技術領域

本發明屬于地下空間開挖施工裝備技術領域，具體涉及一種矩形曲線管幕掘進機。

背景技術

管幕暗挖工藝是一種通過小型管幕機實現土體開挖，后部頂進鋼管到土體中形成超前支護，然后再開挖施工主體結構的一種新型非開挖地下空間構筑技術，該工法主要用于下穿鐵路隧道、地鐵聯絡通道、地鐵車站、地下商場等局部地下空間開挖工程。

目前，直線管幕技術已經逐步成熟，國內也有過案例，而曲線管幕還處于技術研究階段。不同于直線管幕，采用曲線管幕法可以減少鉆孔數量，形成更大范圍的封閉開挖空間，更易形成壓力拱，提高施工安全性，并保證成孔精度。

曲線管幕施工使用設備為曲線管幕機，根據斷面的形狀可分為圓形與矩形。圓形曲線管幕機技術簡單，但是管幕之間密封止水需要采用注漿或者冷凍等輔助工藝，施工成本較高。矩形曲線管幕機能夠利用接觸面實現密封止水，同時矩形管幕結構本身可以作為工程結構的一部分，可以大大降低成本。因此研制一種矩形曲線管幕機對實現高效、經濟的管幕施工具有重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可應用于矩形曲線管幕的施工的矩形曲線管幕掘進機。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種矩形曲線管幕掘進機，包括盾體、設置在盾體前部的刀盤和驅動系統、設置在盾體后部的矩形鋼管節和頂推系統、以及設置在盾體和矩形鋼管節內的內部出渣系統，所述盾體和矩形鋼管節的橫截面均為矩形，其中所述矩形鋼管節為薄殼結構，且該矩形鋼管節與盾體的尾盾后端固定連接，所述盾體軸線和矩形鋼管節軸線均為與曲線管幕曲率相等的曲線。

在上述技術方案中，所述的驅動系統包含行星齒輪機構，刀盤在驅動系統的行星齒輪與中心輪的共同作用下進行自傳與公轉完成矩形截面的仿形開挖，所述刀盤開挖面積小于1m²。

在上述技術方案中，所述的頂推系統包括底座、頂推油缸和夾緊裝置，所述夾緊裝置夾緊在矩形鋼管節外壁上，所述頂推油缸的安裝座固定在底座上，其活塞桿與夾緊裝置連接。

在上述技術方案中，所述的夾緊裝置包括第一夾緊臂、第二夾緊臂和分別設置在第一夾緊臂和第二夾緊臂上的壓板，所述第一夾緊臂和第二夾緊臂上端鉸接形成剪叉結構，剪叉結構的頂端設有夾緊油缸，所述夾緊油缸的底座和活塞桿分別對應安裝在第一夾緊臂和第二夾緊臂的頂端，所述剪叉結構隨著夾緊油缸的伸縮實現開合，該剪叉結構將所述壓板夾緊在矩形鋼管節的外壁上形成全包圍結構。

在上述技術方案中，所述的壓板設置在矩形鋼管節的外壁四角處，其結構為由垂直設置的橫壓板和豎壓板構成的直角板狀結構，四個壓板的橫壓板和豎壓板連接處對應鉸接在第一夾緊臂和第二夾緊臂的上部和下部。

在上述技術方案中，所述的橫壓板和豎壓板的自由端內表面的粗糙度大于連接段的粗糙度。

在上述技術方案中，所述的橫壓板和豎壓板的自由端均進行壓花處理。

在上述技術方案中，所述的盾體包括前盾、中盾和尾盾，所述前盾和中盾通過外置螺栓組件連接，其中，所述的中盾由前部和后部兩部分組成，中盾前部、中盾后部和尾盾通過鉸接系統連接。

在上述技術方案中，所述的盾體左右兩側外壁上分別設置有用于與曲線管幕管節縱向互鎖的凹槽與凸榫，保證掘進機沿著曲線管幕的榫槽方向進行頂進。

在上述技術方案中，所述的前盾周邊四個面上均設置一泥漿孔，泥漿孔內側連接有自動控制閥門，實現盾體實時打土輔助糾偏功能。

本發明的有益效果是：

1、本發明通過新型驅動與刀盤開挖系統實現矩形截面的仿形開挖，可應用于矩形曲線管幕的施工，能形成更大范圍的封閉開挖空間，更易形成壓力拱，提高了施工安全性；

2、本發明通過設置橫截面為矩形的盾體和矩形鋼管節及兩側的縱向互鎖的凹槽與凸榫，可實現結構止水密封功能，簡化了施工工藝，可降低施工成本；

3、本發明包含的矩形鋼管節與盾體的尾盾后端固定連接，能夠保證盾體與鋼管管節的整體剛度，并且盾體與矩形鋼管節縱向軸線具有與曲線管幕相同的曲率，便于精準施工；

4、本發明采用該頂推及加緊方案能夠增大夾緊機構與管片接觸面積，增大摩擦力，進而增大頂推力，且不會產生彎矩；

5、本發明采用多級鉸接機構，能夠使調向更加靈活，伸縮方向一致；

6、本發明在前盾體四周設置的泥漿孔，可實現盾體實時打土輔助糾偏功能，是實現姿態控制的一種經濟有效的方法；