可变径盾构机及其洞内变径施工方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115788466A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211606546.2E21D9/06(2006.01)(22)申请日2022.12.12E21D11/40(2006.01)E21D11/08(2006.01)(71)申请人中国铁建重工集团股份有限公司E21D21/00(2006.01)地址410100湖南省长沙市长沙经济技术开发区东七线88号申请人中铁建华南建设有限公司广州地铁集团有限公司(72)发明人程永亮张成王晖徐加兵刘学陈亮韩佳霖麦宇豪刘健美沙明元刘任丰易诗轩(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227专利代理师杨帆(51)Int.Cl.E21D9/08(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图12页(54)发明名称可变径盾构机及其洞内变径施工方法(57)摘要本发明提供了一种可变径盾构机，其包括盾体、主驱动、可变径刀盘、推进装置、管片拼装系统、机械开挖装置；盾体包括可变径前盾、盾体套壳及尾盾；机械开挖装置包括伸缩机构及扩挖机构；伸缩机构设置于管片拼装系统上，且能随管片拼装系统平移、回转；扩挖机构设置于伸缩机构上，且能在伸缩机构的带动下沿径向伸缩，以在尾盾与可变径前盾断开后，在尾盾与可变径前盾之间开挖土层形成扩挖空间。同时，本发明还提供了一种可变径盾构机的洞内变径施工方法。与现有技术相比，本发明提供的可变径盾构机及其洞内变径施工方法在洞内即可实现变径，可以缩短施工周期，让变径操作过程简单便捷，该方法不仅适用于盾构机变径，而且能够适应TBM变径。CN115788466ACN115788466A权利要求书1/2页1.一种可变径盾构机，其特征在于，包括盾体、主驱动、可变径刀盘、推进装置、管片拼装系统、机械开挖装置；所述盾体包括可变径前盾及尾盾，所述尾盾连接于所述可变径前盾尾端；所述主驱动设置于所述可变径前盾内部；所述可变径刀盘设置于所述主驱动上，并位于所述可变径前盾前端；所述推进装置设置于所述可变径前盾内部，以推动所述可变径前盾移动；所述管片拼装系统设置于所述可变径前盾内部，以拼装管片；所述机械开挖装置包括伸缩机构及扩挖机构；所述伸缩机构设置于所述管片拼装系统上，且能随所述管片拼装系统平移、回转；所述扩挖机构设置于所述伸缩机构上，且能在所述伸缩机构的带动下沿径向伸缩，以在所述尾盾与所述可变径前盾断开后，在所述尾盾与所述可变径前盾之间开挖土层形成扩挖空间；所述盾体还包括盾体套壳，所述盾体套壳用以在所述可变径盾构机扩径时，安装于所述可变径前盾外周，以扩充所述盾体的直径。2.根据权利要求1所述的可变径盾构机，其特征在于，所述机械开挖装置还包括防护机构，所述防护机构设置于所述伸缩机构上，并对应所述扩挖机构设置，以承接所述扩挖机构切削掉落的土体。3.根据权利要求1所述的可变径盾构机，其特征在于，还包括锚杆支护装置、加固装置；所述锚杆支护装置设置于所述管片拼装系统上，且能随所述管片拼装系统平移、回转，以支护土层；所述加固装置设置于所述管片拼装系统上，且能随所述管片拼装系统平移、回转，以冷冻或注浆加固土层。4.根据权利要求1所述的可变径盾构机，其特征在于，还包括临时支护拼装装置；所述临时支护拼装装置设置于所述管片拼装系统上，且能随所述管片拼装系统平移、回转，以在所述扩挖机构开挖形成的所述扩挖空间处安装临时支护。5.根据权利要求4所述的可变径盾构机，其特征在于，还包括盾体套壳拼装装置；所述盾体套壳拼装装置设置于所述管片拼装系统上，且能随所述管片拼装系统平移、回转，以在所述临时支护上安装盾体套壳。6.一种可变径盾构机的洞内变径施工方法，其特征在于，可适用于盾构法或TBM法的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：S1、采用如权利要求1至5中任一项所述的可变径盾构机进行掘进；S2、扩径准备：将所述尾盾与所述可变径前盾断开；S3、继续掘进：通过所述推进装置将所述可变径前盾向前继续掘进推进，以使所述可变径前盾与所述尾盾之间区域的外围土层露出；S5、径向扩挖：通过所述扩挖机构伸出对所述可变径前盾与所述尾盾之间区域的外围土层进行扩挖，以形成扩挖空间；S8、扩挖循环：重复步骤S3和S5，以将所述扩挖空间延长至所需长度；S10、拼装盾体套壳：在所述扩挖空间内预安装盾体套壳；S11、盾构机回退：将所述可变径前盾整体带动向后回退至所述扩挖空间处，将所述可2CN115788466A权利要求书2/2页变径前盾与所述盾体套壳相连接；S12、刀盘扩径、传力环安装：在所述扩挖空间处对所述可变径刀盘进行扩径改造，并在所述推进装置处安装传力环，继续进行掘进。7.根据权利要求6所述的可变径盾构机的洞内变径施工方法，其特征在于，在所述步骤S3与所述步骤S5之间还包括：S4