[发明专利]一种气压平衡盾构机及施工方法

说明书

本发明公开了一种气压平衡盾构机，设置气压舱和存渣舱，刀盘上设置滚刀和入渣口，入渣口连通刀盘内设置的溜渣槽，刀盘支撑臂连接主驱动，刀盘支撑臂在主驱动的带动下转动；刀盘上安装刮渣板，刮渣板用于将渣土刮入刀盘内的溜渣槽；前盾上安装挡渣环，挡渣环内设置滑渣槽，滑渣槽的入口设置在挡渣环上，滑渣槽通至存渣舱；溜渣槽、挡渣环和滑渣槽一起构成出渣通道；溜渣槽内的渣土经过滑渣槽运至存渣舱。本发明还公开了一种气压平衡盾构机施工方法。本发明采用气压与盾构开挖面的原状土水土压力相平衡，可有效降低地表及附近建(构)筑物的沉降，极大降低了滚刀的二次磨损，具有较大的推广前景。

技术领域

本发明涉及盾构机设计，特别涉及一种气压平衡盾构机及盾构施工方法。

背景技术

隧道一般采用暗挖法施工，隧道施工的质量一般主要取决于工艺质量，也就是说在隧道施工的过程中一定要掌握开挖、初期支护及防排水质量等，因为只有掌握了这些工序的质量之后，才能保证隧道施工的质量。

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地层中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠推进油缸在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

现今隧道机械施工主要采用硬岩隧道掘进机(TBM)、土压平衡盾构(EPB)和泥水平衡盾构(SPB)等。采用硬岩隧道掘进机优点是施工进度快，滚刀只是破岩磨损，无二次磨损，只需加水改良，渣土较干，缺点是开挖岩层必须是硬岩，不能应用于软岩地层；采用土压平衡盾构施工优点是工作井占地面积小、设备成本和施工成本低、施工进度快等；缺点是土舱压力控制精准度不高，有时施工过后地表沉降大，满舱保压渣土导致刀具二次磨损严重等。采用泥水平衡盾构施工优点是其土舱压力采用气压控制，压力控制精准，施工中地表沉降小，由于土舱与泥浆管连接不会造成喷涌等；缺点是工作井上泥水分离系统占地面积大、盾构设备成本高、施工用电量大、施工进度受泥浆分离系统能力高低影响等。

鉴于目前的隧道机械施工情况，就迫切需要设计一种盾构机来适用于要求越来越高的城市隧道施工。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气压平衡盾构机及盾构施工方法，设置气压舱以及出渣通道，采用气压与盾构开挖面原状土的水土压力相平衡，适用于隧道施工。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种气压平衡盾构机，气压平衡盾构前盾隔板前方包括两部分：气压舱和存渣舱，其中气压舱为前盾隔板与土舱隔板之间的上部空间以及土舱隔板的前部空间，存渣舱为前盾隔板与土舱隔板之间的下部空间；

刀盘上设置滚刀和入渣口，入渣口连通刀盘内设置的溜渣槽，刀盘支撑臂连接主驱动，刀盘支撑臂在主驱动的带动下转动；

刀盘上安装刮渣板，刮渣板用于将渣土刮入刀盘内的溜渣槽；前盾上安装挡渣环，挡渣环内设置滑渣槽，滑渣槽的入口设置在挡渣环上，滑渣槽通至存渣舱；溜渣槽、挡渣环和滑渣槽一起构成出渣通道；溜渣槽内的渣土经过滑渣槽运至存渣舱。

作为优选方式，土舱隔板包括外侧土舱隔板和中部土舱隔板，外侧土舱隔板和中部土舱隔板分别与前盾(或者可以描述为与前盾的固定支撑)固定，外侧土舱隔板和中部土舱隔板之间为土舱隔环，土舱隔环与刀盘支撑臂固定。

作为优选方式，主驱动与电机及减速机连接，主驱动由电机及减速机带动。

作为优选方式，刀盘上设置喷水口，喷水口通过管道连接水泵，水泵与蓄水装置连通。

作为优选方式，滑渣槽为倾斜结构，倾斜结构的倾斜角度为30°-45°。

作为优选方式，盾构机包括前盾、中盾和盾尾。前盾隔板设置在前盾与中盾之间，前盾隔板上设置进渣口，进渣口与螺旋输送机的入口连接。