[發明專利]TBM雙向旋轉出渣刀盤及其制造工藝

有效

• 申請號: 201210353564.4
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102877853A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張寧川;卓興建;譚順輝;鄭康泰;張世展;蒙先君;王純亮
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道裝備制造有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 王明朗

技術領域???

本發明屬于山嶺隧道施工技術，具體涉及到單護盾TBM刀盤雙向旋轉出渣施工技術。

背景技術

目前TBM主要用作硬巖隧道掘進機，主要分為三種類型：敞開式、單護盾式、雙護盾式。敞開式TBM一般用于臨時非管片襯砌隧道掘進機，機器外部的盾體支撐著石頭直到完成襯砌，掘進與管片襯砌可以同步進行。單護盾式、雙護盾式TBM用于管片襯砌隧道掘進機，作業方式是輪轉的：當需要管片襯砌時，隧道掘進機需要停止。

目前三種類型的TBM掘進機刀盤的設計都是單旋向。由于TBM刀盤單向旋轉出渣，刀盤無法進行反向旋轉出渣，當TBM在含水疏松砂層掘進時，掘進過程中對地層的擾動比較大，砂層液化，易出現涌水、涌沙以及卡刀盤等問題，影響掘進速度。當TBM在圍巖穩定性較好的地層掘進時，為了防止卡盾，刀盤的開挖直徑大于盾體的外徑，開挖洞徑與盾體之間有間隙，地層不能夠提供足夠的包裹力包裹盾體，主機易出現滾動現象，影響掘進速度。當TBM在上軟下硬、上硬下軟、左軟右硬，左硬右軟等復合地層掘進時，?TBM的姿態較難控制，易出現掘進偏離設計軸線等問題，刀盤只能單向旋轉出渣，糾偏較困難，影響掘進速度。

發明內容

本發明為了解決TBM在掘進過程卡機、主機滾動以及掘進偏離設計軸線等問題，提出一種單護盾TBM刀盤雙向旋轉出渣施工技術，其目的就是為了提高了單護盾TBM糾偏和防滾動的能力，從而提高了單護盾TBM對地質的適應性。

技術方案：一種TBM雙向旋轉出渣刀盤，包括刀盤總成，在刀盤總成的盤體圓周邊緣均布設置有4～8對進渣口，分別為4～8個正旋轉進渣口和4～8個反旋轉進渣口；每對進渣口中部沿徑向布置溜渣板，溜渣板位于盤體上端和周邊的區域分別布置有刮板；所述刮板固定在刮板座的末端，所述刮板座對稱焊固在溜渣板兩側；從而刮板在溜渣板左右兩側對稱分布，位于溜渣板上端的刮板和周邊刮板逐個排列并沿弧線過渡連接；溜渣板與盤體內壁接觸部位布置導渣槽。開挖的渣土通過刮板、導渣槽、溜渣板溜進渣斗，然后通過皮帶機輸送出去。

在任意兩個對稱刮板座之間產生夾角，該夾角范圍為140～160°，對稱的兩個刮板座之間通過焊接保護鋼板連接在一起，所述保護鋼板的中部焊固在溜渣板末端。

溜渣板位于盤體周邊區域的外側邊，同時包含直邊段和錐形段；刮板既設置在直邊段上也設置在錐形段上段，其中設置在錐形段上段的刮板長度大于直邊段上刮板的長度。

所述溜渣板的錐形段的下段垂直焊固有錐形板，在溜渣板底邊垂直焊固有底部蓋板，同時在溜渣板與盤體底部焊固有連接法蘭。

所述溜渣槽是在進渣口靠近圓心一側依次設置有外支撐板和內支撐板，該外支撐板和內支撐板分別垂直焊固在溜渣板上，在外支撐板和內支撐板的另一側焊固有側支撐板；在所述外支撐板和內支撐板的端面上傾斜焊固有一個導渣板，該導渣板的兩側焊固在溜渣板和外側支撐板上。

所述導渣板與盤體端面夾角范圍為25～35°，導渣板與溜渣板夾角范圍為70～80°。

一種TBM雙向旋轉出渣刀盤制作工藝，包括以下步驟：

（1）在刀盤總成的盤體周邊緣均布設置有4～8個進渣口，同時準備4～8個溜渣板，4～8個錐形板，4～8個底部蓋板和一個底部連接法蘭，分別對溜渣板、錐形板、底部蓋板和連接法蘭進行預拼裝，同時檢驗關鍵尺寸確保拼裝定位準確；其拼裝關系如下：

溜渣板：在以上4～8個進渣口的中部沿徑向各安裝一個溜渣板，每個溜渣板的兩側分別形成一個正旋轉進渣口和一個反旋轉進渣口，所述溜渣板的上端為直邊段，溜渣板的外側邊為直邊段和錐形段的組合；

錐形板：垂直于溜渣板錐形段的下段；

底部蓋板：垂直于溜渣板的底邊；

連接法蘭：位于盤體底部中心，并同時位于所有溜渣板的底部；

預拼無誤后，拆掉連接法蘭、底部蓋板和錐形板，然后將各溜渣板與盤體焊接在一塊；

（2）根據（1）中拼裝關系，將溜渣板與連接法蘭、底部蓋板和錐形板焊接在一塊；

（3）設置刮板座，通過安裝刮板的定位工裝，確定刮板座尺寸范圍，刮板座分別包括正面區域刮板座：位于溜渣板上端直邊段的兩側對稱分布；周邊區域刮板座：位于溜渣板外側壁直邊段的兩側對稱分布；錐形區域刮板座：位于溜渣板外側壁錐形段上段的兩側對稱分布；各刮板座分布向外傾斜，對稱的兩個刮板座之間夾角范圍為140～160°；該夾角優選150°。

把正面區域刮板座、周邊區域刮板座、錐形區域刮板座，依次焊接到溜渣板的兩側對稱位置上；