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专利名称：一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201910008511.0

专利申请（专利权）人：中铁工程装备集团有限公司
权利人地址：河南省郑州市经济技术开发区第六大街99号

专利发明（设计）人：闫永阵,陈昆鹏,石小伟,刘豪,李龙飞,侯志富,张国良,张树祺

专利摘要：本发明公开了一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，解决了现有技术中隧道内盾构机不易拆卸、重复利用率低的问题。本发明包括盾体和米字梁，盾体包括依次连接的前盾、前中盾、后中盾和尾盾，前盾包括前盾外壳，前盾外壳中设有前盾内分块，前盾内分块通过拉板拉块连接机构与前盾外壳相连接；前中盾包括前中盾外壳，前中盾外壳内设有前中盾内分块，前中盾内分块通过拉板拉块连接机构与前中盾外壳相连接；后中盾包括后中盾外壳，后中盾外壳内设有后中盾内分块，后中盾内分块通过拉板拉块连接机构与后中盾外壳相连接。本发明能够极大的节省施工的经济与时间成本，减小对地面环境的影响，同时提高洞内拆机的安全性，具有较高的推广价值。

主权利要求：
1.一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，包括盾体和米字梁（36），米字梁设置在盾体内部，所述盾体包括依次连接的前盾（30）、前中盾（32）、后中盾（34）和尾盾（37），其特征在于：所述前盾（30）包括前盾外壳（6），前盾外壳（6）中设有若干个相互连接的前盾内分块，前盾内分块通过拉板拉块连接机构（31）与前盾外壳（6）相连接；所述前中盾（32）包括前中盾外壳（9），前中盾外壳（9）内设有若干个相互相连接的前中盾内分块，前中盾内分块通过拉板拉块连接机构（31）与前中盾外壳（9）相连接；所述后中盾（34）包括后中盾外壳（17），后中盾外壳（17）内设有若干个相互相连接的后中盾内分块，后中盾内分块通过拉板拉块连接机构（31）与后中盾外壳（17）相连接；
所述米字梁（36）包括第一侧边梁（27）和第二侧边梁（26），第一侧边梁（27）通过中间连接梁（25）与第二侧边梁（26）相连接，第一侧边梁（27）和第二侧边梁（26）分别与中盾内分块相连接；
所述前盾（30）的内部设有超强注浆管（44），超强注浆管（44）的前端设有注浆接管（43），超强注浆管（44）的后部设有阀门（45），注浆接管（43）穿过前盾内分块和前盾外壳（6），且注浆接管（43）的外端面与前盾外壳（6）的外壁齐平。
2.根据权利要求1所述的可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，其特征在于：所述前盾内分块包括依次连接的第一前盾内块（1）、第二前盾内块（2）、第三前盾内块（3）、第四前盾内块（4）和第五前盾内块（5），第一前盾内块（1）、第二前盾内块（2）、第三前盾内块（3）、第四前盾内块（4）和第五前盾内块（5）连接成圆柱筒形内盾，圆柱筒形内盾与前盾外壳（6）相配合。
3.根据权利要求2所述的可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，其特征在于：所述前盾内分块的两侧均设有法兰（7），相邻两个前盾内分块通过穿过法兰（7）的螺栓（8）相连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，其特征在于：所述前中盾内分块包括第一前中盾内块（10）、第二前中盾内块（11）、第三前中盾内块（12）、第四前中盾内块（13）和第五前中盾内块（14），第一前中盾内块（10）、第二前中盾内块（11）、第三前中盾内块（12）、第四前中盾内块（13）和第五前中盾内块（14）连接成圆柱筒形内盾，圆柱筒形内盾与前中盾外壳（9）相配合，相邻两个前中盾内分块通过螺栓连接。
5.根据权利要求4所述的可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，其特征在于：所述后中盾内分块包括第一后中盾内块（18）、第二后中盾内块（19）、第三后中盾内块（20）、第四后中盾内块（21）和第五后中盾内块（22），第一后中盾内块（18）、第二后中盾内块（19）、第三后中盾内块（20）、第四后中盾内块（21）和第五后中盾内块（22）连接成圆柱筒形内盾，圆柱筒形内盾与后中盾外壳（17）相配合，相邻两个后中盾内分块通过螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，其特征在于：所述前盾内分块通过沿周向设置的两列拉板拉块连接机构（31）与前盾外壳（6）相连接，前中盾内分块通过沿周向设置的一列拉板拉块连接机构（31）与前中盾外壳（9）相连接，后中盾内分块通过沿周向设置的一列拉板拉块连接机构（31）与后中盾外壳（17）相连接。
