具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种微型盾构机，包括主机系统，所述主机系统含有从前后依次设置的前盾2、中盾6和尾盾9，前盾2与中盾6通过球型铰接总成12连接，中盾6与尾盾9也通过球型铰接总成12连接，如图1所示。

为满足小曲线转弯需求，本发明提出了分段式双主动球型铰接盾体设计。即所述微型盾构机将盾体分割为前盾、中盾和尾盾三段，每两段之间采用球型铰接总成12相连。与常规现有技术相比，利用双球型铰接系统能够很好地实现小曲率半径施工，可满足R≤50m曲线施工。

在本实施例中，球型铰接总成12含有内外套设的球铰内圈1203和球铰外圈1204，球铰内圈1203的外表面为球形面的一部分，球铰内圈1203和球铰外圈1204匹配连接，球铰内圈1203和球铰外圈1204之间套设有密封结构，所述密封结构含有前后间隔设置的VD密封圈1201和指型密封圈1202。

具体的，所述密封结构含有前后间隔设置的两道VD密封圈1201和一道指型密封圈1202，指型密封圈1202为可拆卸结构，即指型密封圈1202与球铰外圈1204可拆卸连接，从而可满足高水压工况要求。

在连接前盾2与中盾6的球型铰接总成12(即前方的球型铰接总成12)中，球铰内圈1203的后端与中盾6的前端连接固定，球铰外圈1204的前端与前盾2的后端连接固定，如图3所示。

在连接中盾6与尾盾9的球型铰接总成12(即后方的球型铰接总成12)中，球铰内圈1203的后端与尾盾9的前端连接固定，球铰外圈1204的前端与中盾6的后端连接固定。

在本实施例中，前盾2和中盾6之间设有四个主动油缸4，四个主动油缸4沿前盾2的周向均匀间隔排布，主动油缸4能够沿前后方向伸缩，主动油缸4的前端通过转轴401与前盾2铰接，主动油缸4的后端通过转轴401与中盾6铰接，转轴401的轴线沿前盾2的直径方向设置。具体的，主动油缸4的活塞杆的前端通过转轴401与前盾2铰接，主动油缸4的缸筒的后端通过转轴401与中盾6铰接，如图4所示。

在本实施例中，中盾6和尾盾9之间设有四个主动油缸4，四个主动油缸4沿中盾6的周向均匀间隔排布，主动油缸4能够沿前后方向伸缩，主动油缸4的前端通过转轴401与中盾6铰接，主动油缸4的后端通过转轴401与尾盾9铰接，转轴401的轴线沿中盾6的直径方向设置。具体的，主动油缸4的活塞杆的前端通过转轴401与中盾6铰接，主动油缸4的缸筒的后端通过转轴401与尾盾9铰接。

沿从前向后的方向，前盾2和中盾6之间的四个主动油缸4与中盾6和尾盾9之间的四个主动油缸4一一正对。或者，沿从前向后的方向，前盾2和中盾6之间的四个主动油缸4与中盾6和尾盾9之间的四个主动油缸4交错排布，如图5所示。通过主动油缸4的伸缩，实现微型盾构机的主机系统的上下左右转弯功能。

在本实施例中，前盾2内设有前盾防扭块11，前盾防扭块11含有内外套设的内插杆和外套筒，内插杆沿前后方向延伸，内插杆和外套筒之间存在环形活动间隙，该环形活动间隙为5cm-20cm，内插杆与前盾2连接固定，外套筒与前方的球型铰接总成12中的球铰内圈1203连接固定，内插杆仅能够在该活动间隙范围内转动，从而可以限制前盾2相对于中盾6的转动范围。

在本实施例中，所述主机系统具有长径比大的特点，前盾2含有刀盘1和主驱动3，中盾6内设有液压系统主机5，尾盾9内设有推进油缸8。液压系统主机5为盾构机掘进系统(主驱动3和推进油缸8)、主动油缸4提供动力。推进油缸8的缸筒与尾盾9连接固定，推进油缸8的活塞杆能够与管片隧道26抵接，推进油缸8在伸出时能够推动所述主机系统前进。

液压系统主机5布置在盾体(中盾6)内部，合理规划整机布置空间。(备注：常规盾构机(开挖直径≥4m)通常将液压系统布置在后配套拖车上，因微型盾构后配套系统空间狭小，因此将液压系统主机5布置在盾体内部)为增大主机可用空间，保证主机内所有关键部件能够在有限的空间内合理布置，主机系统利用增加长度来实现该目的。

在本实施例中，所述微型盾构机还包括后配套系统，所述主机系统与所述后配套系统前后间隔设置，所述主机系统与所述后配套系统之间设有管片吊机21，所述主机系统的后部内设有管片拼装机10，所述后配套系统含有拖车组、流体液压电气环流系统相关设备及管路、管片运输系统等，管片吊机21的前端与管片拼装机10连接，管片吊机21的后端与所述拖车组连接，如图1和图2所示。

具体的，所述后配套系统含有拖车组和拖车轨道25，所述拖车组含有沿前后方向设置的多个拖车，所述多个拖车中最前方的拖车为一号拖车13，所述多个拖车中其余的拖车均为后部拖车15。管片吊机21含有吊机梁2101和吊机葫芦2102，吊机梁2101的前端与管片拼装机10连接固定，吊机梁2101的后端与一号拖车13连接固定。

