[實用新型]帶有雙層支護和可變管片直徑的硬巖掘進機

有效

• 申請號: 201520153540.3
• 申請日: 2015-03-18
• 公開（公告）號: CN204511445U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 李建斌;劉曉恒;賀飛
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D11/08;E21D11/10
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳大通

技術領域

本實用新型涉及隧洞建設技術領域，尤其涉及一種帶有雙層支護和可變管片直徑的硬巖掘進機。

背景技術

由于我國現代化發展的需要，隧洞建設已經廣泛應用于交通、水利、通信、冶金等諸多領域中。很多隧洞具有長、大、深埋、地質條件復雜等特點，而硬巖掘進機（即TBM）以其開挖巖石硬度范圍廣、作業環境好、信息化程度高、施工高效等優點，被廣泛用于隧洞建設中。

當護盾式硬巖掘進機穿越較差圍巖，尤其是穿越深埋長大隧洞的斷層破碎帶時，圍巖變形大，易塌方，且當圍巖的徑向位移大于盾殼與開挖輪廓面之間的預留間隙，致使盾殼被卡死，稱之為卡盾。卡盾對工程進度造成嚴重影響，例如昆明市公山隧洞TBM施工中，由于卡盾造成的停機時間占1至4月總時間的53%。卡盾對硬巖掘進機施工的影響極大，目前，應對卡盾問題的主要措施為卡盾后的脫困技術，例如：側導坑法、輔助坑道法和其他人工處理法等。而這些技術和方法均沒有從根源上解決卡盾問題，均為卡盾問題出現后采取的應對措施。

因此，結合目前的超前探測技術，通過對開挖隧洞掌子面前方的巖土應力進行探測和分析，如何采取有效的措辭，使硬巖掘進機在掘進過程中避免卡盾現象的產生，成為從根源上解決卡盾問題的有效途徑。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種帶有雙層支護和可變管片直徑的硬巖掘進機，通過擴挖和柔性支護的方法，用于避免在高應力地層掘進的過程中發生卡盾現象，且能夠在掘進的過程中，將柔性鋼拱架和管片同時進行鋪設，節約了隧道掘進后襯砌的時間和用工量。

為達到上述目的，所采取的技術方案是：

一種帶有雙層支護和可變管片直徑的硬巖掘進機，包括擴挖刀盤、驅動擴挖刀盤掘進的主驅動、主驅動后端部連接的主大梁、進行臨時支撐且徑向可伸縮的圓形護盾、設置在主大梁后的支撐主推進油缸的連接箱體和滑行大梁，所述的主大梁上設置柔性鋼拱架拼裝機，所述的滑行大梁上設置有管片拼裝機，所述的擴挖刀盤包括擴挖刀盤本體和在擴挖刀盤本體周邊以不同的角度的一系列的擴挖滾刀，所述的擴挖滾刀通過擴挖滾刀座設置在擴挖刀盤本體上，擴挖滾刀座與擴挖刀盤本體鉸接，且在擴挖滾刀座底部設置有控制各個擴挖滾刀擴挖量的擴挖推進油缸。

所述的圓形護盾包括護盾本體、沿護盾本體圓周均布的至少3塊外圍板、和驅動外圍板徑向伸縮的支撐推進油缸。

所述的在擴挖刀盤進行擴挖時，各個擴挖推進油缸的推進量沿擴挖刀盤本體呈遞進形式。

所述的擴挖滾刀數量為至少3個，各個擴挖滾刀均布設置在擴挖刀盤本體外緣，且各個擴挖滾刀的擴挖量沿圓周呈等差遞進。

采用上述技術方案，所取得的有益效果是：

①本實用新型的硬巖掘進機是針對現有技術中存在的卡盾現象，提供一種全新的解決思路，且其是對現有設備的新的改進，通過對擴挖刀盤、圓形護盾結構的改進能夠有效的提高擴挖深度和支護的穩定性，方便后續的柔性鋼拱架的拼裝和剛性的混凝土預制管片的拼裝，其結構設計合理，擴挖均勻增大。

②本實用新型采用柔性支護和剛性支護雙重支護的協同作用，用于避免在高應力地層掘進的過程中發生卡盾現象，并且能夠確保在擴挖刀盤的掘進的過程中，將柔性鋼拱架和管片同時進行鋪設，節約了隧道掘進后襯砌的時間和用工量。

③本發明的雙層支護是指柔性鋼拱架與剛性混凝土預制塊同時作用于隧道、隧洞的支護方式，其解決隧洞變形對掘進機的卡滯問題，利用柔性解決隧洞地應力釋放，利用剛性解決結構受力問題。

附圖說明

圖1為本實用新型的硬巖掘進機的結構示意圖。

圖2為擴挖刀盤上角度A處擴挖前、后擴挖滾刀結構對比示意圖。

圖3為擴挖刀盤上角度B處擴挖前、后擴挖滾刀結構對比示意圖。

圖4為擴挖刀盤上角度C處擴挖前、后擴挖滾刀結構對比示意圖。

圖5為圓形護盾縮回狀態的結構示意圖。

圖6為圓形護盾伸出狀態的結構示意圖。

圖中序號：1為擴挖刀盤、101為擴挖刀盤本體、102為擴挖滾刀、103為擴挖滾刀座、104為擴挖推進油缸、2為主驅動、3為主大梁、4為圓形護盾、401為護盾本體、402為外圍板、403為支撐推進油缸、5為連接箱體、6為主推進油缸、7為滑行大梁、8為柔性鋼拱架拼裝機、9為管片拼裝機、10為鋼拱架、11為預制管片、12為仰拱塊、13為豆礫石、14為水泥漿液。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細說明。