[发明专利]一种防侧滚式全断面隧道掘进机

说明书

本发明公开了一种防侧滚式全断面隧道掘进机，包括盾体等。所述盾体外表面下部设置有防滑结构，防滑结构在盾体左右两侧呈对称布置。为预防上述防滑结构在施工中，同时增大盾体与周围土体间的前进摩擦系数。防滑结构应与盾体在轴向同长。防滑结构可采用带有与盾体轴向平行条纹的耐磨板材，也可采用数条条状钢板间隔固定于盾体表面的。做为本发明的进一步改进，所述盾体内部安装有配重装置，配重装置由底座、配重块、左右托架组成。底座固定安装在盾体最底部，左右托架对称安装在盾体左右两侧，配重块与底座、左右托架均可拆卸式固定安装在一起。

技术领域

本发明涉及一种全断面隧道掘进机，尤其是一种防侧滚式全断面隧道掘进机。

背景技术

全断面隧道掘进机在掘进中，常常会发生侧滚现象。通常轻微侧滚并不影响施工，但侧滚累积到一定程度或突然的较大侧滚，则存在着极大的施工隐患，轻则影响施工进度和质量，重则会造成设备损坏，无法出洞，甚至危及施工人员生命。现有技术中，通常采用安装监测或报警装置，监测侧滚角度，及时反转刀盘予以纠偏的方式，进行此问题处理。这种反转刀盘予以纠偏的方式，针对由于刀盘旋转而引起的累积侧滚或许有一定效果，而针对由于穿越不均质地层或小转弯半径引发的突然较大侧滚，则显得无能为力。

已公布的申请号为201811416134.6中公开了一种安装于盾体左右两侧的防侧滚装置，这种技术存在着如下缺陷：1) 这种防侧滚装置安装于盾体外侧，增大了盾体前进阻力，不利于全断面隧道掘进机高效施工；2) 这种防侧滚装置仅适用于土质地层施工，若施工地层周围含有卵石时或其他块状物质时，易造成全断面隧道掘进机无法通过。

发明内容

针对上述现有技术缺陷，本发明提供了一种具有防侧滚结构和自动复位结构的防侧滚式全断面隧道掘进机，可有效减少或抵消由于盾体侧滚而引发的安全施工隐患。

为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案实现：一种防侧滚式全断面隧道掘进机，包括盾体等。所述盾体外表面下部设置有防滑结构，防滑结构在盾体左右两侧呈对称布置。采用这种带有防滑结构的盾体，不仅可以增加施工中盾体与周围土体的滚动静摩擦系数，同时由于防滑结构仅设置于盾体外表面下部，且左右对称布置，致使盾体重心下移，增加了盾体自身转动惯量，从而减少或抵消由于土压力不平衡或刀盘旋转而引起的第一附加转动力矩影响，在施工中起到防止盾体侧滚的作用。

采用上述这种设有防滑结构的盾体，由于其质量分布不均匀，正常施工时，其重心位于盾体中垂线下部。盾体发生侧滚时，盾体重心随之发生偏转，向第一附加转动力矩相反方向偏离盾体中垂线。由此，盾体自重对其本身产生与第一附加转动力矩方向相反的第二附加转动力矩。在第二附加转动力矩影响下，盾体停止继续侧滚并产生自动回复原位倾向，从而起到自动纠偏的作用。

为预防上述防滑结构在施工中，同时增大盾体与周围土体间的前进摩擦系数。防滑结构应与盾体在轴向同长。防滑结构可采用带有与盾体轴向平行条纹的耐磨板材，也可采用数条条状钢板间隔固定于盾体表面的。

做为本发明的进一步改进，进一步要解决的技术问题是：提供一种在盾体即将发生侧滚或已经发生突发较大侧滚时，可予以有效控制或快速纠偏的全断面隧道掘进机。为此，对于上述防侧滚式全断面隧道掘进机，其盾体内部安装有配重装置，所述配重装置由底座、配重块、左右托架组成。底座固定安装在盾体最底部，左右托架对称安装在盾体左右两侧，配重块与底座、左右托架均可拆卸式固定安装在一起。设备闲置或正常施工时，为确保盾体的稳定性，配重块一般安装在底座上。当设备即将发生侧滚或已经发生突发性侧滚时，将配重块从底座上取出，放到即将或已发生侧滚相反方向的托架上。由配重块向盾体产生与侧滚方向相反的第三附加转动力矩。盾体在第三附加转动力矩影响下，盾体停止继续侧滚并产生自动回复原位倾向，从而起到控制或快速纠偏的目的。

所述左右托架对称安装在盾体左右两侧，不仅局限于左右托架直接固定安装在盾体上，也可以是靠近盾体左右两侧的其他装置上，如机内平台上等。