專利名稱：爆破式盾構(gòu)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及一種用于隧道暗挖施工的爆 破式盾構(gòu)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，在鐵路、公路、地鐵、鉆山等隧道工程施工作業(yè)中，盾構(gòu)機(jī)是一種常見(jiàn)的隧道 掘進(jìn)的專用工程機(jī)械。盾構(gòu)機(jī)用于隧道暗挖施工作業(yè)，其主要功能是通過(guò)土體開(kāi)挖、土碴排 運(yùn)、整機(jī)推進(jìn)和管片安裝等完成隧道的成型挖掘?，F(xiàn)有的盾構(gòu)機(jī)包括圓筒形的殼體，殼體前 部設(shè)置有切削裝置，切削裝置包括圓形刀盤，在刀盤上固定連接有若干把切削刀，切削刀刀 頭通常采用超硬合金材料制成，切削刀位于同一徑向平面內(nèi)，在隧道挖掘過(guò)程中，切削刀隨 刀盤旋轉(zhuǎn)掘進(jìn)，隧道內(nèi)被挖掘出的泥土及巖屑等雜物通過(guò)螺旋輸送機(jī)排出，從而實(shí)現(xiàn)隧道 的掘進(jìn)作業(yè)。但現(xiàn)有的盾構(gòu)機(jī)也存在有一些不足之處1、現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度較慢、切削效率低，通常在土層中挖掘直徑1米 15米 大小隧道的掘進(jìn)速度為每分鐘8厘米左右，而遇到硬質(zhì)巖石時(shí)其掘進(jìn)速度就更加緩慢，導(dǎo) 致施工工期較長(zhǎng)，施工作業(yè)量較大。2、現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)的切削刀刀頭通常采用超硬合金材料制成，導(dǎo)致設(shè)備成本較高；并 且，在掘進(jìn)切削過(guò)程中，切削刀受力大，刀頭容易磨損，需要根據(jù)刀頭的磨損情況而進(jìn)行更 換和維修，如更換刀頭，檢修軸承等，從而增加了設(shè)備的維護(hù)成本及人工成本。3、同時(shí)，在施工作業(yè)時(shí)，由于現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)的主軸承承受的壓力和扭矩較大，因此主 軸承容易受損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備整體報(bào)廢，使用壽命較短。4、由于受到切屑方式的限制，現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)所挖掘隧道的橫斷面通常為圓形，不適 于特殊橫斷面形狀的隧道挖掘作業(yè)。有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)人基于從事相關(guān)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè) 知識(shí)，積極加以改進(jìn)和創(chuàng)新，以期實(shí)現(xiàn)一種能夠提高挖掘效率、大幅度降低成本、延長(zhǎng)使用 壽命且適于各類不同橫斷面形狀隧道挖掘作業(yè)的爆破式盾構(gòu)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高挖掘效率、可大幅度降低成本、延長(zhǎng)使用壽命 且適于各類不同橫斷面形狀隧道挖掘作業(yè)的爆破式盾構(gòu)機(jī)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種爆破式盾構(gòu)機(jī)，包括中空的鋼制殼體，所述中空 的鋼制殼體通過(guò)第一隔板和第二隔板沿軸向依次分隔為掘進(jìn)艙、承壓艙及服務(wù)艙，所述爆 破式盾構(gòu)機(jī)還包括多個(gè)彈藥發(fā)射裝置，所述彈藥發(fā)射裝置設(shè)于所述的承壓艙內(nèi)，所述彈藥 發(fā)射裝置的發(fā)射口穿過(guò)所述掘進(jìn)艙與所述承壓艙之間的第一隔板朝向隧道挖掘面設(shè)置，所 述彈藥發(fā)射裝置經(jīng)由所述發(fā)射口向隧道挖掘面發(fā)射填裝有預(yù)定炸藥量的爆破彈；螺旋輸送 機(jī)，用于排出隧道內(nèi)被挖掘出的泥土及巖屑，所述螺旋輸送機(jī)的輸入口設(shè)于所述掘進(jìn)艙的 底部，所述螺旋輸送機(jī)的輸出口延伸至所述服務(wù)艙；管片拼裝機(jī)，安裝于所述服務(wù)艙內(nèi)；推進(jìn)液壓缸，安裝于所述承壓艙與所述服務(wù)艙之間的第二隔板上，用于推進(jìn)所述殼體。如上所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其中，所述彈藥發(fā)射裝置為機(jī)炮，所述機(jī)炮包括炮彈填 裝機(jī)構(gòu)和炮管，所述炮管延伸至所述掘進(jìn)艙內(nèi)，且所述炮管的炮口朝向所述隧道挖掘面，多 個(gè)所述炮口在所述殼體的同一徑向平面上均勻分布，機(jī)炮的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況的需要酌 情增減。