本發(fā)明涉及一種挖掘裝置，具體涉及一種沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前國(guó)家正在大力發(fā)展地下綜合管廊，地下綜合管廊的建設(shè)將進(jìn)入一個(gè)高峰期，現(xiàn)有的地下管廊隧道開(kāi)挖，一般條件允許的情況下可以采用明挖，或是蓋挖法，可是大部分區(qū)域都不滿足明挖施工的條件。

暗挖法成為地下管廊隧道開(kāi)挖方法的主要方法?，F(xiàn)有的暗挖法有多種，半機(jī)械，全機(jī)械化，目前應(yīng)用最多的就是地鐵隧道的盾構(gòu)機(jī)，如果采用現(xiàn)有的盾構(gòu)機(jī)，投入比較大，施工期限比較長(zhǎng)，而且管廊隧道的尺寸不統(tǒng)一，干線和支線的管廊隧道大小不一致。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是傳統(tǒng)的地下管廊隧道開(kāi)挖方法投資成本高，施工進(jìn)度慢，提供一種沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖裝置，包括環(huán)形開(kāi)挖裝置、頂支護(hù)盾主體和中心打碎裝置，所述的環(huán)形開(kāi)挖裝置設(shè)置在頂支護(hù)盾主體外側(cè)，中心打碎裝置設(shè)置在頂支護(hù)盾主體內(nèi)部，環(huán)形開(kāi)挖裝置包括切刀支架，切刀支架前端設(shè)有圓弧切刀，后端設(shè)有切刀傳動(dòng)桿；所述的頂支護(hù)盾主體包括主體縱梁和與主體縱梁垂直設(shè)置的主體環(huán)架，主體縱梁后部的主體環(huán)架上設(shè)有主體傳動(dòng)桿。

所述的中心打碎裝置為旋轉(zhuǎn)鉆頭。

所述的圓弧切刀有四個(gè)，四個(gè)/圓弧切刀，相互獨(dú)立。

所述的主體環(huán)架的外部輪廓與環(huán)形切刀的內(nèi)輪廓相配合。

所述的圓弧切刀外側(cè)設(shè)有圓管形護(hù)盾。

所述的切刀支架上設(shè)有凹槽I，主體縱梁上設(shè)有與凹槽I相配合的滑竿，凹槽I上方設(shè)有推泥擋板，推泥擋板通過(guò)支撐桿安裝在主體環(huán)架上。

所述的切刀刀架上設(shè)有凸起，主體縱梁上設(shè)有與凸起相配合的凹槽II，凸起上方設(shè)有推泥擋板，推泥擋板通過(guò)支撐桿安裝在主體環(huán)架上。

一種沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖方法，其特征在于：包括以下步驟：①穩(wěn)定土體：環(huán)管廊隧道的環(huán)形周?chē)_(kāi)挖前用頂支護(hù)盾主體的主體環(huán)架支頂要開(kāi)挖的土體；②開(kāi)挖環(huán)管廊隧道的環(huán)形周?chē)翰捎铆h(huán)形開(kāi)挖裝置的圓弧切刀開(kāi)挖，圓弧切刀在刀架上在切刀傳動(dòng)桿的帶動(dòng)下做往返運(yùn)動(dòng)，向前切入土體中，退后把切屑的土體帶出來(lái)，如此反復(fù)開(kāi)挖出隧道的環(huán)形周?chē)?，完成一個(gè)進(jìn)尺；③管片支護(hù)：環(huán)管廊隧道的環(huán)形周?chē)瓿梢粋€(gè)進(jìn)尺后，對(duì)環(huán)管廊隧道的內(nèi)壁進(jìn)行管片支護(hù)，管片支護(hù)閉合成環(huán)；④開(kāi)挖中間土體：支護(hù)管片閉合拼裝后，采用旋轉(zhuǎn)鉆頭將中間土體打碎，打碎的土體會(huì)落到傳送帶上運(yùn)出，完成中間土體的開(kāi)挖；⑤重復(fù)上述步驟，進(jìn)行沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖的下一個(gè)循環(huán)。

