部分断面隧道掘进机

高度灵活的经济型隧道掘进技术

地质状况 软土 非均质地层 岩石
(最大至 80 兆帕)
直径
2–12米

部分断面隧道掘进机的应用

海瑞克制造的部分断面隧道掘进设备是一种经济型解决方案,适用于含极少量或不含地下水的均质和几乎稳定的地层。由于设计特别简单,可以很容易地对这种掘进技术加以改装,以适应地质条件变化,既可用于疏松土壤,也可用于坚硬岩石。

一台机器,两种挖掘工艺

海瑞克部分断面隧道掘进设备可以采用两种不同的挖掘头进行土壤挖掘作业。对于松散的土壤,使用铲斗,这是经过千百次验证的优良挖掘工艺。根据具体的地质条件,多功能挖掘铲臂可装配挖掘铲、齿形铲斗或液压锤等挖掘工具。铣挖臂则适用于较为坚硬的岩石,即单轴抗压强度高达80MPa的岩石。不论采用哪种挖掘臂技术,挖掘工具磨损后都可快捷简便地更换。渣土经由皮带输送机或链板输送机运至后部的输送系统。由于需要进入隧道,部分断面隧道掘进设备的应用范围需在约2米以上。辅助额外的支护措施或注浆土体改良,本机型可以用于直径10米以上的隧道掘进,具有较好的成本效益。

功能原理

1
前倾型盾体

盾体的轮缘在拱顶部分向前延伸,可在非粘性土地质条件下减小休止角。

2
挖掘工具

使用液压铣挖头或挖掘铲——具体取决于地质条件。

3
盾体

保护人员与设备,使其与周围土层隔离。

4
铰接头

利用调向油缸,对部分断面隧道掘进设备实施精确调向和导航。

5
皮带输送机

将渣土输送到后配套输送系统。

6
顶管

从始发井被顶入,同时将推力从顶进架传递到设备。

7
渣土车

借助钢缆绞车,将渣土输送到始发井。

8
主驱动

为挖掘工具实现其所有功能提供必要的功力。

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盾体的轮缘在拱顶部分向前延伸,可在非粘性土地质条件下减小休止角。

使用液压铣挖头或挖掘铲——具体取决于地质条件。

保护人员与设备,使其与周围土层隔离。

利用调向油缸,对部分断面隧道掘进设备实施精确调向和导航。

将渣土输送到后配套输送系统。

从始发井被顶入,同时将推力从顶进架传递到设备。

借助钢缆绞车,将渣土输送到始发井。

为挖掘工具实现其所有功能提供必要的功力。

正面直击地质状况

部分断面隧道掘进机的一个优势是操作员的工作位置离敞开的掌子面仅有几米距离。这样,就可以精确地控制挖掘操作,对地层变化做出快速反应并采取必要的措施。譬如说,遇到漂石或其它障碍时,无须开挖另外的竖井,即可就地排除。由于可以直接目视地质状况,方向掌控也更加容易。在顶管操作中,使用位于机器前部的调向油缸和铰接头实施导向控制。对于大直径隧道掘进和管片衬砌,则与封闭式盾构机一样,利用主推进油缸进行导向控制。

功能设计

利用铣挖头或挖掘铲挖掘土壤。

采用机械式支护,例如在隧道拱顶处的延伸前倾型盾体或水平支撑平台。

皮带输送机或链板式输送机高效运走渣土。

盾体内、始发井反力架上(或顶管工程顶进架中)的液压推进油缸推动设备前进

顶管或管片衬砌

始终安全

部分断面隧道掘进设备属于敞开式隧道掘进机,没有配备用于掌子面压力平衡的封闭系统以平衡土压和水压。因此,设备采用各种机械工艺确保足够的支护,并防止地下水侵入机器。

几乎全部的部分断面隧道掘进设备均设计为前倾型。盾体边缘和前缘在拱顶部分向掘进方向前突出。如此修正周围土壤的休止角,确保渣土清理在控制范围之内。同时,顶层不会有土掉落,并可避免地面沉降。整个盾体前方截面也可以设计为所谓的支撑面板系统,整个截面分割为若干个支撑面板,每个均可单独向前延伸。在地质条件多变的情况下,这样就意味着可以连续地调整休止角。大直径机型也可安装一个或多个水平支撑平台,每个平台亦可调整休止角。这种敞开式隧道掘进机允许在不同的横向平台上同时安装和运行几个挖掘工具——提高挖掘速度。通常这种可液压延伸或具伸缩性的前档板尤其需要安装在拱顶位置。各个档板对掌子面形成机械支护,在挖掘过程中还可以部分收回。

对于部分含水的土壤,可以通过压缩空气闸系统向部分断面隧道掘进设备和隧道的某个部分供应压缩空气。这样可以阻止地下水的侵入。操作员工作位置设立在受保护的有压部分。由两个控制环路构成的压缩空气系统持续监测所需的压力水平,并在必要时进行相应的调整。

更多信息

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简便安全,直至贯通

在适用的地质条件下,本机型可以实现出色而稳定的掘进速度——投资性价比极高。因此,对于隧道施工,不论采用顶管工艺还是管片衬砌工艺,都是一种理想的解决方案。此外,利用扩径装置,还可以灵活地扩大部分断面隧道掘进设备的外径。基于这种特点,同一台设备可以成功地应用于直径各异的多个项目。

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Gerhard Goisser COO Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.
Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.

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Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.