7.根据权利要求1或6所述的可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，其特征在于：所述拉板拉块连接机构（31）包括拉板（38）和拉块（39），拉板（38）通过固定螺栓（40）与拉块（39）相连接，拉板（38）固定设置在前盾内分块内壁、前中盾内分块内壁和后中盾内分块内壁上，拉块（39）对应设置在前盾外壳（6）、前中盾外壳（9）和后中盾外壳（17）上。
8.根据权利要求7所述的可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，其特征在于：所述前盾（30）的前端设有切口环（41），切口环（41）分别与前盾内分块和前盾外壳（6）固定连接。 说明书 : 一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统技术领域[0001] 本发明涉及隧道掘进技术领域，特别是指一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统。背景技术[0002] 随着社会的进步，地面可利用空间越来越少，采用盾构机来开发地下空间已经成为城市建设的主流，适用于不同工况的盾构机也越来越多。[0003] 采用盾构法施工时一般需要在盾构的始发和接收端设置工作井（竖井），始发竖井用于盾构机的组装、调试、物料运输及人员通道，接收竖井则用于盾构机的解体、维修保养，或为盾构机的继续推进及折返施工做准备。目前采用盾构法施工多数还是通过接收竖井对盾构机进行整体吊装或分体吊装，但是当遇到地面空间有限，盾构机到站后无法设置供盾构机解体大小的竖井时，盾构机只能进行洞内破坏性拆除，拆除后的盾构机将不能再重复利用，造成了极大的经济损失，而且洞内破坏性拆除的难度较大，需要大量的人力物力，安全系数较低。[0004] 因此，如果能设计一种洞内可拆式的盾构机，为盾构机的洞内拆除提供一种优越的方法，这是一个值得研究的问题。发明内容[0005] 针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，解决了现有技术中隧道内盾构机不易拆卸、重复利用率低的问题。[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，包括盾体和米字梁，米字梁设置在盾体内部，所述盾体包括依次连接的前盾、前中盾、后中盾和尾盾，所述前盾包括前盾外壳，前盾外壳中设有若干个相互相连接的前盾内分块，前盾内分块通过拉板拉块连接机构与前盾外壳相连接；所述前中盾包括前中盾外壳，前中盾外壳内设有若干个相互相连接的前中盾内分块，前中盾内分块通过拉板拉块连接机构与前中盾外壳相连接；所述后中盾包括后中盾外壳，后中盾外壳内设有若干个相互相连接的后中盾内分块，后中盾内分块通过拉板拉块连接机构与后中盾外壳相连接；。[0007] 所述前盾内分块包括依次连接的第一前盾内块、第二前盾内块、第三前盾内块、第四前盾内块和第五前盾内块，第一前盾内块、第二前盾内块、第三前盾内块、第四前盾内块和第五前盾内块连接成圆柱筒形内盾，圆柱筒形内盾与前盾外壳相配合。[0008] 所述前盾内分块的两侧均设有法兰，相邻两个前盾内分块通过穿过法兰的螺栓相连接。[0009] 所述前中盾内分块包括第一前中盾内块、第二前中盾内块、第三前中盾内块、第四前中盾内块和第五前中盾内块，第一前中盾内块、第二前中盾内块、第三前中盾内块、第四前中盾内块和第五前中盾内块连接成圆柱筒形内盾，圆柱筒形内盾与前中盾外壳相配合，相邻两个前中盾内分块通过螺栓连接。[0010] 所述后中盾内分块包括第一后中盾内块、第二后中盾内块、第三后中盾内块、第四后中盾内块和第五后中盾内块，第一后中盾内块、第二后中盾内块、第三后中盾内块、第四后中盾内块和第五后中盾内块连接成圆柱筒形内盾，圆柱筒形内盾与后中盾外壳相配合，相邻两个后中盾内分块通过螺栓连接。[0011] 所述米字梁包括第一侧边梁和第二侧边梁，第一侧边梁通过中间连接梁与第二侧边梁相连接，第一侧边梁和第二侧边梁分别与中盾内分块相连接。