一种复合式盾构机

摘要

本发明公开了一种复合式盾构机，包括盾体和设置在所述盾体前端的刀盘，所述复合式盾构机还包括高压流体喷射切槽装置，所述高压流体喷射切槽装置包括：储液仓，所述储液仓容纳有喷射用流体；用于对所述流体进行加压的加压机构，所述加压机构与所述储液仓连通，所述加压机构通过第一管路与中心回转接头连通；多个设置于所述刀盘上的喷嘴，所述喷嘴通过第二管路与所述中心回转接头连通。本发明的复合式盾构机在应对松软地层时，既可依靠切割刀等机械刀具直接进行切削，也可依靠高压流体喷射与机械刀具联合进行切削，避免了现有技术中采用盘形滚刀的复合式盾构机可能出现的盘形滚刀卡滞、偏磨以及渣土在刀圈上结成“泥饼”的情况。

权利要求

1.一种复合式盾构机，包括盾体(101)和设置在所述盾体(101)前端的刀盘(103)，其特征在于，所述复合式盾构机还包括高压流体喷射切槽装置，所述高压流体喷射切槽装置包括：储液仓(1)，所述储液仓(1)容纳有喷射用流体；

用于对所述流体进行加压的加压机构，所述加压机构与所述储液仓(1)连通，所述加压机构通过第一管路(4)与中心回转接头(5)连通；

所述加压机构包括增压器(3)、换向阀(10)以及与所述储液仓(1)连通的泵(2)；

所述换向阀(10)与液压泵(27)连通，所述液压泵(27)与油箱(28)连通；

所述增压器(3)包括设置于活塞腔内的活塞(9)，所述活塞(9)将所述活塞腔分隔成第一活塞腔(31)与第二活塞腔(32)，第一柱塞(91)将所述第一活塞腔(31)与第一柱塞腔(33)隔离开，第二柱塞(92)将所述第二活塞腔(32)与第二柱塞腔(34)隔离开，所述第一柱塞(91)连接于所述活塞(9)一侧并且能够在所述第一柱塞腔(33)内进行往复运动，所述第二柱塞(92)连接于所述活塞(9)的另一侧并且能够在所述第二柱塞腔(34)内进行往复运动，所述第一活塞腔(31)设有第一通口(35)，所述第二活塞腔(32)设有第二通口(36)，所述第一柱塞腔(33)设有第三通口(37)，所述第二柱塞腔(34)设有第四通口(38)；

所述泵(2)通过第一进液管路(21)与所述第三通口(37)连通，且所述第一进液管路(21)上串联有第一单向阀(23)，所述第一单向阀(23)的安装方向允许流体从所述泵(2)流向所述第三通口(37)；

所述泵(2)通过第二进液管路(22)与所述第四通口(38)连通，且所述第二进液管路(22)上串联有第二单向阀(24)，所述第二单向阀(24)的安装方向允许流体从所述泵(2)流向所述第四通口(38)；

所述第三通口(37)通过第三单向阀(25)与所述第一管路(4)连通，且所述第三单向阀(25)的安装方向允许流体从所述第三通口(37)流向所述第一管路(4)；

所述第四通口(38)通过第四单向阀(26)与所述第一管路(4)连通，且所述第四单向阀(26)的安装方向允许流体从所述第四通口(38)流向所述第一管路(4)；

当所述换向阀(10)位于第一工作位时，所述液压泵(27)与所述第一通口(35)连通，所述第二通口(36)与所述油箱(28)连通；当所述换向阀(10)位于第二工作位时，所述液压泵(27)与所述第二通口(36)连通，所述第一通口(35)与所述油箱(28)连通；

多个设置于所述刀盘(103)上的喷嘴(8)，所述喷嘴(8)通过第二管路(6)与所述中心回转接头(5)连通。

2.如权利要求1所述的复合式盾构机，其特征在于，每个所述喷嘴(8)设置于所述刀盘(103)上的相邻两个刀具(102)之间。

3.如权利要求1所述的复合式盾构机，其特征在于，还包括护套(7)，所述第二管路(6)以及所述第二管路(6)与所述喷嘴(8)的连接处均由所述护套(7)包裹。

4.如权利要求1所述的复合式盾构机，其特征在于，还包括蓄能器(11)，所述蓄能器(11)设置于所述第一管路(4)中。

5.如权利要求1所述的复合式盾构机，其特征在于，所述加压机构包括多级增压器，所述多级增压器包括多个串联在一起的所述增压器(3)，所述多级增压器与所述第一管路(4)连通。

