一种掘进机的制作方法

本技术涉及地层开挖设备，特别是指一种掘进机。

背景技术：

1、目前，我国正在积极推进地下综合管廊建设，旨在将包括电力、通信、燃气、给排水等市政设施管线统一纳入廊体内部，以便于统一管理和检修，同时也有效利用了城市道路下方的地下空间，减少了道路重复开挖。

2、城市地下管廊的施作方式大多还停留在放坡开挖和桩基础支护开挖方式，其中桩基础支护开挖方式包括钢板桩支护开挖、混凝土搅拌桩支护开挖等，然后进行支模现浇作业，最后对管廊结构进行覆土回填压实。上述施工方式的土方开挖量大、施工速度慢、工序复杂，因此管廊施作逐渐向为u型盾构施作的方式转变，例如部分科研机构和人员提出的以下解决方案：

3、（1）授权公告日为2019.01.29、授权公告号为cn 208441839 u的中国实用新型专利，公开了一种u形盾构机，包括支护盾体，还包括开挖装置、集排渣装置、顶推系统、铰接系统、动力单元和控制单元，支护盾体包括前部盾体和尾部盾体。

4、即上述u形盾构机集支护盾体、开挖装置、集排渣装置于一体，设备后方用于预制管廊的铺设作业，可用于地下预制管廊、预制方涵的铺设作业，可替代传统明挖法施工的桩基支护或放坡作业，提高了施工效率、经济性好。

5、（2）申请公布日为2019.01.11、申请公布号为cn 109183841 a的中国发明专利申请，公开了一种基于u型盾构机的预制管廊拼装施工方法，将管廊安装机、运管车、u型盾构机以及挖掘机进行一体配合作业，所述管廊安装机的长度方向上的两端分别设置有前支腿和后支腿，所述前支腿和后支腿的顶端分别支撑有主梁的两端，所述管廊安装机前支腿设置在盾构机上，两者通过柱铰连接，所述主梁上滑动设置有至少一个天车，施工方法包含盾构机前盾土方开挖、预制管廊安装、基坑回填的三大步骤。

6、即上述施工方法可在基坑开挖方面有效减少土方开挖量、简化支护工序，提高作业效率，降低施工成本；在运架管廊方面：降低对运输路面要求，加大管廊拼装管廊吨位，提高拼装质量和拼装速度，从而安全高效进行管廊运架施工。

7、但是上述两个专利中所公开的u形盾构机仍存在不足之处，其开挖方式均采用挖机的形式进行放坡处理，对于易坍塌的不稳定地层并不适用。

8、本技术公开的上述技术信息仅仅旨在加深对总体背景技术的理解，以及便于引出本实用新型要解决的技术问题及对应的技术方案，而不应当被视为承认或以任何形式暗示申请人对现有技术进行分析的技术信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种掘进机，解决了现有掘进设备无法在不稳定地层进行隧道明挖的技术问题。

2、本技术的技术方案为：

3、一种掘进机，包括前端边缘位置设置有插刀装置的盾体，所述盾体内设置有位于插刀装置后侧的隔板，隔板朝向掘进方向的一侧设置有搅拌装置，搅拌装置所在空间的渣土通过排渣装置向隔板背离掘进方向的一侧输送。

4、本技术方案提供的掘进机避免了挖机放坡开发的施工方式，通过搅拌装置插刀装置共同作用，适用于易坍塌的不稳定地层的开挖。具体地，通过设置隔板不仅能够直接接触支护前方待开挖的土体，使隔板前方形成土舱，土舱内能够形成满渣状态，进而稳固地支撑外围的土体，而且为搅拌装置提供了安装位置，搅拌装置对插刀装置切下的土体进行搅拌处理，便于排渣装置直接从盾体内排渣。本技术方案不仅解决含水量大或土质软弱的不稳定地层的管廊施作，可以避免现有u型盾构施工中因挖机开挖出渣未及时支护土体而产生的坍塌情况，而且还适用于管廊施作外的其他土层开挖工程需求。

5、进一步地，所述搅拌装置包括搅拌盘，搅拌盘上设置有搅拌棒，所述隔板背离插刀装置的一侧设置有驱动装置，驱动装置通过搅拌轴与搅拌盘相连。

6、在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了掘进机优选的结构形式，即提供了搅拌装置优选的结构形式，搅拌盘用于对整个开挖面进行覆盖，允许存在部分搅拌盲区，搅拌棒随搅拌盘的自转而旋转，可以充分地将土舱内的渣土进行搅拌改良，以便于排渣装置高效排渣。

7、进一步地，所述搅拌装置设置有若干个，各个搅拌装置的搅拌轴相错设置，相邻搅拌装置的搅拌盘在掘进方向上的投影部分重合，所述投影部分重合的搅拌盘沿掘进方向相错设置。

