[发明专利]土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机及其施工方法

说明书

本发明的土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机及其施工方法，顶管机包括：辐条式的单刀盘，设于该顶管机的前端的土仓，该单刀盘的每一个辐条的背面均固定有第一搅拌棒，该第一搅拌棒分别位于偏离该单刀盘的自转中心的位置，该土仓上连接有供水管路，该供水管路设有控制供水的水泵，该土仓远离该单刀盘的一侧的背板设有第一转盘，该第一转盘与该土仓的背板通过密封结构密封，该单刀盘与该第一转盘和行星驱动装置联接，该第一转盘上固定有多个第二搅拌棒。本发明解决了现有技术中管幕施工过程中泥水输送出土的泥水平衡不易控制的技术问题。

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，特指一种土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机及其施工方法。

背景技术

管幕工法，也叫排管顶进法，是利用小口径顶管机建造大断面地下空间的施工技术，是一种新型的地下暗挖技术。目前大部分管幕顶管施工工程中，其管幕结构多采用圆形钢管结构，该管幕结构中的圆形钢管之间不能协同工作且仅为单向受力，支护效率较差。现有技术的管幕施工中顶管机的出土形式为螺旋机出土或者泥水输送，螺旋机出土结构复杂，顶管机内部操作空间要求大，小断面管幕施工采用螺旋机出土成本较大、容易出故障且不易维修；泥水输送出土效果明显但对泥水平衡的控制精度要求较高，且开挖处地面容易出现沉降。

发明内容

本发明提供了一种土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机及其施工方法，解决了现有技术中管幕施工过程中泥水输送出土的排浆管路易堵塞的技术问题。

本发明的土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机，包括：

辐条式的单刀盘，设于该顶管机的前端的土仓，该单刀盘的每一个辐条的背面均固定有第一搅拌棒，该第一搅拌棒分别位于偏离该单刀盘的自转中心的位置，该土仓上连接有供水管路，该供水管路设有控制供水的水泵，该土仓远离该单刀盘的一侧的背板设有第一转盘，该第一转盘与该土仓的背板通过密封结构密封，该单刀盘与该第一转盘和行星驱动装置联接，该第一转盘上固定有多个第二搅拌棒；

用于带动该单刀盘公转和自转运动进行全断面行星式切削的行星驱动装置；

泥水仓，设置于该土仓的背面且与该土仓内部连通，该泥水仓上连接有用于将泥浆输送至地面的排浆管路，该排浆管路设有控制排浆的泥浆泵；

用于分别驱动供水和排浆的无极变速电机，该无极变速电机连接于该水泵和该泥浆泵。

本发明土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机进一步改进在于，该第二搅拌棒的数量为多个，多个该第一搅拌棒至所在刀盘的自转中心的距离相等，该第二搅拌棒到该第一转盘的转动中心的距离大于该第一搅拌棒到该刀盘的自转中心的距离。

本发明土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机进一步改进在于，该土仓内的四个角部均至少设置有一个土压传感器。

本发明土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机进一步改进在于，该泥水仓下方开设有排浆口，该排浆管路的入口与该排浆口连通，该排浆口处设有水压传感器。

本发明土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机进一步改进在于，该泥水仓远离该土仓的一侧的背板设有第二转盘，该第二转盘与该泥水仓的背板通过密封结构密封，该转盘的转动中心固定联接于该单刀盘的公转中心，该第二转盘面向该土仓的一侧且靠近边缘位置处固定有多个第三搅拌棒。

本发明还包括一种上述的土压平衡泥水输送式行星单刀盘方形顶管机的施工方法，包括：

该单刀盘在该行星驱动装置的驱使下公转和自转运动，以行星式轨迹进行全断面切削土仓区土体施工；同时，无极变速电机控制水泵，使水泵通过供水管路向该土仓内进行供水，配合固定在该单刀盘背面的第一搅拌棒和固定在该第一转盘上的多个第二搅拌棒将土仓区的土体搅拌稀释呈泥浆；

搅拌稀释后的泥浆流入泥水仓，无极变速电机控制泥浆泵，使泥浆泵通过排浆管路将该泥水仓中的泥浆输送至地面；