双模式掘进机

877 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

2024-01-24 14:24:06

权利要求书： 1.一种双模式掘进机，其特征在于，包括由前至后依次设置的前盾（1）、伸缩外盾（3）、伸缩内盾（2）、支撑盾（4）和盾尾（5），所述伸缩外盾（3）滑动套设于所述伸缩内盾（2）外侧；

还包括土压密封组件，以通过所述土压密封组件的安装与移除切换所述双模式掘进机的工作模式至双护盾TBM模式或土压模式；

所述土压密封组件包括伸缩间隙密封件（11）和盾内密封件；

所述土压模式下，所述伸缩间隙密封件（11）密封连接于所述伸缩内盾（2）与所述伸缩外盾（3）之间的伸缩间隙中，所述盾内密封件密封连接于所述伸缩内盾（2）与所述支撑盾（4）之间；

所述双护盾TBM模式下，所述土压密封组件从所述双模式掘进机上移除。

2.根据权利要求1所述的双模式掘进机，其特征在于，所述伸缩间隙密封件（11）为可融橡胶。

3.根据权利要求1所述的双模式掘进机，其特征在于，所述支撑盾（4）中设有侧撑靴（6），所述支撑盾（4）的侧面设有侧撑靴口（16）以供所述侧撑靴（6）伸缩；

所述土压密封组件还包括侧撑靴口密封件（7）；

所述土压模式下，所述侧撑靴（6）回缩至原位，且所述侧撑靴口密封件（7）密封连接于所述侧撑靴（6）与所述侧撑靴口（16）之间；

所述双护盾TBM模式下，所述侧撑靴口密封件（7）从所述双模式掘进机上移除。

4.根据权利要求3所述的双模式掘进机，其特征在于，所述侧撑靴口密封件（7）为可融橡胶。

5.根据权利要求1所述的双模式掘进机，其特征在于，还包括螺旋输送机（15）；

所述土压模式下，移除所述支撑盾（4）中的下部撑靴，且在移除位置安装所述螺旋输送机（15）；

所述双护盾TBM模式下，所述螺旋输送机（15）从所述双模式掘进机移除，且在移除位置安装下部撑靴。

6.根据权利要求5所述的双模式掘进机，其特征在于，所述土压模式下，所述螺旋输送机（15）通过支撑板（14）焊接固定于所述支撑盾（4）中。

7.根据权利要求1至5任一项所述的双模式掘进机，其特征在于，所述支撑盾（4）的前端固定设有安装座（17），所述伸缩内盾（2）的后端套设于所述安装座（17）外侧，且所述土压模式下，所述盾内密封件密封连接于所述伸缩内盾（2）与所述安装座（17）之间。

8.根据权利要求1至5任一项所述的双模式掘进机，其特征在于，所述盾内密封件为铰接密封系统（13）。

说明书：双模式掘进机技术领域[0001] 本发明涉及盾构施工技术领域，特别涉及一种双模式掘进机。背景技术[0002] 在复杂地层长距离施工中，可能需要不同工作模式的掘进设备进行掘进操作，例如土压模式，TBM模式，导致在不同位置施工时，可能需要切换设备，降低了施工效率。

[0003] 因此，如何提高施工效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。发明内容[0004] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种双模式掘进机，能够实现土压、双护盾TBM双模式掘进，能够保证施工效率。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：[0006] 一种双模式掘进机，包括由前至后依次设置的前盾、伸缩外盾、伸缩内盾、支撑盾和盾尾，所述伸缩外盾滑动套设于所述伸缩内盾外侧；还包括土压密封组件，以通过所述土

压密封组件的安装与移除切换所述双模式掘进机的工作模式至双护盾TBM模式或土压模

式；

[0007] 所述土压密封组件包括伸缩间隙密封件和盾内密封件；[0008] 所述土压模式下，所述伸缩间隙密封件密封连接于所述伸缩内盾与所述伸缩外盾之间的伸缩间隙中，所述盾内密封件密封连接于所述伸缩内盾与所述支撑盾之间；

[0009] 所述双护盾TBM模式下，所述土压密封组件从所述双模式掘进机上移除。[0010] 优选地，所述伸缩间隙密封件为可融橡胶。[0011] 优选地，所述支撑盾中设有侧撑靴，所述支撑盾的侧面设有侧撑靴口以供所述侧撑靴伸缩；

[0012] 所述土压密封组件还包括侧撑靴口密封件；[0013] 所述土压模式下，所述侧撑靴回缩至原位，且所述侧撑靴口密封件密封连接于所述侧撑靴与所述侧撑靴口之间；

[0014] 所述双护盾TBM模式下，所述侧撑靴口密封件从所述双模式掘进机上移除。[0015] 优选地，所述侧撑靴口密封件为可融橡胶。[0016] 优选地，还包括螺旋输送机；[0017] 所述土压模式下，移除所述支撑盾中的下部撑靴，且在移除位置安装所述螺旋输送机；

