力、隧道大变形的软岩地层的适用的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种适用于高地应力软岩地层的盾构机，包括刀盘装置和盾体，所述的盾体内设有前盾隔板，前盾隔板上设有超前掘进通道，超前掘进通道内设有超前掘进装置，超前掘进装置包括超前掘进刀盘、螺旋叶片轴、导轨、超前掘进驱动、超前支撑装置和超前推进装置，超前掘进刀盘与螺旋叶片轴连接，螺旋叶片轴与超前驱动装置连接，超前驱动装置与超前支撑装置之间设有超前推进装置，超前支撑装置支撑在盾体上，导轨设在超前掘进通道处并与螺旋叶片轴配合。

所述的螺旋叶片轴为分段式，相邻两螺旋叶片轴之间、螺旋叶片轴与超前驱动装置之间均为可拆卸连接。

所述的螺旋叶片轴内设有维修通道。

所述的超前支撑装置包括撑靴装置。

所述的超前掘进通道位于前盾隔板的上部中心位置。

所述的刀盘装置包括前后交叉布置位于超前掘进通道顶部的第一刀盘、位于超前掘进通道上部左右两侧的第二刀盘、位于超前掘进通道左右两侧的第三刀盘、位于超前掘进通道下部左右两侧的第四刀盘、位于超前掘进通道底部的第五刀盘、位于第五刀盘底部的第六刀盘。

所述的第一刀盘、第三刀盘、第五刀盘和第六刀盘位于后端面，第二刀盘、第四刀盘位于前端面。

所述的盾体包括前盾，前盾包括上固定块、下固定块和活动分块，上固定块与下固定块连接，上固定块与伸缩装置连接，伸缩装置与活动分块连接。

所述的盾体包括前盾、中盾和尾盾，前盾内设有前盾隔板，前盾隔板上设有驱动装置，前盾隔板的后部设有输送机，中盾内设有主推系统和米字梁，米字梁上设有管片拼装机。