如上所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其中，所述機(jī)炮為榴彈發(fā)射炮或破甲彈發(fā)射炮。如上所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其中，所述炮管的直徑為20mm 50mm。如上所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其中，在所述掘進(jìn)艙與所述承壓艙內(nèi)填充有高壓氣體。如上所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其中，所述第一隔板為鋼質(zhì)隔板。如上所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其中，在所述掘進(jìn)艙的前端設(shè)有格板。如上所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其中，所述殼體的橫截面根據(jù)隧道設(shè)計(jì)可為圓形或橢 圓形或長(zhǎng)方形等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明在盾構(gòu)機(jī)殼體朝向隧道挖掘面的一側(cè)設(shè)置彈藥發(fā)射裝置，通過(guò)彈藥發(fā)射 裝置向隧道挖掘面發(fā)射具有預(yù)定炸藥量的爆破彈，達(dá)到爆破挖掘面及掘進(jìn)隧道的作用。與 現(xiàn)有技術(shù)中采用旋轉(zhuǎn)切削刀相比，本發(fā)明具有挖掘效率高優(yōu)點(diǎn)。2、并且，本發(fā)明無(wú)需設(shè)置軸承和刀盤動(dòng)力系統(tǒng)，因此既可減輕盾構(gòu)機(jī)的重量又可 降低設(shè)備成本、降低維護(hù)成本、延長(zhǎng)使用壽命。3、本發(fā)明可根據(jù)隧道挖掘面的形狀選用不同形狀的殼體，并且可根據(jù)隧道挖掘面 土制強(qiáng)度選擇裝配不同類型的彈藥發(fā)射裝置及爆破彈，以適于各種隧道挖掘作業(yè)，具有適 用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。


以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，圖1為本發(fā)明爆破式盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明爆破式盾構(gòu)機(jī)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明100-殼體；200-隧道挖掘面；1-掘進(jìn)艙；2_承壓艙；3_服務(wù)艙；4_第一隔板；5_第 二隔板；6-彈藥發(fā)射裝置(機(jī)炮)；61-炮彈填裝機(jī)構(gòu)；62-炮管；7-螺旋輸送機(jī)；71-輸入 口 ；72-輸出口 ；8-管片拼裝機(jī)；9-推進(jìn)液壓缸；10-格板；11-運(yùn)輸小車。
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照

本發(fā) 明的具體實(shí)施方式
。請(qǐng)參考圖1、圖2，分別為本發(fā)明爆破式盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖以及側(cè)視結(jié)構(gòu)示意 圖。如圖所示，本發(fā)明的爆破式盾構(gòu)機(jī)，用于隧道的挖掘作業(yè)，該爆破式盾構(gòu)機(jī)包括中空的 鋼制殼體100，以及螺旋輸送機(jī)7、管片拼裝機(jī)8和推進(jìn)液壓缸9，所述中空的鋼制殼體100 通過(guò)第一隔板4和第二隔板5沿軸向依次分隔為掘進(jìn)艙1、承壓艙2及服務(wù)艙3。所述爆破 式盾構(gòu)機(jī)還包括多個(gè)彈藥發(fā)射裝置6，所述彈藥發(fā)射裝置6設(shè)于所述的承壓艙2內(nèi)，所述彈藥發(fā)射裝置6的發(fā)射口穿過(guò)所述掘進(jìn)艙1與所述承壓艙2之間的第一隔板4并朝向隧道 挖掘面200設(shè)置，通過(guò)彈藥發(fā)射裝置6的發(fā)射口將填裝有預(yù)定炸藥量的爆破彈發(fā)射至隧道 挖掘面200，從而起到爆破隧道挖掘面的作用，以達(dá)到隧道開(kāi)掘的目的。其中，爆破彈的預(yù)定 炸藥量和彈頭作用類型可根據(jù)隧道挖掘面的面積、土石堅(jiān)硬度以及彈藥發(fā)射裝置數(shù)量等因 素通過(guò)有限次的實(shí)驗(yàn)獲得，從而達(dá)到既能控制爆破強(qiáng)度又能實(shí)現(xiàn)有效爆破作業(yè)的目的。