[发明专利]一种竖井开挖装置、大直径竖井掘进机及施工方法

权利要求书

1.一种竖井开挖装置，包括支撑平台（6），其特征在于：所述支撑平台（6）上设有公转机构（7），所述公转机构（7）上设有至少一个能自转的摆臂开挖组件（8），摆臂开挖组件（8）上设有出渣机构（11），出渣机构（11）与泥浆分离系统相连接。

2.根据权利要求1所述的竖井开挖装置，其特征在于：所述公转机构（7）包括回转支架（701）和固定在井筒（9）上的固定支撑架（703），回转支架（701）与固定支撑架（703）转动连接，回转支架（701）通过传动机构与设置在支撑平台（6）上的主驱动（702）相连接。

3.根据权利要求2所述的竖井开挖装置，其特征在于：所述回转支架（701）上沿圆周方向设置有若干个摆臂开挖组件（8），摆臂开挖组件（8）沿回转支架（701）的径向由中心向外周排布，每个摆臂开挖组件（8）均能够自转±180°。

4.根据权利要求1或3所述的竖井开挖装置，其特征在于：所述摆臂开挖组件（8）包括副驱动（802）和截割臂（804），副驱动（802）通过滑移机构与公转机构（7）相连接，副驱动（802）的输出端设有回转座（801），截割臂（804）铰接在回转座（801）上且通过摆动油缸（805）与回转座（801）相连接，截割臂（804）的下部设有截割刀头（806）。

5.根据权利要求4所述的竖井开挖装置，其特征在于：所述滑移机构包括固定在公转机构（7）上的推进轨道（803）和推动件（807），副驱动（802）与推进轨道（803）滑动配合且与推动件（807）相连接。

6.根据权利要求1~3、5任一项所述的竖井开挖装置，其特征在于：所述出渣机构（11）包括固定在摆臂开挖组件（8）的截割臂（804）上的弯头管（111）和泥浆泵（116），弯头管（111）和泥浆泵（116）相连接，弯头管（111）的进浆口设有格栅板（112），格栅板（112）朝向摆臂开挖组件（8）的截割刀头（806），弯头管（111）的出浆端设有出浆管（113），出浆管（113）通过设置在摆臂开挖组件（8）上的副回转接头（114）向上延伸，且通过设置在公转机构（7）上的主回转接头（115）与泥浆分离系统相连接。

7.一种大直径竖井掘进机，其特征在于：包括如权利要求1~6任一项所述的竖井开挖装置、井筒提拉装置（1）、泥水分离系统（3）和线缆托架系统（2），竖井开挖装置设置在井筒（9）内，井筒（9）由井筒提拉装置（1）提供上下运动的动力，泥水分离系统（3）与竖井开挖装置的出渣机构（11）连通，线缆托架系统（2）与竖井开挖装置连接，井筒提拉装置（1）、泥水分离系统（3）和线缆托架系统（2）设置在地面上。

8.根据权利要求7所述的大直径竖井掘进机，其特征在于：所述井筒（9）包括管片（901）组成的筒体和刃脚环（904），刃脚环（904）位于筒体的底端面上，刃脚环（904）与洞壁接触的外圆周面上设有密封件（903），刃脚环（904）上设有固定器（902），固定器（902）上设有第一钢铰线（10），第一钢绞线（10）与井筒提拉装置（1）相连接。

9.根据权利要求8所述的大直径竖井掘进机，其特征在于：所述线缆托架系统（2）上的动力线缆（4）和泥水分离系统（3）的泥浆管（5）均通过竖井开挖装置上的主回转接头（115）向下延伸。

10.一种如权利要求7~9任一项所述的大直径竖井掘进机的施工方法，其特征在于：步骤如下：S1：对基坑进行锁口施工；

S2：将刃脚环和由管片拼装的标注管节安装在基坑内，测量确认中心和垂直度以后，安装井筒提拉装置，并通过第一钢绞线将井筒固定；

S3：将竖井开挖装置安装在井筒内，并将相应的管线连接；

S4：启动竖井开挖装置，竖井开挖装置的摆臂开挖组件（8）在公转机构的作用下进行整体公转，同时各个摆臂开挖组件进行自转，对基坑进行大直径开挖，形成井洞；

S5：开挖过程中产生的泥浆经摆臂开挖组件（8）上的出渣机构（11）进入泥浆分离系统，泥浆分离系统对泥浆进行过滤处理，过滤处理后的泥浆重新进入基坑内形成泥水循环；

S6：竖井开挖装置开挖过程中，井筒提拉装置通过井筒带动竖井开挖装置向下运动，直至掘进至设计标高；

S7：拆掘进机及相关设备，然后进行封底作业，在井筒与井洞之间填充混凝土，形成竖井。