步驟③所述的支護(hù)管片為1/4圓弧管片，4片支護(hù)管片組成一個(gè)閉合環(huán)，管片之間由螺栓連接，支護(hù)管片連接后，通過(guò)管片的注漿孔完成管片后側(cè)注漿加固。

步驟②切屑出來(lái)的土體由擋泥推板退出，落到下側(cè)的傳送帶上并運(yùn)出。

采用上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明適合小尺寸的軟巖或是土質(zhì)地層開(kāi)挖使用。本發(fā)明的開(kāi)挖斷面尺寸可以調(diào)整刀架的尺寸即可完成，不需要對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行大變動(dòng)，需要的管片尺寸可以根據(jù)需要在預(yù)制廠完成預(yù)制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，開(kāi)挖速度快，成本低。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1帶圓管形護(hù)盾的本發(fā)明使用狀態(tài)縱斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例1圓弧切刀的刀頭平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實(shí)施例1圓弧切刀與主體結(jié)構(gòu)相配合的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例1圓弧切刀與主體結(jié)構(gòu)相配合的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是實(shí)施例2不帶圓管形護(hù)盾的本發(fā)明使用狀態(tài)縱斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是實(shí)施例2的圓弧切刀的刀頭平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是實(shí)施例2的圓弧切刀與主體結(jié)構(gòu)相配合的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1至圖5所示，一種沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖裝置，包括環(huán)形開(kāi)挖裝置1、頂支護(hù)盾主體2和中心打碎裝置4，所述的環(huán)形開(kāi)挖裝置1設(shè)置在頂支護(hù)盾主體2外側(cè)，中心打碎裝置4設(shè)置在頂支護(hù)盾主體2內(nèi)部，環(huán)形開(kāi)挖裝置1包括切刀支架11，切刀支架11前端設(shè)有圓弧切刀14，后端設(shè)有切刀傳動(dòng)桿12；所述的頂支護(hù)盾主體2包括主體縱梁22和與主體縱梁22垂直設(shè)置的主體環(huán)架21，主體縱梁22后部的主體環(huán)架21上設(shè)有主體傳動(dòng)桿26。環(huán)形開(kāi)挖裝置1、頂支護(hù)盾主體2和中心打碎裝置4均和動(dòng)力控制系統(tǒng)3相連接，圓弧切刀14通過(guò)切刀傳動(dòng)桿12與動(dòng)力控制系統(tǒng)3連接，頂支護(hù)盾主體2通過(guò)主體傳動(dòng)桿26與動(dòng)力控制系統(tǒng)3連接。

所述的中心打碎裝置4為旋轉(zhuǎn)鉆頭。

所述的圓弧切刀14有四個(gè)，四個(gè)圓弧切刀14兩兩相接組成環(huán)形切刀。每個(gè)圓弧切刀都是獨(dú)立的，為了便于支護(hù)，首先開(kāi)挖管廊隧道下側(cè)圓弧切刀對(duì)應(yīng)的1/4土體，完成開(kāi)挖一個(gè)進(jìn)尺后，將下部的支護(hù)管片51安裝上，再同時(shí)開(kāi)挖其他圓弧切刀對(duì)應(yīng)的土體，完成后進(jìn)行支護(hù)管片的拼裝，閉合成環(huán)。圓弧切刀的刀頭根據(jù)地質(zhì)情況選擇更替，主要針對(duì)軟巖、砂土、粘土等軟質(zhì)地層的刀頭。

