[实用新型]全断面仿形开挖装置

说明书

本实用新型提出一种全断面仿形开挖装置，包括刀盘总成和前盾，刀盘总成包括主轴套筒，所述的主轴套筒上设有伸缩的仿形刀梁，仿形刀梁上设有支撑轮，支撑轮与前盾上的环轨相内切。本实用新型的优点：实现了复合地质尤其为软岩隧道的全断面开挖，有利于减少掘进机的总推力和人工进舱处理的劳动强度，提高了掘进机施工效率；同时，马蹄形掘进机在采用土压平衡模式或泥水平衡模式下掘进，仿形刀梁伸缩行程控制简单，结构可靠，仿形轨迹运行准确，总体造价低廉，不失为马蹄形隧道首选的开挖解决方案。

技术领域

本实用新型涉及隧道施工设备的技术领域，特别是指一种全断面仿形开挖装置。

背景技术

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，利用泥水平衡模式开挖面稳定性；

《无水软土隧道的马蹄形护盾开挖装置及隧道开挖方法》中提及其设备包括主机支架、上护盾总成和侧推动总成和步履行走总成，采用挖掘机或其他具有挖掘功能的设备进行开敞式开挖作业，并设计同步出渣装置，使两个工序同时进行，提高作业效率；

《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；

《一种用于单线软岩隧道的异形掘进机》利用土压平衡原理，采用上述专利迥异的组合方式的刀盘进行马蹄形隧道开挖，以拼装完毕的管片为支撑基础进行整机的推进；

《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等。

综上所知，国内马蹄形隧道开挖多为组合式，通常针对V级软岩软土地质隧道，采用土压平衡原理或者泥水平衡原理出渣，少许盲区是影响很小的，但是对IV级围岩，盲区的影响却不能忽略。而国外在异形断面隧道的开挖解决方案上已有所进步，采用液压+电器系统联合控制的方式来模拟仿形刀的进退量，以便达到异形隧道全断面开挖的目的，但这种方法对液压部件执行能力和电器系统控制的精准度需求十分的高，所带来的设备费用也是巨大的。那么，在实际施工中需要一种施工可靠性很高、造价相对低廉的、安全环保的开发方法。

实用新型内容

本实用新型提出一种全断面仿形开挖装置，解决了现有采用液压+电器系统联合控制仿形刀的方式设备费用巨大的问题，适应于黄土、硬土、全风化岩、页岩、泥岩等IV级围岩地质，断面开挖率为100%，实现马蹄形隧道更宽的应用领域。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种全断面仿形开挖装置，包括刀盘总成和前盾，刀盘总成包括主轴套筒，所述的主轴套筒上设有伸缩的仿形刀梁，仿形刀梁上设有支撑轮，支撑轮与前盾上的环轨相内切。

所述的仿形刀梁与主轴套筒之间设有推力机构。

所述的主轴套筒上设有外套刀梁，仿形刀梁包括内套筒和外刀头，内套筒位于外套刀梁内，内套筒与外套刀梁之间设有推力机构，内套筒与外刀头连接，外刀头上设有支撑轮。

所述的推力机构为推力油缸。