[0012] 所述前盾内分块通过沿周向设置的两列拉板拉块连接机构与前盾外壳相连接，前中盾内分块通过沿周向设置的一列拉板拉块连接机构与前中盾外壳相连接，后中盾内分块通过沿周向设置的一列拉板拉块连接机构与后中盾外壳相连接。[0013] 所述拉板拉块连接机构包括拉板和拉块，拉板通过固定螺栓与拉块相连接，拉板固定设置在前盾内分块内壁、前中盾内分块内壁和后中盾内分块内壁上，拉块对应设置在前盾外壳、前中盾外壳和后中盾外壳上。[0014] 所述前盾的内部设有超强注浆管，超强注浆管的前端设有注浆接管，超强注浆管的后部设有阀门，注浆接管穿过前盾内分块和前盾外壳，且注浆接管的外端面与前盾外壳的外壁齐平。[0015] 所述前盾的前端设有切口环，切口环分别与前盾内分块和前盾外壳固定连接。[0016] 本发明采用拉板拉块连接机构将前盾外壳与前盾内分块连接，采用拉板拉块连接机构将前中盾外壳与前中盾内分块连接，采用拉板拉块连接机构将后中盾外壳与后中盾内块连接，采用焊接方式将前盾外壳与前中盾外壳连接和后中盾外壳与尾盾连接，采用法兰及螺栓连接将米字梁各块连接，保证盾构机能正常施工的情况下，在盾构机到达拆解位置后，可以通过拆除前盾拉板拉块连接机构、前中盾拉板拉块连接机构、后中盾拉板拉块连接机构螺栓将盾体内层壳体与外层壳体分离，通过拆除米字梁各块之间楔形法兰连接螺栓连接的方法将米字梁拆除。主机通过设置合适的吊点可以将前盾内分块、前中盾内分块及后中盾内分块依次拆除，将前盾外壳、前中盾外壳、后中盾外壳及尾盾留在隧道内部起到地层支护的作用，之后将拆除的内块与新制的外壳重新进行组装，供下一个隧道施工使用，大大提高装置的利用率，本发明能够极大的节省施工的经济与时间成本，减小对地面环境的影响，同时提高洞内拆机的安全性，具有较高的推广价值。附图说明[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0018] 图1为本发明整体内部结构示意图。[0019] 图2为本发明前盾内部结构示意图。[0020] 图3为本发明前中盾内部结构示意图。[0021] 图4为本发明后中盾内部结构示意图。[0022] 图5为前盾、前中盾、后中盾和尾盾连接结构示意图。[0023] 图6为拉板拉块连接机构示意图。[0024] 图7为超强注浆管安装示意图。具体实施方式[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0026] 实施例1，如图1?4所示，一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，包括盾体和米字梁36，米字梁设置在盾体内部。所述盾体包括依次连接的前盾30、前中盾32、后中盾34和尾盾37，前中盾32和后中盾34之间设有盾尾刷。所述前盾30包括前盾外壳6，前盾外壳6中设有若干个相互相连接的前盾内分块，前盾内分块通过拉板拉块连接机构31与前盾外壳6相连接，通过拆装拉板拉块连接机构31实现前盾内分块与前盾外壳6的分离和固定，便于拆装。所述前中盾32包括前中盾外壳9，前中盾外壳9内设有若干个相互相连接的前中盾内分块，前中盾内分块通过拉板拉块连接机构31与前中盾外壳9相连接，通过拆装拉板拉块连接机构31实现前中盾内分块与前中盾外壳9的分离和固定，便于拆装。所述后中盾34包括后中盾外壳17，后中盾外壳17内设有若干个相互相连接的后中盾内分块，后中盾内分块通过拉板拉块连接机构31与后中盾外壳17相连接，通过拆装拉板拉块连接机构31实现后中盾内分块与后中盾外壳17，的分离和固定，便于拆装。所述前中盾外壳前端与前盾外壳焊接、前中盾外壳与后中盾外壳配合，保证设备掘进过程中的结构强度和密封性。分块设计实现盾构机到站后在隧道对壳体内部各机电液部件以及内层壳体进行安全有效的拆除，外层壳体在隧道内解体时留在地层内作为地层支护，提供与地层隔离的环境，保证拆机工作安全。本发明实现了内层壳体可以循环利用，同时减少了接收竖井的建设，能够极大的节省施工的经济与时间成本，减小对地面环境的影响。[0027] 实施例2，如图2?4所示，一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，所述前盾内分块包括依次连接的第一前盾内块1、第二前盾内块2、第三前盾内块3、第四前盾内块4和第五前盾内块5，第一前盾内块1、第二前盾内块2、第三前盾内块3、第四前盾内块4和第五前盾内块5连接成圆柱筒形内盾，圆柱筒形内盾与前盾外壳6相配合，即紧贴在前盾外壳6内壁上。