6.一种复合式盾构机，包括盾体(101)和设置在所述盾体(101)前端的刀盘(103)，其特征在于，所述复合式盾构机还包括高压流体喷射切槽装置，所述高压流体喷射切槽装置包括：储液仓(1)，所述储液仓(1)容纳有喷射用流体；

用于对所述流体进行加压的加压机构，所述加压机构与所述储液仓(1)连通，所述加压机构通过第一管路(4)与中心回转接头(5)连通；

所述加压机构包括驱动电机(12)以及与所述驱动电机(12)连接的高压柱塞泵(13)，所述高压柱塞泵(13)的进液口与所述储液仓(1)连通，所述高压柱塞泵(13)的出液口与所述第一管路(4)连通；

多个设置于所述刀盘(103)上的喷嘴(8)，所述喷嘴(8)通过第二管路(6)与所述中心回转接头(5)连通。

7.如权利要求6所述的复合式盾构机，其特征在于，每个所述喷嘴(8)设置于所述刀盘(103)上的相邻两个刀具(102)之间。

8.如权利要求6所述的复合式盾构机，其特征在于，还包括护套(7)，所述第二管路(6)以及所述第二管路(6)与所述喷嘴(8)的连接处均由所述护套(7)包裹。

9.如权利要求6所述的复合式盾构机，其特征在于，所述高压流体喷射切槽装置包括磨料混合式喷嘴(14)以及与所述磨料混合式喷嘴(14)连接的磨料供给装置，所述磨料混合式喷嘴(14)包括混合室(141)以及与所述混合室(141)相通的节流孔(142)，所述混合室(141)通过所述节流孔(142)与所述第二管路(6)连通，且所述节流孔(142)的孔径小于所述混合室(141)的内径；

所述磨料供给装置包括用于容纳磨料的磨料箱(19)，所述磨料箱(19)设置有与大气相通的气孔(191)，所述磨料箱(19)通过磨料吸管与所述混合室(141)相通。

10.如权利要求9所述的复合式盾构机，其特征在于，还包括设置于所述混合室(141)与所述磨料箱(19)之间的并与所述磨料吸管相通的磨料节流旋塞(195)。

说明书

一种复合式盾构机

技术领域

[0001] 本发明涉及盾构机技术领域，尤其涉及一种复合式盾构机。

背景技术

[0002] 盾构机是一种隧道掘进专用的工程机械，其中的复合式盾构机适用于在由粘土、砂性土、风化岩、砂砾卵石地层交互而成的软硬不均的复合地层中修建隧道，至少包括刀盘和盾体。盾体大体可分为前盾、中盾和尾盾三个部分，刀盘及其上面安装的各种刀具，位于盾构机中紧靠开挖面的最前端。在既有的复合式盾构机中，其刀盘上既装有适合软土切削的切割刀、刮刀，又装有适合硬岩破碎的盘形滚刀。这种复合式破岩切削系统遇到松软度较高的地层时，往往会出现盘形滚刀的滑动静摩擦力小于盘形滚刀的启动阻力，导致盘形滚刀无法滚动，形成偏磨。在富水松软地层中，渣土还会在刀圈上结成“泥饼”。从而影响盘形滚刀的破岩效果，缩短其使用寿命，增加换刀频率，降低施工效率。

发明内容

[0003] 为了解决现有技术中存在的问题，消除传统复合式盾构机对松软度较高的地层的不适应，本发明提出一种利用高压流体喷射切槽装置取代盘形滚刀的技术方案，安装有该高压流体喷射切槽装置的盾构机既可以在硬岩地层中施工，又可在软土地层中施工，是一种新型的复合式盾构机。