所述的主體環(huán)架21的外部輪廓與環(huán)形切刀的內(nèi)輪廓相配合。

所述的圓弧切刀14外側(cè)設(shè)有圓管形護(hù)盾9。如果土體穩(wěn)定性差，在頂支護(hù)盾主體2的前側(cè)，要加一個(gè)圓管形護(hù)盾，保護(hù)其前側(cè)結(jié)構(gòu)安全，防治土體坍塌，圓弧切刀開(kāi)挖到哪里，圓管形護(hù)盾就前進(jìn)到哪里，圓管形護(hù)盾后側(cè)進(jìn)行管片的拼裝，完成管片支護(hù)，圓管形護(hù)盾后側(cè)通過(guò)千斤頂29與管廊隧道5內(nèi)表面的支護(hù)管片51相連接，千斤頂29與動(dòng)力控制系統(tǒng)3連接，千斤頂29設(shè)置在圓管形護(hù)盾與支護(hù)管片51之間，為支護(hù)管片51提供反力。土體的自穩(wěn)能力強(qiáng)、穩(wěn)定好的情況下，可以不用圓管形護(hù)盾，先開(kāi)挖下側(cè)土體，支護(hù)上1個(gè)支護(hù)管片，然后在開(kāi)挖其它3側(cè)土體，開(kāi)挖達(dá)到一個(gè)進(jìn)尺后，進(jìn)行支護(hù)管片的拼裝，千斤頂29設(shè)置在支護(hù)管片51和主體環(huán)架21之間，為支護(hù)管片51提供反力。

所述的切刀支架11上設(shè)有凹槽I13，主體縱梁22上設(shè)有與凹槽I13相配合的滑竿24，凹槽I13上方設(shè)有推泥擋板25，推泥擋板25通過(guò)支撐桿39安裝在主體環(huán)架21上。推泥擋板25的外輪廓與圓弧切刀14形狀相配合。圓弧切刀14在切刀傳動(dòng)桿12的帶動(dòng)下做往返運(yùn)動(dòng)，凹槽I13與滑竿24相配合，向前切入土體中，退后把切屑的土體帶出來(lái)，帶出來(lái)的土體被推泥擋板25擋下落到傳送帶上。

實(shí)施例2

如圖6至圖9所示，一種沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖裝置，包括環(huán)形開(kāi)挖裝置1、頂支護(hù)盾主體2和中心打碎裝置4，所述的環(huán)形開(kāi)挖裝置1設(shè)置在頂支護(hù)盾主體2外側(cè)，中心打碎裝置4設(shè)置在頂支護(hù)盾主體2內(nèi)部，環(huán)形開(kāi)挖裝置1包括切刀支架11，切刀支架11前端設(shè)有圓弧切刀14，后端設(shè)有切刀傳動(dòng)桿12；所述的頂支護(hù)盾主體2包括主體縱梁22和與主體縱梁22垂直設(shè)置的主體環(huán)架21，主體縱梁22后部的主體環(huán)架21上設(shè)有主體傳動(dòng)桿26。環(huán)形開(kāi)挖裝置1、頂支護(hù)盾主體2和中心打碎裝置4均和動(dòng)力控制系統(tǒng)3相連接，圓弧切刀14通過(guò)切刀傳動(dòng)桿12與動(dòng)力控制系統(tǒng)3連接，頂支護(hù)盾主體2通過(guò)主體傳動(dòng)桿26與動(dòng)力控制系統(tǒng)3連接。

所述的中心打碎裝置4為旋轉(zhuǎn)鉆頭。

所述的圓弧切刀14有四個(gè)，四個(gè)圓弧切刀14兩兩相接組成環(huán)形切刀。

所述的主體環(huán)架21的外部輪廓與環(huán)形切刀的內(nèi)輪廓相配合。

所述的切刀刀架11上設(shè)有凸起16，主體縱梁22上設(shè)有與凸起16相配合的凹槽II28，凸起16上方設(shè)有推泥擋板25，推泥擋板25通過(guò)支撐桿39安裝在主體環(huán)架21上。推泥擋板25的外輪廓與圓弧切刀14形狀相配合。凸起16與凹槽II28相配合使圓弧切刀14做往返運(yùn)動(dòng)。