所述前盾内分块的两侧均设有法兰7，相邻两个前盾内分块通过穿过法兰7的螺栓8相连接，实现分块组合设计，便于拆装。前盾内分块通过法兰7和螺栓8连接，组成环形整体，环形整体通过拉板拉块连接机构31与前盾外壳6组合一体，保证设备掘进过程中的结构强度。[0028] 进一步，所述前中盾内分块包括第一前中盾内块10、第二前中盾内块11、第三前中盾内块12、第四前中盾内块13和第五前中盾内块14，前中盾内分块的各圆心角度可以相同也就可以不同，第一前中盾内块10、第二前中盾内块11、第三前中盾内块12、第四前中盾内块13和第五前中盾内块14连接成圆柱筒形内盾，圆柱筒形内盾与前中盾外壳9相配合，前中盾内分块的两侧均设有法兰，相邻两个前中盾内分块通过穿过法兰的螺栓连接，组成环形整体，环形整体通过拉板拉块连接机构31与前中盾外壳9组合一体，保证设备掘进过程中的结构强度。[0029] 进一步，所述后中盾内分块包括第一后中盾内块18、第二后中盾内块19、第三后中盾内块20、第四后中盾内块21和第五后中盾内块22，后中盾内分块与前中盾内分块相对应，第一后中盾内块18、第二后中盾内块19、第三后中盾内块20、第四后中盾内块21和第五后中盾内块22连接成圆柱筒形内盾，圆柱筒形内盾与后中盾外壳17相配合，相邻两个后中盾内分块通过螺栓连接，组成环形整体，环形整体通过拉板拉块连接机构31与后中盾外壳17组合一体，保证设备掘进过程中的结构强度。主推推进油缸的推力作用在后中盾内分块的隔板上，铰接油缸的推力作用在前中盾内分块上，因此当盾构机在掘进时，推进油缸及铰接油缸的推力沿后中盾内分块和前中盾内分块进行传递，油缸推力不直接作用在外层壳体上。[0030] 其他结构与实施例1相同。[0031] 实施例3，如图5?7所示，一种可在隧道内拆卸的双层盾壳盾体系统，所述米字梁36包括第一侧边梁27和第二侧边梁26，第一侧边梁27通过中间连接梁25与第二侧边梁26相连接，第一侧边梁27和第二侧边梁26分别与中盾内分块相连接，起到支撑与固定作用。所述前盾内分块通过沿周向设置的两列拉板拉块连接机构31与前盾外壳6相连接，两列拉板拉块连接机构31分别呈环形设置在前盾的前后两端。前中盾内分块通过沿周向设置的一列拉板拉块连接机构31与前中盾外壳9相连接，该列拉板拉块连接机构31呈环形设置在前中盾上，后中盾内分块通过沿周向设置的一列拉板拉块连接机构31与后中盾外壳17相连接，该列拉板拉块连接机构31呈环形设置在后中盾上。[0032] 进一步，所述拉板拉块连接机构31包括拉板38和拉块39，拉板38通过固定螺栓40与拉块39相连接，拉板38固定设置在前盾内分块内壁、前中盾内分块内壁和后中盾内分块内壁上，拉块39对应设置在前盾外壳6、前中盾外壳9和后中盾外壳17上。拉板38通过焊接的方式固定在内块的内壁上，拉块39通过焊接的方式固定在外壳上，拉板38与拉块39之间通过螺栓固定40拉紧。前盾上的拉块沿盾构机轴线方向共两排，每一排包含八个拉块；所述的前中盾上的拉块为单排布置，每排包含十个拉块；所述的后中盾拉块为单排布置，每排包含十个拉块；前盾外壳6、前中盾外壳9、后中盾外壳17及尾盾37均是通过拉板拉块连接机构来抵抗地层对其的摩擦作用力。[0033] 进一步，所述前盾30的内部设有超强注浆管44，超强注浆管44的前端设有注浆接管43，超强注浆管44的后部设有阀门45，阀门45可采用球阀，注浆接管43穿过前盾内分块和前盾外壳6，且注浆接管43的外端面与前盾外壳6的外壁齐平。注浆接管43通过焊接的形式与前盾外壳6连接在一起，穿过前盾内分块上的通孔与超强注浆管44通过螺纹连接在一起，前盾内分块上的通孔的孔径大于注浆接管43的外径，便于拆装。超强注浆管44通过法兰与球阀连接；盾构机正常掘进时，前盾注浆系统是通过关闭球阀隔离盾构机内部与外界地层的联通；盾构机达加固区域时，前盾注浆系统与超前钻机连通后，通过打开球阀，利用超前钻机对地层注浆，即对地层加固情况进行检查及补强。所述前盾30的前端设有切口环41，切口环41分别与前盾内分块和前盾外壳6固定连接，降低了各拉块拉板连接装置处的剪力。[0034] 本发明采用的双层盾壳系统，外壳留在隧道内部保证了拆除内块时的安全性，通过合理的分块保证了洞内拆除的可实施性，降低了经济成本。[0035] 其他结构与实施例2相同。[0036] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：河南

专利申请日期：2019-01-04

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN109538223B