[0004] 本发明提供一种复合式盾构机，包括盾体和设置在所述盾体前端的刀盘，所述复合式盾构机还包括高压流体喷射切槽装置，所述高压流体喷射切槽装置包括：

[0005] 储液仓，所述储液仓容纳有喷射用流体；

[0006] 用于对所述流体进行加压的加压机构，所述加压机构与所述储液仓连通，所述加压机构通过第一管路与中心回转接头连通；

[0007] 多个设置于所述刀盘上的喷嘴，所述喷嘴通过第二管路与所述中心回转接头连通。

[0008] 优选地，每个所述喷嘴设置于所述刀盘上的相邻两个刀具之间。

[0009] 优选地，还包括护套，所述第二管路以及所述第二管路与所述喷嘴的连接处均由所述护套包裹。

[0010] 优选地，所述加压机构包括增压器、换向阀以及与所述储液仓连通的泵；

[0011] 所述换向阀与液压泵连通，所述液压泵与油箱连通；

[0012] 所述增压器包括设置于活塞腔内的活塞，所述活塞将所述活塞腔分隔成第一活塞腔与第二活塞腔，第一柱塞将所述第一活塞腔与第一柱塞腔隔离开，第二柱塞将所述第二活塞腔与第二柱塞腔隔离开，所述第一柱塞连接于所述活塞一侧并且能够在所述第一柱塞腔内进行往复运动，所述第二柱塞连接于所述活塞的另一侧并且能够在所述第二柱塞腔内进行往复运动，所述第一活塞腔设有第一通口，所述第二活塞腔设有第二通口，所述第一柱塞腔设有第三通口，所述第二柱塞腔设有第四通口；

[0013] 所述泵通过第一进液管路与所述第三通口连通，且所述第一进液管路上串联有第一单向阀，所述第一单向阀的安装方向允许流体从所述泵流向所述第三通口；

[0014] 所述泵通过第二进液管路与所述第四通口连通，且所述第二进液管路上串联有第二单向阀，所述第二单向阀的安装方向允许流体从所述泵流向所述第四通口；

[0015] 所述第三通口通过第三单向阀与所述第一管路连通，且所述第三单向阀的安装方向允许流体从所述第三通口流向所述第一管路；

[0016] 所述第四通口通过第四单向阀与所述第一管路连通，且所述第四单向阀的安装方向允许流体从所述第四通口流向所述第一管路；

[0017] 当所述换向阀位于第一工作位时，所述液压泵与所述第一通口连通，所述第二通口与所述油箱连通；当所述换向阀位于第二工作位时，所述液压泵与所述第二通口连通，所述第一通口与所述油箱连通。

[0018] 优选地，还包括蓄能器，所述蓄能器设置于所述第一管路中。

[0019] 优选地，所述加压机构包括多级增压器，所述多级增压器包括多个串联在一起的所述增压器，所述多级增压器与所述第一管路连通。

[0020] 优选地，所述加压机构包括驱动电机以及与所述驱动电机连接的高压柱塞泵，所述高压柱塞泵的进液口与所述储液仓连通，所述高压柱塞泵的出液口与所述第一管路连通。

[0021] 优选地，所述高压流体喷射切槽装置包括磨料混合式喷嘴以及与所述磨料混合式喷嘴连接的磨料供给装置，所述磨料混合式喷嘴包括混合室以及与所述混合室相通的节流孔，所述混合室通过所述节流孔与所述第二管路连通，且所述节流孔的孔径小于所述混合室的内径；所述磨料供给装置包括用于容纳磨料的磨料箱，所述磨料箱设置有与大气相通的气孔，所述磨料箱通过磨料吸管与所述混合室相通。

[0022] 优选地，还包括设置于所述混合室与所述磨料箱之间的并与所述磨料吸管相通的磨料节流旋塞。

[0023] 本发明提供了一种带有高压流体喷射切槽装置的复合式盾构机，该高压流体喷射切槽装置包括：储液仓，所述储液仓容纳有喷射用流体；用于对所述流体进行加压的加压机构，所述加压机构与所述储液仓连通，所述加压机构通过第一管路与中心回转接头连通；还包括多个设置于所述刀盘上的喷嘴，所述喷嘴通过第二管路与所述中心回转接头连通。
该装置的工作过程为，储液仓内的流体介质经过加压机构加压后变为高压流体，并经第一管路到达中心回转接头，然后经过第二管路到达喷嘴，喷嘴随刀盘一起转动并将高压流体射向开挖面。如此设置，利用高压流体对开挖面地层进行连续冲击，在开挖面上形成圆环形切槽，紧随其后的切割刀等机械刀具再对地层进行切削。由于高压流体喷射在硬岩地层上进行了切槽，在刀具随刀盘旋转所产生的交变应力作用下，切槽处的岩石会产生显著的应力集中，使岩石出现拉伸断裂或剪切破环，使得刀具的切削变得更加容易。

