[发明专利]应用于管幕法的土方开挖装置及其开挖方法

权利要求书

1.一种应用于管幕法的土方开挖装置，管幕设于土体内，其特征在于，所述土方开挖装置包括：

可在管幕内自行走的行走机构，包括前壳体、后壳体以及设于所述前壳体与后壳体之间的顶进设备，所述前壳体上设有可顶撑固定于管幕的前顶撑组件，所述后壳体上设有可顶撑固定于管幕的后顶撑组件；

凸设于所述前壳体的表面且供清除所述前壳体与管幕之间的土体的清土刷，在所述顶进设备推动所述前壳体向远离所述后壳体的方向移动时，所述清土刷刮过所述前壳体与管幕之间的间隙并将位于所述间隙内的土体刮落；

设于所述后壳体上且供吊装支撑框架的吊装机构，包括固设于所述后壳体内部上方的吊装平台、安装于所述吊装平台之上的卷扬机、竖向设置于所述后壳体的导轨以及滑设于所述导轨且供承托所述支撑框架的承托件，所述卷扬机上卷绕有钢丝绳，所述钢丝绳的端部与所述承托件连接，在所述顶进设备拉动所述后壳体向靠近所述前壳体的方向移动后，通过驱动所述卷扬机卷绕所述钢丝绳使得所述承托件沿所述导轨向上移动将所述支撑框架吊起，并通过将所述支撑框架与管幕固定连接，从而完成对部分管幕的支撑开挖；以及

设于所述行走机构的前侧且供切削土体的切削机构，包括可沿中心轴转动的滚筒，所述滚筒的表面设置有切削刀具，所述行走机构通过一驱动杆与所述中心轴连接，且所述驱动杆可转动地连接于所述行走机构，通过使所述驱动杆转动从而带动所述滚筒摆动，所述滚筒的摆动轨迹在隧道截面上的投影的面积接近隧道截面上管幕内部的面积。

2.如权利要求1所述的应用于管幕法的土方开挖装置，其特征在于，所述行走机构上设有连接于所述驱动杆远离所述滚筒的一端且可伸缩的驱动设备，通过驱动所述驱动设备伸缩从而带动所述驱动杆转动。

3.如权利要求1所述的应用于管幕法的土方开挖装置，其特征在于，所述滚筒水平设置。

4.如权利要求1所述的应用于管幕法的土方开挖装置，其特征在于，所述切削刀具呈螺旋状布设于所述滚筒的表面。

5.如权利要求1所述的应用于管幕法的土方开挖装置，其特征在于，

所述前顶撑组件包括前支撑件和对应所述前支撑件设置且可伸缩的前顶撑设备，所述前顶撑设备伸长时其端部抵靠于所述前支撑件，从而使得所述前支撑件抵靠于管幕的表面，且通过所述前壳体上相对两侧的前支撑件顶撑于管幕相对的两个内表面从而实现所述前壳体固定于所述管幕；

所述后顶撑组件包括后支撑件和对应所述后支撑件设置且可伸缩的后顶撑设备，所述后顶撑设备伸长时其端部抵靠于所述后支撑件，从而使得所述后支撑件抵靠于管幕的表面，且通过所述后壳体上相对两侧的后支撑件顶撑于管幕相对的两个内表面从而实现所述后壳体固定于所述管幕；

所述顶进设备为油缸。

6.如权利要求5所述的应用于管幕法的土方开挖装置，其特征在于，所述前支撑件和后支撑件的表面形成有适配于所述管幕的弧形凹槽。

7.一种利用如权利要求1所述的应用于管幕法的土方开挖装置的开挖方法，其特征在于，包括：

在将管幕打进土体内后，在管幕内挖除一部分土体以形成供容置所述土方开挖装置的容置空间；

将所述土方开挖装置放入所述容置空间内，然后令所述行走机构在所述管幕内向前行走，同时利用设于前侧的所述切削机构切削土体，通过使所述驱动杆转动从而带动所述滚筒摆动对土体进行切削；

所述行走机构在所述管幕内行走时，使所述后顶撑组件与所述管幕固定并解除所述前顶撑组件与所述管幕的固定连接，然后启动所述顶进设备以使所述顶进设备推动所述前壳体向远离所述后壳体的方向移动，同时启动所述切削机构切削土体；

在所述顶进设备推动所述前壳体向远离所述后壳体的方向移动时，所述清土刷刮过所述前壳体与管幕之间的间隙并将位于所述间隙内的土体刮落；

在所述前壳体与所述后壳体的间距到达设定间距时，停止所述切削机构，使所述前顶撑组件与所述管幕固定并解除所述后顶撑组件与所述管幕的固定连接，然后启动所述顶进设备以使所述顶进设备拉动所述后壳体向靠近所述前壳体的方向移动；

在所述顶进设备拉动所述后壳体向靠近所述前壳体的方向移动后，通过驱动所述卷扬机卷绕所述钢丝绳使得所述承托件沿所述导轨向上移动将所述支撑框架吊起，并通过将所述支撑框架与管幕固定连接，从而完成对部分管幕的支撑开挖。