[0018] 所述双护盾TBM模式下，所述螺旋输送机从所述双模式掘进机移除，且在移除位置安装下部撑靴。

[0019] 优选地，所述土压模式下，所述螺旋输送机通过支撑板焊接固定于所述支撑盾中。[0020] 优选地，所述支撑盾的前端固定设有安装座，所述伸缩内盾的后端套设于所述安装座外侧，且所述土压模式下，所述盾内密封件密封连接于所述伸缩内盾与所述安装座之

间。

[0021] 优选地，所述盾内密封件为铰接密封系统。[0022] 本发明提供的双模式掘进机，包括由前至后依次设置的前盾、伸缩外盾、伸缩内盾、支撑盾和盾尾，伸缩外盾滑动套设于伸缩内盾外侧；还包括土压密封组件，以通过土压

密封组件的安装与移除切换双模式掘进机的工作模式至双护盾TBM模式或土压模式；土压

密封组件包括伸缩间隙密封件和盾内密封件；土压模式下，伸缩间隙密封件密封连接于伸

缩内盾与伸缩外盾之间的伸缩间隙中，盾内密封件密封连接于伸缩内盾与支撑盾之间；双

护盾TBM模式下，土压密封组件从双模式掘进机上移除。

[0023] 通过伸缩间隙密封件和盾内密封件的可移除式安装，可实现掘进机的双模式切换工作，同一掘进机能够实现土压、双护盾TBM两种工作模式，在复杂地层长距离施工中，只需

切换掘进机模式即可，无需更换设备，能够极大提高施工效率。另外，双护盾TBM模式下，其

相较单护盾TBM可有效缩短工期，提高工作效率。

附图说明[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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

提供的附图获得其他的附图。

[0025] 图1为本发明所提供双模式掘进机的剖视图；[0026] 图2为本发明所提供双模式掘进机在双护盾TBM模式下的部分结构放大图；[0027] 图3为本发明所提供双模式掘进机在土压模式下的部分结构放大图；[0028] 图4为本发明所提供双模式掘进机中侧撑靴口密封件部分的放大图；[0029] 图5为本发明所提供双模式掘进机中侧撑靴口密封件移除后的示意图；[0030] 图6为本发明所提供所提供双模式掘进机在土压模式掘进安装螺旋输送机后的示意图。

[0031] 附图标记：[0032] 前盾1，伸缩内盾2，伸缩外盾3，支撑盾4，盾尾5，侧撑靴6，侧撑靴口密封件7，刀盘8，主驱动装置9，主推进系统10，伸缩间隙密封件11，辅助推进系统12，铰接密封系统13，支

撑板14，螺旋输送机15，侧撑靴口16，安装座17。

具体实施方式[0033] 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，都属于本发明保护的范围。

[0034] 本发明的核心是提供一种双模式掘进机，能够实现土压、双护盾TBM双模式掘进，能够保证施工效率。

[0035] 本实施例所提供双模式掘进机，包括请参考图1至图6，包括由前至后依次设置的前盾1、伸缩外盾3、伸缩内盾2、支撑盾4和盾尾5，伸缩外盾3滑动套设于伸缩内盾2外侧；还

包括土压密封组件，以通过土压密封组件的安装与移除切换双模式掘进机的工作模式至双

护盾TBM模式或土压模式。土压密封组件包括伸缩间隙密封件11和盾内密封件。

[0036] 土压模式下，伸缩间隙密封件11密封连接于伸缩内盾2与伸缩外盾3之间的伸缩间隙中，盾内密封件密封连接于伸缩内盾2与支撑盾4之间。双护盾TBM模式下，土压密封组件

从双模式掘进机上移除。

[0037] 请参考图2，该掘进机可以在双护盾TBM的基础上进行改造。在土压密封组件移除的情况下，伸缩内盾2、伸缩外盾3之间可相对滑动，使得掘进机构成双护盾TBM进行掘进。请

参考图3，在土压密封组件安装的情况下，其中，伸缩内盾2和伸缩外盾3之间以密封两者之

间的伸缩间隙、伸缩内盾2和支撑盾4之间通过盾内密封件实现密封，以确保伸缩内外盾处

的密封性，使得掘进机能够以土压模式工作，使土压模式下掘进机保压以顺利掘进，可防止

泥浆、涌水等渗入盾构机。

[0038] 本实施例中，通过伸缩间隙密封件11和盾内密封件的可移除式安装，可实现掘进机的双模式切换工作，同一掘进机能够实现土压、双护盾TBM两种工作模式，在复杂地层长

距离施工中，只需切换掘进机模式即可，无需更换设备，能够极大提高施工效率。

[0039] 进一步地，伸缩间隙密封件11为可融橡胶，橡胶密封可以确保密封性，将伸缩间隙密封件11设置为可融橡胶，在切换到双护盾TBM模式时，只需将伸缩间隙密封件11融掉即可

