[实用新型]啮合式多刀盘开挖装置及包括该装置的掘进机

说明书

本实用新型提出一种啮合式多刀盘开挖装置及包括该装置的掘进机，该装置包括刀盘装置，刀盘装置包括安装在同一断面的侧部刀盘和端部刀盘，侧部刀盘位于断面的左右两侧并对称设置，侧部刀盘与端部刀盘啮合。本实用新型的优点：适应于黄土、硬土、粉质粘土、流砂、全风化岩等地质，所有刀盘都在同一平面上，便于对从掌子面剥离的渣土进行改良，且对土舱内渣土搅拌充分，减少了开挖掌子面时大土块的产生，利于土压平衡模式掘进；同时，这种刀盘布置使得驱动在盾体上分布独特，造成合理的分块构造，利于长距离运输和减少了现场组装带来的风险等。

技术领域

本实用新型涉及隧道施工设备技术领域，特别是指一种啮合式多刀盘开挖装置及包括该装置的掘进机。

背景技术

在目前隧道施工中，盾构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。其中，盾构机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。

国内公路铁路等山岭隧道常为马蹄形断面，其隧道开挖通常使用全断面钻爆法、台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等传统工法，为实现人员更安全、施工条件更环保、工期更加短、成本控制更低廉等需求，国内外专业技术人员对马蹄形隧道采用盾构法施工的进行了大量研究，其实现开挖的机械形式多种多样，如：《一种泥水平衡式马蹄形盾构机》利用一个大圆形刀盘和异形刀盘（偏心摆动）组成的刀盘切削出马蹄形隧道，利用泥水平衡模式保持开挖面稳定性；《一种超大断面马蹄形盾构机》利用土压平衡原理，采用数个前后分布的圆形刀盘进行开挖，以最新一环拼装完毕的管片为支撑基础进行整机的推进，该机型已在蒙华铁路白城隧道拥有成功应用案例；《一种用于马蹄形断面隧道的可现浇支护的盾构机》采用土压平衡原理进行掘进，以距离主机很远的拼装完毕的管片为撑紧基础，依靠摩擦提供的反力，并通过杠杆+球铰传力进行整机的推进，其开挖采用在同一平面上的三个圆刀盘和三个偏心回转刀盘组合而成；《异形断面隧道用盾构掘进机》（日立造船株式会社）通过利用挖掘控制装置并根据刀盘的转角和仿形切刀的进退量，控制各刀盘轮辐的进退量，在仿形切刀后退时用刀盘轮辐挖掘短径部分，并在仿形切刀突出时挖掘长径部分，能够容易的挖掘异形断面隧道；《一种矩形盾构的刀盘装置及其同步控制方法》（上海隧道），按设定角度设置与前段壳体的第一刀盘和第二刀盘、位于第一刀盘和第二刀盘后方的偏心多轴异形刀盘、用于驱动第一刀盘作圆周运动的第一刀盘驱动、用于驱动第二刀盘作圆周运动的第二刀盘驱动、用于驱动偏心多轴异形刀盘作偏心回转运动的偏心多轴异形刀盘驱动，第一刀盘与第二刀盘均为X形辐条式结构刀盘，设定角度差为80-100度，第一刀盘与第二刀盘的中心距小于第一刀盘与第二刀盘的半径之和。第一刀盘和第二刀盘互相不发生碰撞并在第一工作面进行挖掘，偏心多轴异形刀盘在第二工作面记性切削，整个刀盘装置在矩形断面中切削最大面积，使整个开挖面呈矩形，达到全面切削等等。

综上所知，国内外针对异形隧道开挖的技术多种多样，各具特色。国内当前存在大量V级软岩软土地质的山岭隧道项目，且多为双线高铁项目，马蹄形隧道断面极大，在国际隧道施工案例中也不多见，考虑到整个施工成本和安全性，首选采用土压平衡模式盾构掘进。为了解决设备费用造价巨大、马蹄形断面超宽所带来的被切削土体流动性更高的需求，需要一种施工可靠性很高、造价相对低廉的、渣土改良更好的开挖系统方案。

实用新型内容

本实用新型提出一种啮合式多刀盘开挖装置及包括该装置的掘进机，解决了现有掘进机造价巨大，不适应超宽马蹄形断面切削土体流动性需求高的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种啮合式多刀盘开挖装置，包括刀盘装置，所述的刀盘装置包括安装在同一断面的侧部刀盘和端部刀盘，侧部刀盘位于断面的左右两侧并对称设置，侧部刀盘与端部刀盘啮合。

所述的断面为马蹄形。