[實用新型]超前導洞組合式TBM及掘進系統

有效

• 申請號: 201820851453.9
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN208236418U
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 周輝;龔春艷;盧景景;張傳慶;楊凡杰;胡大偉;高陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所;湖北工業大學
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 魏彥

一種超前導洞組合式TBM及掘進系統，涉及隧道及地下工程施工領域。超前導洞組合式TBM包括掘進方向相同的超前TBM和擴挖TBM，該超前導洞組合式TBM實現分部開挖，提高了復雜地質條件下深部地下洞室開挖的靈活性及適應性，且操作方便，有利于極端條件下的TBM自主脫困；超前TBM開挖使圍巖更充分地提前釋放能量，大幅降低巖爆風險，且便于在超前TBM上布置各種巖爆預處理措施和各種超前探測手段，從而實現防治巖爆和對復雜地質條件進行超前探測的目的；超前TBM開挖形成自由面，有利于提高總體破巖效率，降低綜合能耗；減小開挖造成的圍巖擾動和變形破壞，有效減輕由圍巖大變形造成的TBM卡機，有利于保障人機安全。

技術領域

本實用新型涉及隧道及地下工程施工領域，具體而言，涉及一種超前導洞組合式TBM(Tunnel Boring Machine，全斷面隧道掘進機)及掘進系統。

背景技術

近年來，我國隧道建設如火如荼，其中采用TBM施工的比例越來越高。TBM是一種利用回轉刀具開挖，同時破碎洞內圍巖掘進，從而形成整個隧道斷面的新型、先進的隧道施工機械。與傳統的鉆爆法施工相比，TBM具有掘進效率高、成洞質量高、圍巖擾動小等優點，且配合搭載于TBM上的超前探測系統，能及時收集前方數據，并通過分析數據進行地質預報及計算圍巖變形等，可在一定程度上保證隧道施工與機械安全，為隧道信息化施工提供一定的地質依據。但是TBM對地質條件的適應性較差，在復雜地質條件下，常遇到斷層、破碎帶、溶洞、強巖爆、軟弱大變形、超長、超大埋深等不良地質因素，往往會造成TBM機械被卡、被埋甚至機械報廢的嚴重事故。

目前深部地下洞室開挖主要采用分部開挖法，工程上常采用鉆爆法與TBM相結合的施工方案，而對于TBM，機械系統過于龐大，由于自身結構的限制，施工支護的靈活性較差，常造成卡機，TBM也往往被迫直接接觸高強度的巖爆，而且目前的支護手段無法保證能有效承受極強巖爆，存在坍塌的風險。

有鑒于此，需要設計出一種能保證深部地下洞室開挖的靈活性及安全性，且避免由圍巖大變形或坍塌造成的卡機的開挖方式。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種超前導洞組合式TBM，其實現超前TBM與擴挖TBM組合開挖形式，保證了深部地下洞室開挖的靈活性及安全性；且能防治巖爆，有效減輕由圍巖大變形或坍塌造成的TBM卡機，有利于提高破巖效率。

本實用新型的另一目的在于提供一種掘進系統，其安全性高。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

一種超前導洞組合式TBM，其包括掘進方向相同的超前TBM和擴挖TBM，超前TBM沿超前導洞組合式TBM的中軸線設置，擴挖TBM包圍在超前TBM外側，超前TBM和擴挖TBM之間預留間隙，超前TBM可沿中軸線方向移動。

在本實用新型較佳的實施例中，上述擴挖TBM的掘進面包圍在超前TBM的掘進面的外側，超前TBM的刀盤Ⅰ呈圓盤形，擴挖TBM的刀盤Ⅱ呈圓環形，擴挖TBM的刀盤Ⅱ包圍在超前TBM的刀盤Ⅰ的外側。

在本實用新型較佳的實施例中，上述超前TBM包括沿掘進方向連接設置的刀盤Ⅰ和旋轉驅動Ⅰ，以及推進油缸Ⅰ，刀盤Ⅰ上安裝有刀具，旋轉驅動Ⅰ用于驅動刀盤Ⅰ旋轉破巖，推進油缸Ⅰ用于推進刀盤Ⅰ。

在本實用新型較佳的實施例中，上述超前TBM還包括設置于旋轉驅動Ⅰ外側的外機架Ⅰ和設置于外機架Ⅰ后方的外機架上撐靴Ⅰ，推進油缸Ⅰ的兩端分別連接外機架Ⅰ和外機架上撐靴Ⅰ。

在本實用新型較佳的實施例中，上述刀盤Ⅰ后設置有鏟斗Ⅰ用于鏟起經刀盤Ⅰ破碎的巖渣，鏟斗Ⅰ下方設置有皮帶運輸機Ⅰ用于將巖渣輸送出去。

在本實用新型較佳的實施例中，上述擴挖TBM包括沿掘進方向連接設置的刀盤Ⅱ和旋轉驅動Ⅱ，以及推進油缸Ⅱ，刀盤Ⅱ上安裝有刀具，旋轉驅動Ⅱ用于驅動刀盤Ⅱ旋轉破巖，推進油缸Ⅱ用于推進刀盤Ⅱ。