8、在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了掘进机优选的结构形式，即提供了搅拌装置优选的布置形式，使若干个搅拌装置相互配合能够尽可能地覆盖各种尺寸及形状的开挖面，例如使用两个搅拌装置上下错落布置而适用于高度较大开挖面，使用两个搅拌装置左右错落布置而适用于宽度较大的开挖面，使用四个搅拌装置各向错落布置而适用于直径较大的开挖面，等等。将相邻的搅拌盘沿掘进方向相错设置，既可以减少径向方向的搅拌盲区，又可以增加轴向方向的搅拌位置，使搅拌装置对土舱内的土体搅拌的更加充分，还可以适应较小的径向安装空间。相邻的搅拌盘在掘进方向上的投影部分重合，既可以进一步减小径向方向的搅拌盲区，又可以进一步增加径向方向的搅拌位置，还可以进一步减小搅拌装置对径向安装尺寸的需求。

9、进一步地，所述搅拌盘的前面板和后面板均设置有搅拌棒。

10、在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了掘进机优选的结构形式，即提供了搅拌棒优选的布置形式，在搅拌装置采用相同转速、同样的搅拌时间内，可以对土舱的土体搅拌的更加充分，进而提高搅拌效率。

11、进一步地，当所述搅拌装置设置有若干个时，相邻搅拌装置的搅拌盘沿掘进方向相错设置且在掘进方向上的投影部分重合；在所述投影部分重合位置，所述搅拌棒设置在前部的搅拌盘的前面板处、后部的搅拌盘的后面板处。

12、在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了掘进机优选的结构形式，即提供了搅拌棒优选的布置形式，能缩减相邻搅拌盘的轴向间距，进而缩短了搅拌轴的尺寸，为搅拌轴提供更大的选择空间，而无需使用特定结构强度的材质。同时，也缩减了整个土舱的尺寸，在较小的土舱内能够布置更多的搅拌棒。

13、进一步地，在所述投影部分重合位置外，所述搅拌装置设置在前部的搅拌盘的前面板处或/和后面板处、后部的搅拌盘的前面板处或/和后面板处。

14、在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了掘进机优选的结构形式，即提供了搅拌棒优选的布置形式，在特定空间下能够布置更多的搅拌棒，同时空间更加合理、紧凑，也便于土舱满渣的实现。

15、进一步地，所述盾体的前端面为从下至上逐渐凸出的楔形，若干个所述插刀装置沿所述楔形依次布置。

16、在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了掘进机优选的结构形式，即提供了盾体及插刀装置优选的结构形式，将盾体的前端面设置为楔形，且若干个插刀装置与其适配，既可以在不同深度位置形成相对掘进方向的不同超挖距离，又可以形成与放坡开挖相反的开挖梯度，进而在提高开挖效率的同时，有效地降低了对周围土体的扰动，充分保证开挖面的稳定性。

17、进一步地，所述隔板的顶部连接有朝向掘进方向的切口板，切口板与隔板、盾体形成容纳搅拌装置的土舱。

18、在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了掘进机优选的结构形式，即提供了一种优选的土舱结构形式。为更好地形成满渣状态的土舱，使得增强开挖面的稳定性及顺利出渣，在隔板的顶端沿掘进方向设置一切口板，该切口板与隔板、盾体、插刀装置等形成只有开挖面处敞开的闭合结构。

19、进一步地，所述排渣装置包括连接在隔板底部的真空泵，真空泵连接有吸渣管道；或者所述排渣装置包括连接在隔板底部的螺旋输送机。

20、在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了掘进机优选的结构形式，排渣装置既可以选用真空泵吸渣的结构形式，也可以选用螺旋输送机的结构形式，且优选将出渣口布置在隔板的底部位置。当然还可以选用其他结构形式的出渣方式，如皮带出渣、循环泥浆管出渣等等，也可以将出渣口设置在隔板的其他位置，如隔板的中部等。

21、进一步地，所述盾体包括依次连接的前盾、中盾和尾盾，所述插刀装置、搅拌装置、隔板均设置在前盾内，所述中盾与尾端之间设置有铰接装置，所述尾盾或中盾连接有推进装置

22、在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了掘进机优选的结构形式，在中盾内设置推进装置，设备向前掘进一环管节长度后，管节吊装机在尾盾内拼装管节，推进装置则以新一环管节为支撑结构继续向前掘进。所述中盾与尾端之间设置有铰接装置，用于掘进过程中的设备调向以适应提前规划的管廊等隧道路线。

23、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

24、1、本实用新型通过隔板和盾体对土体进行支护，通过搅拌装置和排渣装置实现掘进出渣，节省了原有的挖机设备，缩短了施工占用区域的长度。

25、2、本实用新型通过隔板使掘进机直接接触支护前方待开挖土体，可有效适用于不稳定地层，设备适用性更加广泛。