取芯装置及盾构机

175 编辑：中冶有色技术网来源：中国铁建重工集团股份有限公司

2024-02-20 13:31:58

权利要求书： 1.一种取芯装置，其特征在于，包括支座、旋转驱动件和取芯钻机，所述支座用于安装在台车框架上，所述旋转驱动件安装在所述支座上，所述旋转驱动件的输出端连接所述取芯钻机，所述旋转驱动件的输出端可带动所述取芯钻机沿隧道的周向转动。

2.根据权利要求1所述的取芯装置，其特征在于，还包括移动平台，所述移动平台可滑动的安装在所述台车框架上，所述支座安装在所述移动平台上。

3.根据权利要求2所述的取芯装置，其特征在于，还包括第一驱动装置，所述第一驱动装置与所述移动平台相连接，用于驱动所述移动平台沿隧道的轴向移动。

4.根据权利要求3所述的取芯装置，其特征在于，所述第一驱动装置包括第一固定部与第一伸缩部，所述第一固定部与所述台车框架固定连接，所述第一伸缩部的第一端与所述第一固定部相连接，所述第一伸缩部的第二端可相对于所述第一伸缩部的第一端伸缩，且与所述移动平台相连接。

5.根据权利要求4所述的取芯装置，其特征在于，还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述移动平台相连接，用于驱动所述移动平台沿垂直于隧道的轴向移动。

6.根据权利要求5所述的取芯装置，其特征在于，所述第二驱动装置包括第二固定部与第二伸缩部，所述第二固定部与所述台车框架固定连接，所述第二伸缩部的第一端与所述第二固定部相连接，所述第二伸缩部的第二端可相对于所述第二伸缩部的第一端伸缩，且与所述移动平台相连接。

7.根据权利要求6所述的取芯装置，其特征在于，所述台车框架上设有滑轨，所述移动平台上设有滑槽，所述移动平台通过所述滑槽与所述滑轨可滑动连接。

8.根据权利要求7所述的取芯装置，其特征在于，所述滑轨包括沿所述隧道的轴向设置的第一滑轨以及沿垂直于所述隧道的轴向设置的第二滑轨，所述第二滑轨设有多个，多个所述第二滑轨沿所述隧道的轴向间隔设置。

9.根据权利要求8所述的取芯装置，其特征在于，所述旋转驱动件包括回转式电机和/或回转式减速机；所述第一驱动装置和第二驱动装置均为液压缸或气压缸中的任意一种。

10.一种盾构机，其特征在于，包括如权利要求1?9中任一所述的取芯装置。

说明书：取芯装置及盾构机技术领域[0001] 本申请涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种取芯装置及盾构机。背景技术[0002] 深部资源开发和地下空间利用是我国深地科学探索的重要方向之一，其中，隧道是进入深部地层的主要通道。盾构机是一种在钢壳的保护下，通过刀盘切削土地进行地下

隧道开挖和衬砌作业的隧道施工设备。盾构机具有施工速度快、安全性好、地面沉降小等优

点，在隧道施工中被广泛应用。

[0003] 使用盾构机在挖掘隧道时，可以在掘进的同时铺设支撑管片，同时在管片和未开挖围岩之间同步注浆，以控制地层变形，保护现有隧道、桥梁及周边环境。然而，注浆形态不

易控制，相关技术中同步注浆量一般由人工凭经验决定，人为因素较大，控制不当易引起盾

构隧道衬砌管片局部或整体形成错台、漂移、结构变形、开裂等破坏。因此，及时检测同步注

浆效果十分必要。

实用新型内容

[0004] 为了克服相关技术下的上述缺陷，本申请的目的在于提供一种取芯装置及盾构机，本申请的取芯装置能够获取管片与围岩之间填充的注浆浆液，从而有利于及时检测浆

液的同步注浆的效果，实时指导注浆作业。

[0005] 一方面，本申请提供一种取芯装置，包括支座、旋转驱动件和取芯钻机，所述支座用于安装在台车框架上，所述旋转驱动件安装在所述支座上，所述旋转驱动件的输出端连

接所述取芯钻机，所述旋转驱动件的输出端可带动所述取芯钻机沿隧道的周向转动。

[0006] 如上所述的取芯装置，可选地，还包括移动平台，所述移动平台可滑动的安装在所述台车框架上，所述支座安装在所述移动平台上。

[0007] 如上所述的取芯装置，可选地，还包括第一驱动装置，所述第一驱动装置与所述移动平台相连接，用于驱动所述移动平台沿隧道的轴向移动。

[0008] 如上所述的取芯装置，可选地，所述第一驱动装置包括第一固定部与第一伸缩部，所述第一固定部与所述台车框架固定连接，所述第一伸缩部的第一端与所述第一固定部相