[0024] 本发明使复合式盾构机具有更加宽泛的地质适应能力。在应对松软地层时，既可依靠切割刀等机械刀具直接进行切削，也可依靠高压流体喷射与机械刀具联合进行切削，避免了采用盘形滚刀可能出现的卡滞、偏磨以及渣土在刀圈上结成“泥饼”的现象。在应对硬岩地层时，虽然没有配置盘形滚刀，但由于高压流体喷射对硬岩地层的冲击作用，使其在硬岩地层上产生切槽，使得本来不具备切削硬岩能力的切割刀和刮刀也可以担当起破岩切削的任务，从而简化了刀具的配置，降低了刀具的成本。同时，由于未使用盘形滚刀，所以相应地节省了更换盘形滚刀所占用的时间，提高了施工效率。进一步地，高压流体喷射还可以对刀盘上的刀具进行冷却润滑，减少刀具的磨损，延长刀具的使用寿命，此外在隧道内喷射的流体还可以起到除尘、降温的作用。

附图说明

[0025] 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。

[0026] 图1为根据本发明第一实施方式的带有高压流体喷射切槽装置的复合式盾构机的结构示意图；

[0027] 图2为图1中区域A的放大示意图；

[0028] 图3为本发明第一实施方式中的喷嘴结构示意图；

[0029] 图4为高压流体喷射切槽轨迹示意图；

[0030] 图5为本发明第一实施方式中增压器工作原理示意图；

[0031] 图6为根据本发明第二实施方式的带有磨料高压流体喷射切槽装置的复合式盾构机的局部结构示意图；

[0032] 图7为图6的区域B中喷嘴与磨料供给装置的结构细节的放大示意图；

[0033] 图8为图7中区域C中磨料吸管与磨料节流旋塞的结构细节的放大示意图；

[0034] 图9为本发明第二实施方式中的喷嘴结构示意图；

[0035] 图1至图9中：

[0036] 盾体101、刀具102、刀盘103、储液仓1、泵2、增压器3、第一管路4、中心回转接头5、第二管路6、护套7、喷嘴8、喷嘴前端81、喷嘴末端82、喷射小孔83、活塞9、第一柱塞91、第二柱塞92、第一进液管路21、第二进液管路22、第一单向阀23、第二单向阀24、第三单向阀25、第四单向阀26、液压泵27、油箱28、第一活塞腔31、第二活塞腔32、第一柱塞腔33、第二柱塞腔34、第一通口35、第二通口36、第三通口37、第四通口38、换向阀10、蓄能器11、驱动电机12、高压柱塞泵13、磨料混合式喷嘴14、混合室141、节流孔142、磨料箱19、气孔
191、磨料吸管下段192、双头螺母193、磨料吸管上段194、磨料节流旋塞195。

具体实施方式

[0037] 通过参考下文对示例性实施方式和附图的详细描述，可更容易理解本发明的各个方面和特征以及实现的方法。然而，可以以多种不同的形式来实现本发明，并且本发明不应该被解释为局限于这里阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式旨在向本领域技术人员充分传达本发明的构思。因此，在一些实施方式中，不示出公知的结构和装置以便不会由于不必要的细节而使本发明的描述晦涩难懂。全文中相同的附图标记指代相同的元件。在附图中，为了清楚起见，会放大部件的尺寸。

[0038] 需要理解的是，本文提及的“第一”、“第二”等词仅用于区别部件的不同，不作为时间顺序、位置关系以及优先级高低的判断，同样文中的“左”、“右”、等词所指为相对于附图中的方位，“前”、“后”等词为沿盾构机掘进过程中所限定的方向。应当理解，空间相对术语旨在包括除附图中所描述的方位之外的、正在使用或操作的装置的不同定向。

[0039] 当表述一个元件或部件在其他元件或部件“上”时，它可以是直接在其他元件或部件上或中间隔有其他介质或相距一定距离。相似地，当表述一个元件或部件与其他元件或部件“连接”时，它可以是直接连接到其他元件或部件上或经由某一或某些元件或部件与上述其他元件或部件取得连接的关系。比如，磨料箱经由磨料吸管与喷嘴连接，既包括磨料箱直接连接到喷嘴的情况，也包括磨料箱通过管道与喷嘴连接的情况。

[0040] 实施方式一：

[0041] 请参照图1至图4，图1为根据本发明第一实施方式的带有高压流体喷射切槽装置的复合式盾构机的结构示意图；图2为图1中区域A的放大示意图；图3为本发明第一实施方式中的喷嘴结构示意图；图4为高压流体喷射切槽轨迹示意图。

