[發明專利]集成支護系統及裝有該集成支護系統的隧道掘進機

有效

• 申請號: 201410450469.5
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104196547A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 劉麗歡;韓傳強;李合華;王斌;朱厚軍;初興仁
• 申請（專利權）人: 中船重工（青島）軌道交通裝備有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/04;E21D20/00;E21D9/087
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;趙永偉

技術領域

本發明涉及一種集成支護系統，尤其是隧道掘進機(TBM)用集成支護系統及具有該系統的隧道掘進機(TBM)。

背景技術

全斷面隧道掘進機(TBM)集機械、電氣、液壓、控制、測量技術于一體，可實現隧道開挖、出碴、支護的連續作業。相對于傳統的鉆爆法隧道施工模式，利用隧道掘進機(TBM)施工更加安全、可靠、高效、環保，現已廣泛應用于水利水電、礦山開采、軌道交通、市政、國防等工程中。

使用掘進機施工，應充分考慮到地質的變化因素，確保掘進機既具有快速掘進的能力，又具有在軟弱地質條件下安全通過的能力。在中風化、微風化等圍巖條件較好時，可采用錨桿加固、并于底部敷設仰拱塊的支護模式；在砂土及軟弱地層時可采用全環管片襯砌的支護模式；遇到斷裂破碎帶時,則需考慮超前加固。

隧道掘進機(TBM)支護系統包括超前鉆探/加固系統、管片/仰拱塊拼裝系統及錨桿鉆機系統等。超前鉆探/加固系統用來鉆探取芯、超前預報及超前加固；管片/仰拱塊拼裝系統是隧道掘進機(TBM)一個重要組成部分，主要用來將預制好的鋼筋混凝土管片拼裝成隧道襯砌，以支護隧道表面、防止地下水土的滲透和地表沉降；錨桿鉆機系統用于圍巖的鉆孔并通過錨桿加固。

傳統的隧道掘進機(TBM)支護系統，超前鉆探/加固系統與錨桿鉆機系統使用專用的回轉系統，與管片/仰拱塊拼裝系統分開布置，結構復雜，所占空間大，制造維護成本高，不能適應隧道施工尤其是城市地鐵隧道施工掘進機始發、拆卸空間小的工程實際及不同地質條件下的支護襯砌要求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提供一種集成支護系統，集管片/仰拱塊拼裝、超前鉆探/加固、錨桿加固等功能于一體，可實現仰拱塊+錨桿支護及全環管片襯砌兩種隧道支護模式，且共用一個回轉、平移支撐系統，優化了機械結構，縮短了隧道掘進機(TBM)長度，減少了相關液壓電氣控制系統配置，降低了設備制造維護成本，更能適應隧道施工尤其是城市地鐵隧道施工掘進機始發、拆卸空間小的工程實際，更能適用于不同地質條件下的隧道襯砌、支護要求。

為實現本發明的上述目的，本發明的技術方案是：一種集成支護系統，包括：管片/仰拱塊拼裝系統、超前鉆探/加固系統、錨桿鉆機系統、回轉系統和平移支撐系統，其特征在于，所述的管片/仰拱塊拼裝系統、超前鉆探/加固系統和錨桿鉆機系統均安裝在回轉系統和平移支撐系統上，實現管片/仰拱塊拼裝系統、超前鉆探/加固系統和錨桿鉆機系統共用一套回轉系統和平移支撐系統。

所述的管片/仰拱塊拼裝系統主要包括管片夾取裝置和提升機構。

所述的回轉系統主要包括：移動支架、旋轉支架、液壓馬達及減速器、小齒輪、回轉軸承外圈、軸承內圈及其液壓電氣控制系統；管片/仰拱塊拼裝系統的管片夾取裝置安裝在旋轉支架的底部，提升機構通過螺栓與旋轉支架連接。

所述的超前鉆探/加固系統主要包括：一套易拆卸式超前鉆機、超前鉆機系統安裝支座及其液壓電氣控制系統；超前鉆探/加固系統通過安裝支座采用螺栓可拆卸的連接在回轉系統的旋轉支架上，安裝支座通過銷連接，從而超前鉆機的俯仰角可通過該支座進行調節，以便實現不同位置的鉆孔、加固作業。

所述的錨桿鉆機系統主要包括：兩套易拆卸式錨桿鉆機、兩個錨桿鉆機系統安裝支座及其液壓電氣控制系統；錨桿鉆機系統通過安裝支座采用螺栓可拆卸的連接在提升機構上，而提升機構和旋轉支架通過螺栓連接，從而錨桿鉆機可拆卸地連接在旋轉支架上。

所述的共有平移支撐系統主要包括：行走大梁、直線往復油缸及其液壓電氣控制系統；移動支架和旋轉支架連接在行走大梁上；行走大梁起支撐作用，利用直線往復油缸運動，帶動連接在其上的回轉系統實現直線往復運動。

一種裝有所述的集成支護系統的隧道掘進機，包括主機、支撐橫梁和皮帶機，支撐橫梁連接在主機后部內，皮帶機設在主機內的中部，其特征在于，所述的主皮帶機穿過所述的集成支護系統，集成支護系統的平移支撐系統行走大梁的前端與支撐橫梁相連接。

相對于現有技術，本發明的優點是：通過結構優化及合理布置，將管片/仰拱塊拼裝系統、超前鉆探/加固系統、錨桿鉆機系統連接在同一套旋轉及平移支撐機構上，共用一套回轉、平移系統，結構相對簡單且緊湊，節約了不必要的機械、液壓、電氣配置，降低了制造維護成本，縮短了隧道掘進機（TBM）的長度，更能適應隧道施工尤其是城市地鐵隧道施工掘進機始發、拆卸空間小的工程實際。

通過錨桿鉆機的自身伸縮實現準確定位，且通過插入角微調（±5°），可實現兩個錨桿鉆機同時在洞壁鉆孔、加固，提高了工作效率。