另 外，在本發(fā)明中如圖1所示，所述螺旋輸送機(jī)7的輸入口 71設(shè)于所述掘進(jìn)艙1的底部，用于 使被挖掘出的泥土及巖屑等雜物送入至螺旋輸送機(jī)7，所述螺旋輸送機(jī)7的輸出口 72延伸 至所述服務(wù)艙1，再將泥土及巖屑等雜物傾倒至運(yùn)輸小車11并排至隧道之外。所述螺旋輸 送機(jī)7為已有技術(shù)，用于排出隧道內(nèi)被挖掘出的泥土及巖屑等雜物，在此不再詳細(xì)描述。所 述管片拼裝機(jī)8，安裝于所述服務(wù)艙3內(nèi)；所述推進(jìn)液壓缸9，安裝于所述承壓艙2與所述服 務(wù)艙3之間的第二隔板5上，用于推進(jìn)所述殼體100。其中，管片拼裝機(jī)8及推進(jìn)液壓缸9 均為已有技術(shù)，在此不再詳細(xì)描述。本發(fā)明在盾構(gòu)機(jī)殼體朝向隧道挖掘面的一側(cè)設(shè)置彈藥 發(fā)射裝置，以達(dá)到爆破挖掘面及掘進(jìn)隧道的功效，與現(xiàn)有技術(shù)中采用旋轉(zhuǎn)式切削刀相比，本 發(fā)明具有挖掘效率高的優(yōu)點(diǎn)，并且，本發(fā)明無(wú)需更換切削刀及檢修主軸承，還具有生產(chǎn)及維 護(hù)成本低、延長(zhǎng)使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述彈藥發(fā)射裝置為機(jī)炮6，所述機(jī)炮6包括炮彈填裝機(jī) 構(gòu)61和炮管62，所述炮管62延伸至所述掘進(jìn)艙1內(nèi)，且所述炮管62的炮口朝向所述隧道 挖掘面200，所述炮口在所述殼體100的同一徑向平面上均勻分布，這樣在操作時(shí)可瞄準(zhǔn)并 控制多個(gè)機(jī)炮同時(shí)且連續(xù)地向挖掘面的不同區(qū)域發(fā)射爆破彈，從而進(jìn)一步提高了爆破的強(qiáng) 度及精度。本發(fā)明中所述機(jī)炮的填裝、發(fā)射等結(jié)構(gòu)及工作原理為已有技術(shù)，在此不再詳細(xì)描 述。進(jìn)一步的，所述機(jī)炮6為榴彈發(fā)射炮，可采用筒式發(fā)射器和桿式發(fā)射器向隧道挖 掘面發(fā)射預(yù)定彈藥量的榴彈。或者，所述機(jī)炮6為破甲彈發(fā)射炮，以向隧道挖掘面發(fā)射預(yù)定 彈藥量的破甲彈，從而達(dá)到爆破隧道挖掘面的作用。其中，榴彈發(fā)射炮、破甲彈發(fā)射炮及其 所使用的炮彈的具體結(jié)構(gòu)及工作原理均為已有技術(shù)，在此不再詳細(xì)描述。但本發(fā)明也不限 于此，本發(fā)明也采用其它公知的手動(dòng)、半自動(dòng)或自動(dòng)彈藥發(fā)射裝置，只要能夠起到向隧道挖 掘面發(fā)射爆破彈，達(dá)到利用炸藥的高效能量破碎巖石的功效即可。機(jī)炮的彈膛是采用滑膛 還是線膛，可根據(jù)所用具體炮彈類型而定，同時(shí)，所述機(jī)炮也可以替換為等同功能的現(xiàn)有的 炸藥爆破(爆轟)碎巖機(jī)械裝置，并采用等同功能的爆破碎巖彈藥。進(jìn)一步的，所述炮管的直徑為20mm 50mm，以滿足對(duì)挖掘面的爆破強(qiáng)度要求。但 本發(fā)明也不限于此，炮管的直徑的大小可根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的炮彈藥量而決定。進(jìn)一步的，在所述掘進(jìn)艙1與所述承壓艙2內(nèi)填充有高壓氣體，以平衡地層壓力， 從而保證盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)作業(yè)。進(jìn)一步的，所述第一隔板4為鋼質(zhì)隔板，從而有效保證掘進(jìn)艙1與承壓艙2的密封 性，避免由于爆破的沖擊波對(duì)承壓艙2及服務(wù)艙3造成損害。進(jìn)一步的，在所述掘進(jìn)艙1的前端設(shè)有格板10，格板10在軟土地層時(shí)可直接推入 挖掘面土層，對(duì)土層進(jìn)行分隔，起到支護(hù)的作用，然后再進(jìn)行掘進(jìn)爆破作業(yè)。進(jìn)一步的，所述殼體的橫截面為圓形或橢圓形或長(zhǎng)方形或其他適宜的形狀，從而 能夠適應(yīng)不同形狀的隧道橫斷面作業(yè)需求。
本發(fā)明的爆破式盾構(gòu)機(jī)在使用時(shí)，首先，操作推進(jìn)液壓缸9，使得盾構(gòu)機(jī)殼體1朝 向隧道挖掘面方向推進(jìn)；然后，向掘進(jìn)艙1與承壓艙2內(nèi)填充有高壓氣體以平衡地層壓力； 隨后，根據(jù)不同地層選擇相應(yīng)的機(jī)炮6和炮彈，對(duì)隧道挖掘面地層的泥土和巖石進(jìn)行連續(xù) 地有選擇性地轟擊爆破，使泥土和巖屑不斷崩落，以達(dá)到爆破式掘進(jìn)的功效；崩落的泥土和 巖屑通過(guò)螺旋輸送機(jī)7的輸入口 71進(jìn)入螺旋輸送機(jī)7，再排出至承壓艙3，由等候在此的 運(yùn)輸小車11或傳送帶輸送出隧道，如此經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的掘進(jìn)，便可形成一條完整的隧道道 洞。