连接，所述第一伸缩部的第二端可相对于所述第一伸缩部的第一端伸缩，且与所述移动平

台相连接。

[0009] 如上所述的取芯装置，可选地，还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述移动平台相连接，用于驱动所述移动平台沿垂直于隧道的轴向移动。

[0010] 如上所述的取芯装置，可选地，所述第二驱动装置包括第二固定部与第二伸缩部，所述第二固定部与所述台车框架固定连接，所述第二伸缩部的第一端与所述第二固定部相

连接，所述第二伸缩部的第二端可相对于所述第二伸缩部的第一端伸缩，且与所述移动平

台相连接。

[0011] 如上所述的取芯装置，可选地，所述台车框架上设有滑轨，所述移动平台上设有滑槽，所述移动平台通过所述滑槽与所述滑轨可滑动连接。

[0012] 如上所述的取芯装置，可选地，所述滑轨包括沿所述隧道的轴向设置的第一滑轨以及沿垂直于所述隧道的轴向设置的第二滑轨，所述第二滑轨设有多个，多个所述第二滑

轨沿所述隧道的轴向间隔设置。

[0013] 如上所述的取芯装置，可选地，所述旋转驱动件包括回转式电机和/或回转式减速机；所述第一驱动装置和第二驱动装置均为液压缸或气压缸中的任意一种。

[0014] 另一方面，本申请提供一种盾构机，包括如上任一所述的取芯装置。[0015] 本申请提供一种取芯装置及盾构机，取芯装置包括支座、旋转驱动件和取芯钻机，支座用于安装在台车框架上，旋转驱动件安装在支座上，旋转驱动件的输出端连接取芯钻

机，旋转驱动件的输出端可带动取芯钻机沿隧道的周向转动。本申请通过旋转驱动件带动

取芯钻机沿隧道的周向转动，从而可以使取芯钻机穿过管片上预留的注浆孔后取出注浆浆

液和隧道未开挖围岩的岩芯，进而有利于及时检测浆液的同步注浆的效果，实时指导注浆

作业。

附图说明[0016] 为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申

请的一些实施例，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。

[0017] 图1为本申请一实施例提供的取芯装置在第一视角下的结构简图；[0018] 图2为本申请一实施例提供的取芯装置在第二视角下的结构简图；[0019] 图3为本申请一实施例提供的取芯装置在第三视角下的结构简图。[0020] 附图标记：[0021] 10?管片；20?浆液；[0022] 100?支座；[0023] 200?旋转驱动件；[0024] 300?取芯钻机；[0025] 400?台车框架；[0026] 500?移动平台；[0027] 600?第一驱动装置；[0028] 700?第二驱动装置；[0029] 800?第二滑轨；[0030] X?第一方向；Y?第二方向；Z?第三方向。具体实施方式[0031] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是

本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0032] 基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施

例中的特征可以相互组合。

[0033] 使用盾构机在挖掘隧道时，可以在掘进的同时铺设支撑管片，同时在管片和未开挖围岩之间同步注浆，以控制地层变形，保护现有隧道、桥梁及周边环境。然而，注浆形态不

易控制，相关技术中同步注浆量一般由人工凭经验决定，人为因素较大，控制不当易引起盾

构隧道衬砌管片局部或整体形成错台、漂移、结构变形、开裂等破坏。因此，及时检测同步注

浆效果十分必要。

[0034] 有鉴于此，本申请实施例旨在提供一种取芯装置及盾构机，通过旋转驱动件带动取芯钻机沿隧道的周向转动，从而可以使取芯钻机穿过管片上预留的注浆孔后取出注浆浆

液和隧道未开挖围岩的岩芯，进而有利于及时检测浆液的同步注浆的效果，实时指导注浆

作业。

[0035] 下面将结合附图详细的对本申请实施例的内容进行描述，以使本领域技术人员能够更加详细的了解本申请的内容。

[0036] 图1为本申请一实施例提供的取芯装置在第一视角下的结构简图；图2为本申请一实施例提供的取芯装置在第二视角下的结构简图；图3为本申请一实施例提供的取芯装置

在第三视角下的结构简图。在本实施例中第一方向X、第二方向Y和第三方向Z为三维空间内

两两垂直的三个不同的方向，例如，第一方向X可以是隧道的轴向，第二方向Y可以是垂直于

隧道轴向的水平方向，第三方向Z可以是垂直于隧道轴向的竖直方向。

[0037] 请参照图1?图3，本实施例提供一种取芯装置，包括支座100、旋转驱动件200和取芯钻机300。支座100用于安装在台车框架400上，台车框架400与盾构机本体相连接，可以在