[0042] 高压流体喷射切槽装置设置在盾体101的前部，用以在与盾体101掘进的方向相同的方向上向盾体101的前方喷射高压流体。

[0043] 本实施方式提供的高压流体喷射切槽装置，包括储液仓1、泵2、增压器3、第一管路4、中心回转接头5、第二管路6、护套7和喷嘴8，各部件顺序连接在流体通路中。第一管路4连通增压器3和中心回转接头5。储液仓1容纳喷射用的流体，在本实施方式中为水，当然也可以为其他液体。泵2与储液仓1相连并将储液仓1中的水泵入增压器3。增压器3对水进行加压处理并将加压后的高压水通过第一管路4输送到中心回转接头5，中心回转接头5再通过第二管路6将高压水输送至喷嘴8。喷嘴8在刀盘103上组成喷嘴阵列，加压后的高压水通过该喷嘴阵列以高压水喷射的形式向开挖面喷射。

[0044] 中心回转接头5将第一管路4与第二管路6连接起来，第二管路6可以分为多个分支。

[0045] 喷嘴阵列中每一喷嘴8包括喷嘴主体和在喷嘴主体的一端形成的喷嘴前端81。喷嘴前端81具有喷射小孔83，其孔径小于喷嘴主体的内径，用于喷射高压流体。喷嘴主体的与喷射前端81相对的一端，即喷嘴末端82，连接到第二管路6，如图3所示。喷嘴阵列的喷射前端81基本限定同一平面，每一喷嘴8布置在刀盘103的两个相邻切割刀具102（参见图7）之间，如此设置，可以产生多个同心圆切槽，更加便于刀具102进行破岩。工作时，喷嘴阵列与刀具102一同转动，也就是说，喷嘴阵列与刀盘103同步转动。

[0046] 为了提高水喷射的喷射速度，喷射小孔83的孔径做得很小，一般只有5毫米到20毫米。

[0047] 在一种优选方案中，本装置还包括护套7，第二管路6以及第二管路6与喷嘴8的连接处均由护套7包裹。护套7用以保护喷嘴8和各个管线免受渣土的破坏。

[0048] 图4为高压流体喷射切槽轨迹示意图。由于喷嘴阵列随刀盘103一起转动，高压水喷射在开挖面上形成的轨迹为若干同心圆。高压水喷射沿着同心圆轨迹对开挖面地层进行连续冲击，在开挖面上形成圆环形切槽，紧随其后的切割刀等机械刀具对地层进行切削。由于高压水喷射在硬岩地层上进行了切槽，在刀具102随刀盘103旋转所产生的交变应力作用下，切槽处的岩石会产生显著的应力集中，使岩石出现拉伸断裂或剪切破环，使刀具102的切削变的更加容易。

[0049] 现参照图5结合本发明第一实施方式中的增压器3对增压原理进行详细说明。

[0050] 增压器3为双液双作用活塞-柱塞缸，与泵2连通。增压器3由活塞9分隔成第一活塞腔31和第二活塞腔32，第一柱塞91将第一活塞腔31与第一柱塞腔33隔离开，第二柱塞92将第二活塞腔32与第二柱塞腔34隔离开。第一柱塞91容纳在第一柱塞腔33内且能够在第一柱塞腔33内进行往复运动，第二柱塞92容纳在第二柱塞腔34内且能够在第二柱塞腔34内进行往复运动，并且第一柱塞91与第二柱塞92分别连接到活塞9的两侧。应当理解，第一柱塞91与第二柱塞92还可以与活塞9一体形成。

[0051] 第一活塞腔31设有第一通口35，第二活塞腔32设有第二通口36，第一通口35与第二通口36分别通过管路与换向阀10连通，分别用于使液压油流入或流出活塞腔。第一柱塞腔33的端部设有第三通口37，第二柱塞腔34的端部设有第四通口38，用于让水流入或流出腔室。

[0052] 换向阀10布置在液压泵27和增压器3之间，换向阀10可以是电磁换向阀，也可以是液动或气动换向阀等，本实施方式优选电磁换向阀。液压泵27通过管路与换向阀10连通。