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不但能夠提高挖掘效率，而且無(wú)需設(shè)置軸承和刀盤動(dòng)力 系統(tǒng)，因此可減輕盾構(gòu)機(jī)的重量并降低設(shè)備成本、降低維護(hù)成本、延長(zhǎng)使用壽命。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均 應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種爆破式盾構(gòu)機(jī)，包括中空的鋼制殼體，其特征在于，所述殼體通過(guò)第一隔板和第 二隔板沿軸向依次分隔為掘進(jìn)艙、承壓艙及服務(wù)艙，所述爆破式盾構(gòu)機(jī)還包括多個(gè)彈藥發(fā)射裝置，所述彈藥發(fā)射裝置設(shè)于所述的承壓艙內(nèi)，所述彈藥發(fā)射裝置的發(fā) 射口穿過(guò)所述掘進(jìn)艙與所述承壓艙之間的第一隔板朝向隧道挖掘面設(shè)置，所述彈藥發(fā)射裝 置經(jīng)由所述發(fā)射口向隧道挖掘面發(fā)射填裝有預(yù)定炸藥量的爆破彈；螺旋輸送機(jī)，用于排出隧道內(nèi)被挖掘出的泥土及巖屑，所述螺旋輸送機(jī)的輸入口設(shè)于 所述掘進(jìn)艙的底部，所述螺旋輸送機(jī)的輸出口延伸至所述服務(wù)艙；管片拼裝機(jī)，安裝于所述服務(wù)艙內(nèi)；推進(jìn)液壓缸，安裝于所述承壓艙與所述服務(wù)艙之間的第二隔板上，用于推進(jìn)所述殼體。
2.如權(quán)利要求1所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述彈藥發(fā)射裝置為機(jī)炮，所述機(jī) 炮包括炮彈填裝機(jī)構(gòu)和炮管，所述炮管延伸至所述掘進(jìn)艙內(nèi)，且所述炮管的炮口朝向所述 隧道挖掘面，多個(gè)所述炮口在所述殼體的同一徑向平面上均勻分布。
3.如權(quán)利要求2所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述機(jī)炮為榴彈發(fā)射炮。
4.如權(quán)利要求2所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述機(jī)炮為破甲彈發(fā)射炮。
5.如權(quán)利要求2所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述炮管的直徑為20mm 50mm。
6.如權(quán)利要求1所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，在所述掘進(jìn)艙與所述承壓艙內(nèi)填 充有高壓氣體。
7.如權(quán)利要求1所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述第一隔板為鋼質(zhì)隔板。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，在所述掘進(jìn)艙的前端 設(shè)有格板。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的爆破式盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述鋼制殼體的橫截 面為圓形或橢圓形或長(zhǎng)方形。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種爆破式盾構(gòu)機(jī)，包括中空的鋼制殼體，該殼體通過(guò)第一隔板和第二隔板沿軸向依次分隔為掘進(jìn)艙、承壓艙及服務(wù)艙，還包括多個(gè)彈藥發(fā)射裝置，所述彈藥發(fā)射裝置設(shè)于所述的承壓艙內(nèi)，所述彈藥發(fā)射裝置的發(fā)射口穿過(guò)所述掘進(jìn)艙與所述承壓艙之間的第一隔板朝向隧道挖掘面設(shè)置，所述彈藥發(fā)射裝置經(jīng)由所述發(fā)射口向隧道挖掘面發(fā)射填裝有預(yù)定炸藥量的爆破彈；螺旋輸送機(jī)，所述螺旋輸送機(jī)的輸入口設(shè)于所述掘進(jìn)艙的底部，所述螺旋輸送機(jī)的輸出口延伸至所述服務(wù)艙；管片拼裝機(jī)，安裝于所述服務(wù)艙內(nèi)；推進(jìn)液壓缸，安裝于所述承壓艙與所述服務(wù)艙之間的第二隔板上。本發(fā)明具有挖掘效率高、生產(chǎn)及維護(hù)成本低、使用壽命長(zhǎng)、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21D9/06GK102146795SQ20111004539
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者聞建明 申請(qǐng)人:聞建明