[发明专利]一种敞开式顶管机及其施工方法

权利要求书

1.一种敞开式顶管机，其特征在于，包括：

盾体(1)，其前端呈敞开状；

管节(7)，连接于所述盾体(1)的后端；

开挖装置(2)，设于所述盾体(1)内；

支撑装置(3)，包括转动连接的插刀机构(31)和挡板机构(32)，所述插刀机构(31)连接于所述盾体(1)的前端的顶部，并用于沿平行于所述盾体(1)的轴线方向移动，所述挡板机构(32)具有折叠位置和支撑位置，当所述挡板机构(32)转动至所述折叠位置时，所述挡板机构(32)收纳于所述盾体(1)顶部的内侧，当所述挡板机构(32)转动至所述支撑位置时，所述挡板机构(32)用于与掌子面贴合；

顶推装置(4)，连接于所述管节(7)的后部，用于顶推所述管节(7)和盾体(1)；

注浆装置(5)，设于所述盾体(1)内，并用于向所述盾体(1)与土体之间的开挖间隙填充泥浆，以在所述盾体(1)的外表面形成泥浆套(9)。

2.根据权利要求1所述的敞开式顶管机，其特征在于，所述插刀机构(31)包括插刀(311)和第一驱动件(312)，所述第一驱动件(312)的一端与所述插刀(311)铰接，所述第一驱动件(312)的另一端与所述盾体(1)铰接，所述挡板机构(32)转动连接于所述插刀(311)上，所述第一驱动件(312)用于驱动所述插刀(311)沿平行于所述盾体(1)的轴线方向移动。

3.根据权利要求1所述的敞开式顶管机，其特征在于，所述挡板机构(32)包括挡板(321)和第二驱动件(322)，所述挡板(321)铰接于所述插刀机构(31)的前端，所述第二驱动件(322)的一端与所述挡板(321)铰接，所述第二驱动件(322)的另一端与所述插刀机构(31)铰接，所述第二驱动件(322)用于驱动所述挡板(321)相对于所述插刀机构(31)转动至所述折叠位置或所述支撑位置。

4.根据权利要求1所述的敞开式顶管机，其特征在于，所述盾体(1)顶部设有多个插刀舱，多个所述插刀舱沿所述盾体(1)的环向均匀分布，且每个所述插刀舱内均设有一个所述支撑装置(3)，且所述插刀机构(31)滑动连接于所述插刀舱内。

5.根据权利要求1所述的敞开式顶管机，其特征在于，所述注浆装置(5)包括制浆罐(51)、注浆泵(52)、注浆管路(53)和控制阀(54)，所述制浆罐(51)与所述注浆泵(52)的进液口连接，所述注浆管路(53)的一端与所述注浆泵(52)的出液口连接，所述注浆管路(53)的另一端与所述控制阀(54)的进液口连接，所述盾体(1)上设有注浆孔(14)，所述控制阀(54)设于所述注浆孔(14)处，并用于控制所述注浆管路(53)的打开或关闭。

6.根据权利要求5所述的敞开式顶管机，其特征在于，还包括止浆装置，所述止浆装置包括第一止浆机构(61)和第二止浆机构(62)，所述第一止浆机构(61)用于设于洞门处，所述第二止浆机构(62)设于所述盾体(1)的外表面，并位于所述注浆孔(14)的前侧，所述第一止浆机构(61)、所述第二止浆机构(62)和所述盾体(1)的外表面共同围成用于形成所述注浆套(9)的注浆空间。

7.根据权利要求6所述的敞开式顶管机，其特征在于，所述第二止浆机构(62)为钢板刷，所述盾体(1)的外表面设有环形凹槽(15)，所述钢板刷设于所述环形凹槽(15)内。

8.根据权利要求1所述的敞开式顶管机，其特征在于，所述盾体(1)包括前盾(11)、尾盾(12)和铰接机构(13)，所述前盾(11)的前端敞开，所述前盾(11)的后端通过所述铰接机构(13)与所述尾盾(12)的前端铰接，所述支撑装置(3)连接于所述前盾(11)上。

9.根据权利要求1所述的敞开式顶管机，其特征在于，所述顶推装置(4)包括支架(41)和顶推机构(42)，所述支架(41)的一端与所述管节(7)的后端连接，所述支架(41)的另一端与所述顶推机构(42)连接，所述顶推机构(42)用于沿平行于所述盾体(1)的轴线方向顶推所述支架(41)。

10.一种敞开式顶管机的施工方法，基于权利要求1-9中任意一项所述的敞开式顶管机，其特征在于，包括以下步骤：

将所述敞开式顶管机的支撑装置(3)的插刀机构(31)与掌子面的上部土体抵接，并将所述支撑装置(3)的挡板机构(32)与掌子面的上部贴合，以对所述掌子面的上部进行支撑；

将支撑于所述掌子面的左上区域(110)的所述挡板机构(32)转动至折叠位置，通过所述敞开式顶管机的开挖装置(2)对所述左上区域(110)开挖，开挖完成后，将所述左上区域(110)的所述插刀机构(31)向前伸出，并将所述左上区域(110)的所述挡板机构(32)转动至支撑位置，以对所述掌子面的所述左上区域(110)进行支撑；

将支撑于所述掌子面的右上区域(120)的所述挡板机构(32)转动至折叠位置，通过所述开挖装置(2)对所述右上区域(120)开挖，开挖完成后，将所述右上区域(120)的所述插刀机构(31)向前伸出，并将所述右上区域(120)的所述挡板机构(32)转动至支撑位置，以对所述掌子面的所述右上区域(120)进行支撑；

通过所述开挖装置(2)对所述掌子面的下半部分分区域开挖，以完成所述掌子面的开挖作业；

利用所述敞开式顶管机的顶推装置(4)将所述敞开式顶管机的管节(7)和盾体(1)向前顶推预设行程，同时，所述敞开式顶管机的注浆装置(5)向所述盾体(1)与土体之间的开挖间隙填充泥浆，以在所述盾体(1)的外表面形成泥浆套(9)。