[0053] 泵2通过第一进液管路21与第三通口37连通，且第一进液管路21上串联有第一单向阀23，该第一单向阀23的安装方向允许水从泵2流向第三通口37，反向则闭锁；泵2通过第二进液管路22与第四通口38连通，且第二进液管路22上串联有第二单向阀24，该第二单向阀24的安装方向允许水从泵2流向第四通口38，反向则闭锁；第三通口37通过第三单向阀25与第一管路4连通，且第三单向阀25的安装方向允许水从第三通口37流向第一管路4；第四通口38通过第四单向阀26与第一管路4连通，且第四单向阀26的安装方向允许水从第四通口38流向第一管路4。

[0054] 当换向阀10位于第一工作位，即图5中换向阀10的右位时，液压泵27与第一通口35连通，第二通口36与油箱28连通；当换向阀10位于第二工作位，即图5中换向阀10的左位时，液压泵27与第二通口36连通，第一通口35与油箱28连通。液压泵27用于将油箱28中的液压油泵入活塞腔，为活塞9的运动提供压力，从而在第一柱塞腔33或第二柱塞腔34内部产生高水压。

[0055] 当换向阀10处于右位工作时，油箱28中的液压油经过液压泵27和换向阀10从增压器3的第一通口35进入活塞9的左侧的第一活塞腔31，推动活塞9以及第二柱塞92向右移动，在第二柱塞腔34中建立高水压，高压水通过增压器3的第四通口38、第四单向阀26到达第一管路4，最后到达喷嘴8，水喷射以很高的压力向开挖面射出，对岩层进行切槽。
此时高压水使第二单向阀24闭锁，切断了与低压水路的联系。

[0056] 当第二柱塞92随同活塞9向右移动时，第一柱塞腔33内会产生一定的负压，泵2将储液仓1中的水通过第一单向阀23、增压器3的第三通口37输送到第一柱塞腔33，为下一个工作循环做好准备。

[0057] 当第二柱塞92向右移动到接近极限位置时，换向阀10切换到左位工作。液压油经过换向阀10从增压器3的第二通口36进入活塞9的右侧的第二活塞腔32，推动第一柱塞91向左移动，在第一柱塞腔33中建立高水压，高压水通过增压器3的第三通口37、第三单向阀25到达第一管路4，最后到达喷嘴8，继续对岩层进行切槽。此时高压水使第一单向阀23闭锁，切断了与低压水路的联系。

[0058] 当第一柱塞91随同活塞9向左移动时，第二柱塞腔34内会产生一定的负压，泵2将储液仓1中的水泵出并经由第二单向阀24和第四通口38输送到第二柱塞腔34，为下一个工作循环做好准备。

[0059] 在一种优选方案中，为了减小第一柱塞91和第二柱塞92在换向时产生的压力脉动，还设置了蓄能器11，以稳定高压水喷射的压力。蓄能器11设置于第一管路4上。

[0060] 令活塞9的有效横截面积为S1，第一柱塞91或第二柱塞92的有效横截面积为S2，第一通口35或第二通口36的进液压力为P1，高压水出口压力为P2，则增压比K=P2/P1=S1/S2。可见S1与S2的比值越大，增压比就越高。为了获得更大的增压比，可采用多级（一般为2级或3级）增压器，例如串联连接，增压器输出的喷射压力可达数百MPa。在一种优选方案中，加压机构采用多级增压器，多级增压器包括多个串联在一起的增压器3。

[0061] 尽管在第一实施方式中以水为工作流体进行了说明，但是本领域技术人员应该了解，为了提高密封性，可在水中加入少量的可溶性乳化油，减少增压系统的内外泄漏。

[0062] 实施方式二：

[0063] 图6为根据本发明第二实施方式的带有磨料高压流体喷射切槽装置的复合式盾构机的局部结构示意图；图7为图6的区域B中喷嘴与磨料供给装置的结构细节的放大示意图；图8为图7中区域C中磨料吸管与磨料节流旋塞的结构细节的放大示意图；图9为本发明第二实施方式中的喷嘴结构示意图。

[0064] 本实施方式所描述的是采用驱动电机直接驱动式高压柱塞泵及磨料高压流体喷射切槽复合式盾构机，该高压流体为高压水与磨料的混合液，喷嘴为具有磨料混合功能的磨料混合式喷嘴14。