盾构机的驱动下随盾构机一起前进，例如，台车框架400的下方可以设有行走机构，从而可

在盾构机的驱动下利用行走机构沿隧道的轴向(图示第一方向X)前进。旋转驱动件200安装

在支座100上，具体的安装方式可根据需要进行确定；例如，可以在支座100上设置多个螺栓

孔，利用紧固螺栓将旋转驱动件200与支座100固定连接。旋转驱动件200的输出端连接取芯

钻机300，例如，旋转驱动件200的输出端为轴，取芯钻机300上设有与该轴配套的轴承等结

构，从而可以套在轴上，随轴一起转动。旋转驱动件200的输出端可带动取芯钻机300沿隧道

的周向转动(即沿图1中第二方向Y和第三方向Z所构成的平面转动)。本实施例中，旋转驱动

件200包括回转式电机和/或回转式减速机等任意可以实现带回转、驱动的电机、减速机。

[0038] 示例性的，请参照图1和图2，盾构机在掘进时可以同步在已开挖隧道的表面铺设管片10，同时在管片10和未开挖围岩之间注入浆液20，管片10上预留有注浆孔(图中未示

出)，当需要对浆液20的注浆效果进行检测时，可以开启旋转驱动件200，带动取芯钻机300

从图1中A处移动至B处，使得取芯钻机300正对管片10上的注浆孔，然后取芯钻机300可以穿

过注浆孔后取出注浆浆液20和隧道未开挖围岩的岩芯，从而有利于及时检测浆液20的同步

注浆的效果，实时指导注浆作业。

[0039] 在一个可选地实施方式中，本实施例的取芯装置还包括移动平台500，移动平台500可滑动的安装在台车框架400上，支座100安装在移动平台500上。本实施例通过将支座

100安装在移动平台500上，从而可以利用移动平台500带动支座100在台车框架400上移动，

以提高取芯钻机300的自由度，使得取芯钻机300能够更好的与管片10上的注浆孔相适配，

无需移动台车框架400，提高取桨的便利性。

[0040] 进一步地，本实施例的取芯装置还包括第一驱动装置600，第一驱动装置600与移动平台500相连接，用于驱动移动平台500沿隧道的轴向(即第一方向X)移动。

[0041] 可选地，第一驱动装置600包括第一固定部与第一伸缩部，第一固定部与台车框架400固定连接，第一伸缩部的第一端与第一固定部相连接，第一伸缩部的第二端可相对于第

一伸缩部的第一端伸缩，且与移动平台500相连接。

[0042] 本实施例的第一驱动装置600可以为液压缸或气压缸中的任意一种，通过第一驱动装置600带动移动平台500沿第一方向X移动，从而可以调整取芯钻机300在隧道的轴向上

的位置。

[0043] 更近一步地，本实施例的取芯装置还包括第二驱动装置700，第二驱动装置700与移动平台500相连接，用于驱动移动平台500沿垂直于隧道的轴向(即第二方向Y移动)移动。

[0044] 可选地，第二驱动装置700包括第二固定部与第二伸缩部，第二固定部与台车框架400固定连接，第二伸缩部的第一端与第二固定部相连接，第二伸缩部的第二端可相对于第

二伸缩部的第一端伸缩，且与移动平台500相连接。

[0045] 本实施例的第二驱动装置700也可以为液压缸或气压缸中的任意一种，通过第二驱动装置700带动移动平台500沿第二方向Y移动，从而可以调整取芯钻机300在垂直于隧道

的轴向上移动，以使取芯钻机300靠近管片10。

[0046] 在一个可能的实施方式中，本实施例的台车框架400上设有滑轨，移动平台500上设有滑槽，移动平台500通过滑槽与滑轨可滑动连接。

[0047] 可选地，滑轨包括沿隧道的轴向设置的第一滑轨(图中未示出)以及沿垂直于隧道的轴向设置的第二滑轨800，第二滑轨800可以设有多个(图中为两个)，多个第二滑轨800沿

隧道的轴向间隔设置。

[0048] 综上，本实施例通过旋转驱动件200带动取芯钻机300沿隧道的周向转动，从而可以使取芯钻机300穿过管片10上预留的注浆孔后取出注浆浆液20和隧道未开挖围岩的岩

芯，进而有利于及时检测浆液20的同步注浆的效果，实时指导注浆作业。通过设置第一驱动

装置600和第二驱动装置700使得移动平台500可以沿第一方向X和第二方向Y移动，从而提

高了移动平台500的自由度，使得取芯钻机300能够更好的与管片10上的注浆孔相适配，无

需移动台车框架400，提高取桨的便利性。

[0049] 本实施例还提供一种盾构机，包括如上实施例的取芯装置。[0050] 本实施例的盾构机由于设置了上述实施例的取芯装置，因此可以使取芯钻机穿过管片上预留的注浆孔后取出注浆浆液和隧道未开挖围岩的岩芯，进而有利于及时检测浆液

的同步注浆的效果，实时指导注浆作业。

[0051] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必

须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0052] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相

连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关

系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体

含义。

[0053] 需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数

量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

[0054] 本申请中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

[0055] 在本申请的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特

征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本申请中，对上述

术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材

料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

[0056] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依

然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进

行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术

方案的范围。