所述微型盾构机还含有泥水循环管道7，泥水循环管道7的前端与刀盘1连接，泥水循环管道7的前段位于所述主机系统内，泥水循环管道7的后段位于所述拖车组内，吊机梁2101上集成布置有连接主机与后配套的泥浆管(该泥浆管连接泥水循环管道7的前段和泥水循环管道7的后段)及流体液压等管线。泥水循环管道7可以向刀盘1供应掘进液，泥水循环管道7还可以将刀盘1掘进产生的泥浆排出。

在本实施例中，所述拖车含有从上向下依次连接的上横梁22、立柱23和底部平台24，底部平台24上集成布置有编组列车轨道20，底部平台24的下方设有车轮对19，车轮对19位于拖车轨道25上，拖车轨道25沿前后方向延伸，拖车轨道25固定于管片隧道26的底部，相邻的两个所述编组列车轨道20之间通过可拆卸式短轨道连接。

所述后配套系统还含有编组列车17，编组列车17既可以在拖车轨道25上行驶，编组列车17也可以在编组列车轨道20上行驶。相邻的两个所述编组列车轨道20之间采用可拆式短轨相连，可满足极小曲线(即小曲率)转弯需求。即当盾构机运行至极小曲线特殊路径时，因转弯导致相邻轨道偏移距离过大，无法满足编组行走轮顺利通过，此时安装可拆式短轨弥补此间隙，保证编组列车顺利运行。

在本实施例中，在一号拖车13中，编组列车轨道20的线路中心线与拖车轨道25的线路中心线在竖直方向上重合，即两根编组列车轨道20之间的距离与两根拖车轨道25之间的距离相同，两根编组列车轨道20到管片隧道26的中心线的距离相同，两根拖车轨道25到管片隧道26的中心线的距离也相同。编组列车轨道20和拖车轨道25均位于管片隧道26的中心线的下方。一号拖车13的上横梁22上集成布置有泥水循环管道7(即泥水循环管道7的后段的一部分)，如图6所示。

在本实施例中，在后部拖车15中，编组列车轨道20的线路中心线与拖车轨道25的线路中心线平行，编组列车轨道20的线路中心线在竖直方向上偏离拖车轨道25的线路中心线，即两根编组列车轨道20之间的距离与两根拖车轨道25之间的距离相同，两根编组列车轨道20到管片隧道26的中心线的距离不相同，两根拖车轨道25到管片隧道26的中心线的距离相同，如图7所示。

例如，编组列车轨道20在后部拖车15中偏向一侧(如左侧)，左侧的编组列车轨道20到管片隧道26的中心线的距离大于右侧的编组列车轨道20到管片隧道26的中心线的距离，编组列车轨道20位于立柱23的一侧(即左侧)，立柱23的另一侧(即右侧)设有设备安装区，该设备安装区内设有流体液压电气环流设备14，上横梁22上设有泥水循环管道7(即泥水循环管道7的后段的一部分)和管路18，管路18与流体液压电气环流设备14连接。拖车、编组列车17、泥水循环管道7、管路18和流体液压电气环流设备14可以同时存在于管片隧道26内，充分利用空间。

在竖直方向上，后部拖车15中的编组列车轨道20偏离管片隧道26的中心线，一号拖车13中的编组列车轨道20正对管片隧道26的中心线，是为满足狭小空间物料运输及设备布置双重要求，所述拖车底部平台上的编组轨道采用曲线变轨设计，一号拖车13中的编组列车轨道20与相邻的后部拖车15中的编组列车轨道20通过变轨器连接，编组列车17刚进入拖车(即后部拖车15)时，在竖直方向上，编组列车17偏离管片隧道26的中心线(是为满足设备布置需求，即编组列车轨道20位于立柱23的左侧，立柱23的右可以布置流体液压电气环流设备14，充分利用空间)，编组列车17待到达一号拖车13后，在竖直方向上，编组列车17位于管片隧道26的中心线上(备注：为满足管片吊机21在隧道中心位置吊运管片的需求，因而编组列车17需由偏离管片隧道26的中心线位置移动至管片隧道26的中心线位置)。

编组列车17可以运输管片至管片吊机21处，管片吊机21将管片吊装给管片拼装机10，编组列车17既可以在拖车轨道25上行驶，编组列车17也可以在编组列车轨道20上行驶。所述多个拖车中最后方的拖车上设有道岔16，道岔16能够引导编组列车17由拖车轨道25驶入所述拖车的编组列车轨道20，道岔16也能够引导编组列车17由编组列车轨道20驶入所述拖车的拖车轨道25。

为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，如无特别说明，其中的方位词“上”表示图6中的上侧方向，方位词“下”表示图6中的下侧方向，方位词“左”表示图6中的左侧方向，方位词“右”表示图6中的右侧方向，方位词“前”表示垂直于图6的纸面并指向纸面内侧的方向，方位词“后”表示垂直于图6的纸面并指向纸面外侧的方向。本发明采用了阅读者或操作者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。