[0065] 如图6所示，磨料高压水喷射切槽装置由储液仓1、驱动电机12、高压柱塞泵13、第一管路4、中心回转接头5、第二管路6、磨料混合式喷嘴14、护套7以及磨料供给装置等组成，各部件顺序连接在流体通路中。第一管路4连通高压柱塞泵13和中心回转接头5。磨料混合式喷嘴14设置于两个相邻的刀具102之间。磨料混合式喷嘴14连接有磨料供给装置。

[0066] 在本实施方式中，采用电机直接驱动式高压柱塞泵13，如德国KAMAT系列泵。这种泵可与电机直联，布局简单，但与第一实施方式中的增压效果相比，所能提供的最大连续工作压力要低10～25%。由于整体的工作方式与第一实施方式中的相似，因此在这里不再赘述。

[0067] 为了保证水喷射具有足够的动能与冲击力，可在水喷射中混合适量坚硬的固体颗粒，形成所谓的磨料高压水喷射，磨料一般采用石榴石粉、石英砂等材料。为了提高磨料混合式喷嘴14抵抗磨料磨蚀的能力，喷嘴一般采用硬质合金或宝石等材料。

[0068] 如图9所示，磨料混合式喷嘴14包括混合室141以及与混合室141相通的节流孔142，混合室141通过节流孔142与第二管路6连通，节流孔142位于磨料混合式喷嘴14的末端并与第二管路6连通，且节流孔142的孔径小于混合室141的内径。来自第二管路6的高压水从节流孔142进入混合室141，并在喷嘴主体中形成磨料高压水混合液自喷嘴前端81的喷射小孔83向外喷射到开挖面。

[0069] 参见图7至图9，磨料供给装置包括用于容纳磨料的磨料箱19，磨料箱19与磨料混合式喷嘴14连通，磨料箱19上还设置有与大气相通的气孔191，磨料箱19通过磨料吸管与磨料混合式喷嘴14相通。磨料吸管分为磨料吸管上段194和磨料吸管下段192，两段磨料吸管通过双头螺母193连接固定。喷嘴主体上设有与混合室141连通的通孔，该通孔与磨料吸管相通。可以理解，这仅仅是示例性的，磨料吸管上段194可以与喷嘴主体一体形成，或者喷嘴主体以其他方式与磨料箱19连接。

[0070] 高压柱塞泵13由驱动电机12直接驱动，将储液仓1中的水增压后通过第一管路4、经由中心回转接头5泵入喷嘴阵列中的每一喷嘴。高压水从节流孔142中高速喷出，由于该节流孔142的孔径小于混合室141的内径，且小于第二管路6的管径，所以在混合室141中形成负压。由于磨料箱19通过气孔191始终与大气相通，所以磨料箱19中储存的磨料通过磨料吸管被吸入混合室141，与高压水混合后形成磨料高压水喷射，通过磨料混合式喷嘴14的节流提速，能够以几倍音速的速度射向开挖面，对地层进行切槽。磨料混合式喷嘴
14还包括设置于混合室141与磨料箱19之间的并与磨料吸管相通的磨料节流旋塞195，高压水喷射的磨料含量，可通过更换不同孔径的磨料节流旋塞195来调节。

[0071] 以上结合两个实施方式进行描述，可以理解，相关特征可以进行多种组合，例如，在第二实施方式中提到的磨料供给装置同样适用于第一实施方式的喷嘴；同理，尽管未进行说明，在第一实施方式中提到的护套7同样适用于第二实施方式的喷嘴和各个管线的保护。

[0072] 高压流体喷射切槽复合式盾构机同现有的复合式盾构机相比，具有更加宽泛的地质适应能力。在应对松软地层时，既可依靠切割刀等机械刀具直接进行切削，也可依靠高压流体喷射与机械刀具联合进行切削，避免了采用盘形滚刀可能出现的卡滞、偏磨以及渣土在刀圈上结成“泥饼”的现象。在应对硬岩地层时，虽然没有配置盘形滚刀，但由于高压流体喷射对硬岩地层的冲击作用，使其在硬岩地层上产生切槽，使得本来不具备切削硬岩能力的切割刀和刮刀也可以担当起破岩切削的任务，从而简化了刀具的配置，降低了刀具的成本。同时，由于未使用盘形滚刀，所以相应地节省了更换盘形滚刀所占用的时间，提高了施工效率。

[0073] 进一步地，高压流体喷射还可以对刀盘103上的刀具102进行冷却润滑，减少刀具102的磨损，延长刀具102的使用寿命，此外在隧道内喷射的流体还可以起到除尘、降温的作用。

[0074] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。