[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201710838531.1
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107435541B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉恒;賀飛;趙振威;寧向可
• 申請（專利權(quán)）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(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;李宣宣

本發(fā)明提出了一種具備管棚施工能力的TBM及其施工方法，要解決的技術(shù)問題是TBM法施工和管棚支護法分別使用時，施工過程復雜，施工效率低、施工進度慢。本發(fā)明包括TBM、管棚鉆機和環(huán)形軌道，所述的管棚鉆機設(shè)置在鉆機支撐座上，鉆機支撐座下部設(shè)有俯仰油缸和推移油缸；所述的環(huán)形軌道套接在TBM的主大梁上，鉆機支撐座通過俯仰油缸和推移油缸與環(huán)形軌道相連采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明通過將TBM和管棚鉆機相結(jié)合，可防止采用TBM在隧道施工中的破碎帶、松散帶、土層帶的冒落或大量的地下水的涌現(xiàn)，影響施工進度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隧道掘進機（TBM），具體涉及一種具備管棚施工能力的TBM及其施工方法。

背景技術(shù)

隧道的開挖，包括：鐵道、公路、地下鐵路、水庫的引水道、礦坑通道等，以滿足相連接兩點間空間的連接而采取的施工手段，其開挖方式可根據(jù)挖掘的巖石結(jié)構(gòu)，做出合理的施工方案，包括TBM法和管棚（或管幕）超前支護鉆進開挖法等，傳統(tǒng)的TBM法施工時應(yīng)用底層為：具有一定自穩(wěn)性的巖層，傳統(tǒng)的管棚（或管幕）超前支護鉆進開挖法（簡稱管棚支護法）施工時的應(yīng)用地層為：非穩(wěn)固性巖土層或巖層中有破碎帶、松散區(qū)，容易冒落或涌水帶或土層等，但是在非穩(wěn)固性巖土層開挖較為復雜，且在一般的隧道施工中經(jīng)常容易遇到，若施工方案選擇不對，將會影響施工的進度。

在隧道開挖過程中，很難預測非穩(wěn)固性巖土層的分布點或區(qū)域，所以在常規(guī)的開挖施工中，如采用TBM法施工時，要考慮備用工藝或采用合適工藝，去處理非穩(wěn)固性的巖土層段，而處理非穩(wěn)固性的巖土層段時目前最先進、最理想且經(jīng)濟可靠的工藝為：簡稱管棚支護法。TBM法施工和管棚支護法交替使用，使得施工過程復雜，施工效率低、施工進度慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是TBM法施工和管棚支護法分別使用時，施工過程復雜，施工效率低、施工進度慢，提供一種具備管棚施工能力的TBM及其施工方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種具備管棚施工能力的TBM，包括TBM、管棚鉆機和環(huán)形軌道，所述的管棚鉆機設(shè)置在鉆機支撐座上，鉆機支撐座下部設(shè)有俯仰油缸和推移油缸；所述的環(huán)形軌道套接在TBM的主大梁上，鉆機支撐座通過俯仰油缸和推移油缸與環(huán)形軌道相連。

所述的環(huán)形軌道上設(shè)有齒條，與齒條嚙合設(shè)有齒輪，齒輪上設(shè)有支撐桿，支撐桿一端通過俯仰油缸與鉆機支撐座連接、另一端與鉆機支撐座鉸接連接；所述的管棚鉆機下部通過推移油缸與鉆機支撐座連接。

所述支撐桿兩端鉆機支撐座的相對側(cè)分別設(shè)有一對行走輪，每對行走輪分別夾持在環(huán)形軌道的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。

所述支撐桿的寬度大于環(huán)形軌道的寬度。

所述的管棚鉆機與鉆機支撐座滑動連接。

一種具備管棚施工能力的TBM的施工方法，包括以下步驟：①隧道開挖時，在具有自穩(wěn)性的巖層采用TBM的刀盤對待掘進區(qū)域進行開挖；②當采用TBM開挖隧道過程中遇到非穩(wěn)固性巖土層的區(qū)域時，采用管棚鉆機對非穩(wěn)固性巖土層進行鉆孔并采用管棚支護；③管棚支護完成后繼續(xù)采用TBM對管棚支護區(qū)進行開挖。

步驟②所述的采用管棚鉆機對非穩(wěn)固性巖土層進行鉆孔時，通過液壓傳動系統(tǒng)帶動齒輪沿環(huán)形軌道轉(zhuǎn)動，齒輪通過支撐桿帶動管棚鉆機轉(zhuǎn)動，通過液壓傳動系統(tǒng)控制俯仰油缸的伸縮，實現(xiàn)管棚鉆機向上或向下角度的調(diào)節(jié)，通過液壓傳動系統(tǒng)控制推移油缸的伸縮，管棚鉆機在鉆機支撐座上滑動，實現(xiàn)管棚鉆機的前進和后退。

所述的管棚鉆機沿環(huán)形軌道轉(zhuǎn)動，在待掘進區(qū)域360°圓周范圍內(nèi)進行鉆孔并采用管棚支護。