[發明專利]一種具備管棚施工能力的TBM及其施工方法

有效

• 申請號: 201710838531.1
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107435541B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 劉曉恒;賀飛;趙振威;寧向可
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;李宣宣

1.一種具備管棚施工能力的TBM，其特征在于：包括TBM（1）、管棚鉆機（2）和環形軌道（4），所述的管棚鉆機（2）設置在鉆機支撐座（7）上，鉆機支撐座（7）下部設有俯仰油缸（5）和推移油缸（6）；所述的環形軌道（4）套接在TBM（1）的主大梁（11）上，鉆機支撐座（7）通過俯仰油缸（5）和推移油缸（6）與環形軌道（4）相連；

所述的環形軌道（4）上設有齒條（41），與齒條（41）嚙合設有齒輪（42），齒輪（42）上設有支撐桿（43），支撐桿（43）一端通過俯仰油缸（5）與鉆機支撐座（7）連接、另一端與鉆機支撐座（7）鉸接連接；所述的管棚鉆機（2）下部通過推移油缸（6）與鉆機支撐座（7）連接；

所述支撐桿（43）兩端鉆機支撐座（7）的相對側分別設有一對行走輪，每對行走輪分別夾持在環形軌道（4）的內側和外側；

①隧道開挖時，在具有自穩性的巖層采用TBM（1）的刀盤（12）對待掘進區域（8）進行開挖；②當采用TBM（1）開挖隧道過程中遇到非穩固性巖土層的區域時，采用管棚鉆機（2）對非穩固性巖土層進行鉆孔并采用管棚（9）支護；管棚鉆機沿環形軌道轉動，在待掘進區域360°圓周范圍內進行鉆孔并采用管棚支護，對待掘進區域8產生很大的頂拱支承效果，且相鄰管孔的漿液在壓力灌注時，相互滲透連接，形成天幕式的管棚結構，成保護式隔離層；③管棚（9）支護完成后繼續采用TBM（1）對管棚支護區進行開挖。

2.根據權利要求1所述的具備管棚施工能力的TBM，其特征在于：所述支撐桿（43）的寬度大于環形軌道（4）的寬度。

3.根據權利要求1所述的具備管棚施工能力的TBM，其特征在于：所述的管棚鉆機（2）與鉆機支撐座（7）滑動連接。

4.根據權利要求1-3任一項所述的具備管棚施工能力的TBM的施工方法，其特征在于：包括以下步驟：①隧道開挖時，在具有自穩性的巖層采用TBM（1）的刀盤（12）對待掘進區域（8）進行開挖；②當采用TBM（1）開挖隧道過程中遇到非穩固性巖土層的區域時，采用管棚鉆機（2）對非穩固性巖土層進行鉆孔并采用管棚（9）支護；③管棚（9）支護完成后繼續采用TBM（1）對管棚支護區進行開挖。

5.根據權利要求4所述的具備管棚施工能力的TBM的施工方法，其特征在于：步驟②所述的采用管棚鉆機（2）對非穩固性巖土層進行鉆孔時，通過液壓傳動系統帶動齒輪（42）沿環形軌道（4）轉動，齒輪（42）通過支撐桿（43）帶動管棚鉆機（2）轉動，通過液壓傳動系統控制俯仰油缸（5）的伸縮，實現管棚鉆機（2）向上或向下角度的調節，通過液壓傳動系統控制推移油缸（6）的伸縮，管棚鉆機（2）在鉆機支撐座（7）上滑動，實現管棚鉆機（2）的前進和后退。

6.根據權利要求5所述的具備管棚施工能力的TBM的施工方法，其特征在于：所述的管棚鉆機（2）沿環形軌道（4）轉動，在待掘進區域（8）360°圓周范圍內進行鉆孔并采用管棚支護。