实现移除，操作方便，且无需另外存储伸缩间隙密封件。当然，在其他实施例中，伸缩间隙密

封件11还可以设置为不可融的密封结构，通过拆卸实现在掘进机上的移除。

[0040] 进一步地，支撑盾4中设有侧撑靴6，支撑盾4的侧面设有侧撑靴口16以供侧撑靴6伸缩，相应地，土压密封组件还包括侧撑靴口密封件7。在土压模式下，侧撑靴6回缩至原位，

且侧撑靴口密封件7密封连接于侧撑靴6与侧撑靴口16之间。在双护盾TBM模式下，侧撑靴口

密封件7从双模式掘进机上移除。由于在土压模式下无需使用侧撑靴6进行水平支撑，故将

其收回侧撑靴口16后进行密封，可以进一步确保土压模式下的密封效果。

[0041] 进一步地，侧撑靴口密封件7为可融橡胶，橡胶密封可以确保密封性。将侧撑靴口密封件7设置为可融橡胶，在切换到双护盾TBM模式时，只需将侧撑靴口密封件7融掉即可实

现移除，操作方便，且无需另外存储侧撑靴口密封件7。当然，在其他实施例中，侧撑靴口密

封件7还可以设置为不可融的密封结构，通过拆卸实现在掘进机上的移除。

[0042] 进一步地，在土压模式下，掘进机需要采用螺旋输送机15出渣。具体地，土压模式下，移除支撑盾4中的下部撑靴，且在移除位置安装螺旋输送机15，可选地，螺旋输送机15通

过支撑板14焊接固定于支撑盾4中，以保证连接强度。在双护盾TBM模式下，螺旋输送机15从

双模式掘进机移除，且在移除位置安装下部撑靴，换用皮带出渣。

[0043] 由于在土压模式下，无需使用下部撑靴进行支撑，将其拆除，能够确保支撑盾4内可以提供足够的安装空间以安装螺旋输送机15。另外，在拆除下部撑靴的同时，一些在土压

模式下不使用的干涉油缸也可同时拆除，以增加可利用空间。

[0044] 进一步地，支撑盾4的前端固定设有安装座17，伸缩内盾2的后端套设在安装座17外侧。在土压模式下，盾内密封件密封连接于伸缩内盾2与安装座17之间。可选地，盾内密封

件为铰接密封系统13。当然，在其他实施例中，盾内密封件还可以采用其他密封结构。

[0045] 本实施例所提供双模式掘进机的工作过程如下：[0046] 在掘进机以双护盾TBM模式掘进的过程中，为敞开式掘进，无需保压。需要在良好的地层中，伸出侧撑靴6撑紧洞壁，进行水平支撑，此时，启动主机皮带机，回转刀盘8后，伸

出主推进系统10中的推进油缸，将刀盘8以及护盾向前推进一个行程距离。当主推进系统10

推进一个行程后，进行换步工作。收回侧撑靴6以及主推进系统10的推进油缸，使掘进机前

进一个行程。该掘进机工作模式为双护盾模式，可以同时完成掘进以及管片的拼装工作，较

单护盾TBM可有效缩短工期，提高工作效率。

[0047] 当双护盾TBM模式转换为土压模式掘进时，为实现土舱的保压掘进功能，需要对双护盾的结构进行保压处理。同时，为了防止泥浆进入掘进机内，在伸缩外盾3与伸缩内盾2的

伸缩缝间利用一种可融化的伸缩间隙密封件11进行密封，且在伸缩内盾2中增加铰接密封

系统13。该伸缩间隙密封件11可在模式转换为双护盾TBM模式时将其融化掉，转化为敞开式

掘进。在土压模式掘进过程中，不需要洞壁撑靴，因此在侧撑靴6与支撑盾4之间采用与伸缩

间隙密封件11材质相同的侧撑靴口密封件7进行密封。这样，掘进机在以土压模式掘进的过

程中，可完成模式转换所需的保压环境。

[0048] 在双护盾TBM模式转换为土压模式的过程中，首先切断主机除尘风管，将盾体隔板上除尘口封堵，并将后配套与主机上管线断开，留出安装空间。然后，拆除皮带机以及土舱

中溜槽结构和溜渣板。完成搅拌棒、过渡泡沫管路结构在土舱内的安装。因下部撑靴会影响

螺旋输送机15的安装，因此拆除干涉油缸以及支撑盾4下部撑靴后，安装螺旋输送机15，并

在螺旋输送机15两侧焊接支撑板14加以支撑，转换回双护盾TBM模式的时候，螺旋输送机15

和支撑板14均拆掉。密封操作可保证掘进机在土压模式下的正常掘进。

[0049] 本实施例提供的掘进机，具有两个工作模式，可通过密封组件以及盾体内部结构的拆装实现模式的改变，可以提高复杂地层盾构掘进的效率。

[0050] 需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到

另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水

平”、“内”、“外”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

于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

[0051] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具

体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

[0052] 本说明书中各个实施例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互相参见即可。

[0053] 以上对本发明所提供的双模式掘进机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法

及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前

提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保

护范围内。