實(shí)施例3

如圖1至圖5所示，一種沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖方法，包括以下步驟：①穩(wěn)定土體：環(huán)管廊隧道的環(huán)形周?chē)_(kāi)挖前用頂支護(hù)盾主體2的主體環(huán)架21支頂要開(kāi)挖的土體；②開(kāi)挖環(huán)管廊隧道的環(huán)形周?chē)翰捎铆h(huán)形開(kāi)挖裝置1的圓弧切刀14開(kāi)挖，圓弧切刀14在刀架11上在切刀傳動(dòng)桿12的帶動(dòng)下做往返運(yùn)動(dòng)，向前切入土體中，退后把切屑的土體帶出來(lái)，如此反復(fù)開(kāi)挖出隧道的環(huán)形周?chē)?，完成一個(gè)進(jìn)尺；③管片支護(hù)：環(huán)管廊隧道的環(huán)形周?chē)瓿梢粋€(gè)進(jìn)尺后，對(duì)環(huán)管廊隧道的內(nèi)壁進(jìn)行管片支護(hù)，管片支護(hù)閉合成環(huán)；④開(kāi)挖中間土體：支護(hù)管片閉合拼裝后，采用旋轉(zhuǎn)鉆頭將中間土體打碎，打碎的土體會(huì)落到傳送帶上運(yùn)出，完成中間土體的開(kāi)挖；⑤重復(fù)上述步驟，進(jìn)行沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖的下一個(gè)循環(huán)。步驟②為了開(kāi)挖隧道的環(huán)形周?chē)焖匍]合，先開(kāi)挖隧道下側(cè)土體，開(kāi)挖土體前先將2層支撐保護(hù)錨桿打入下側(cè)的土體中，固定下側(cè)土體，防治開(kāi)挖出現(xiàn)坍塌。步驟③中為了便于支護(hù)，先安裝下側(cè)的支護(hù)管片，然后再開(kāi)挖其它三側(cè)土體，達(dá)到一個(gè)進(jìn)尺后再拼裝管片，閉合成環(huán)，管片的拼裝采用機(jī)械手臂完成。

實(shí)施例4

如圖1至圖5所示，一種沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖方法，包括以下步驟：①穩(wěn)定土體：環(huán)管廊隧道的環(huán)形周?chē)_(kāi)挖前用頂支護(hù)盾主體2的主體環(huán)架21支頂要開(kāi)挖的土體；②開(kāi)挖環(huán)管廊隧道的環(huán)形周?chē)翰捎铆h(huán)形開(kāi)挖裝置1的圓弧切刀14開(kāi)挖，圓弧切刀14在刀架11上在切刀傳動(dòng)桿12的帶動(dòng)下做往返運(yùn)動(dòng)，向前切入土體中，退后把切屑的土體帶出來(lái)，如此反復(fù)開(kāi)挖出隧道的環(huán)形周?chē)?，完成一個(gè)進(jìn)尺；③管片支護(hù)：環(huán)管廊隧道的環(huán)形周?chē)瓿梢粋€(gè)進(jìn)尺后，對(duì)環(huán)管廊隧道的內(nèi)壁進(jìn)行管片支護(hù)，管片支護(hù)閉合成環(huán)；④開(kāi)挖中間土體：支護(hù)管片閉合拼裝后，采用旋轉(zhuǎn)鉆頭將中間土體打碎，打碎的土體會(huì)落到傳送帶上運(yùn)出，完成中間土體的開(kāi)挖；⑤重復(fù)上述步驟，進(jìn)行沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖的下一個(gè)循環(huán)。

步驟③所述的支護(hù)管片為1/4圓弧管片，4片支護(hù)管片組成一個(gè)閉合環(huán)，管片之間由螺栓連接，支護(hù)管片連接后，通過(guò)管片的注漿孔完成管片后側(cè)注漿加固。

步驟②切屑出來(lái)的土體由擋泥推板退出，落到下側(cè)的傳送帶上并運(yùn)出。由傳送帶運(yùn)到裝置后側(cè)的電瓶車(chē)上，輸送到洞外。圓弧切刀和旋轉(zhuǎn)鉆頭的動(dòng)力都是由動(dòng)力控制系統(tǒng)3提供。隨著隧道的開(kāi)挖進(jìn)尺，下側(cè)鋪設(shè)軌道，沖擊式地下管廊隧道開(kāi)挖裝置在軌道上前行。