[發明專利]一種雙結構TBM及其施工方法

在審

• 申請號: 201910260246.5
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109826637A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 李建斌;張嘯;賀飛;寧向可;張瑞棟;鄭博;尹威華;張文艷
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D11/18;E21D11/40;E21D20/00;E21D11/10;E21D11/08
• 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

本發明公開了一種雙結構TBM及其施工方法，包括周向設置有盾體推進油缸的護盾，護盾內通過盾體油缸連接有主驅動，主驅動的前部連接有刀盤，主驅動的后部連接有主梁，所述主梁上設置有噴錨支護掘進單元和管片支護掘進單元，噴錨支護掘進單元包括鋼拱架拼裝機、錨桿鉆機和噴砼機械手，錨桿鉆機的后方設置有主梁推進油缸，主梁推進油缸的前端鉸接在主梁上、后端鉸接有撐靴單元，撐靴單元沿主梁的軸線滑動設置，撐靴單元后方的主梁上滑動設置有后支撐單元，管片支護掘進單元包括管片拼裝機，管片拼裝機、鋼拱架拼裝機、錨桿鉆機和噴砼機械手均設置在護盾的后方。本發明可以實現噴錨支護掘進模式與管片支護掘進模式的轉換。

技術領域

本發明涉及盾構機技術領域，特別是指一種雙結構TBM。

背景技術

隨著中國盾構事業的蓬勃發展，硬巖掘進機（簡稱TBM）的應用也越來越多，TBM可分為敞開式TBM和護盾式TBM。

敞開式TBM由推進油缸為主機提供前進動力，通過撐靴撐緊洞壁，為推進油缸提供反力。敞開式采用噴錨支護方式，主要是安裝鋼拱架、鋼筋排、錨桿、噴砼等。敞開式TBM盾體較短且可縮回，卡機風險較低。但在破碎圍巖時，拱部落渣嚴重；易造成支護、清渣工作量大，撐靴無法直接撐緊破碎圍巖，掘進效率大大降低。在巖爆地層掘進時，人員與設備裸露缺乏保護，安全風險較高。

護盾式TBM由推進油缸為主機提供前進動力，管片為推進油缸提供反力。護盾式TBM采用管片支護方式。護盾式TBM由于盾體較長，卡機風險較高，尤其在大變形收斂地層掘進，卡機處理時間較長，影響掘進效率。

由于地層結構復雜多樣，單一結構形式的TBM無法滿足施工需求，單一結構形式的TBM斷層破碎密集帶、軟巖大變形地層、高應力巖爆地層等不良地質施工難度大，而且現有TBM無法靈活的在噴錨支護與管片支護之間進行切換。因此，任一種單一結構形式的TBM在面對情況復雜的圍巖地質時，均有一定的局限性。

發明內容

針對上述背景技術中的不足，本發明提出一種雙結構TBM，解決了現有TMB無法在巖爆、大變形、斷層破碎帶、蝕變巖等不良地質中完好適用的技術問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種雙結構TBM，包括護盾，護盾的周向設置有盾體推進油缸，護盾內通過盾體油缸連接有主驅動，主驅動的前部連接有刀盤，主驅動的后部連接有主梁，所述主梁上設置有噴錨支護掘進單元和管片支護掘進單元，噴錨支護掘進單元和管片支護掘進單元可以便捷地相互轉換，依此來適應復雜多變的地質掘進。噴錨支護掘進單元包括鋼拱架拼裝機、錨桿鉆機和噴砼機械手，鋼拱架拼裝機、錨桿鉆機和噴砼機械手可分別進行鋼拱架拼裝、錨桿支護和噴砼支護。錨桿鉆機的后方設置有主梁推進油缸，主梁推進油缸的前端鉸接在主梁上、后端鉸接有撐靴單元，撐靴單元沿主梁的軸線滑動設置，撐靴單元可配合鋼拱架拼裝機、錨桿鉆機和噴砼機械手進行噴錨支護掘進。撐靴單元后方的主梁上滑動設置有后支撐單元，管片支護掘進單元包括管片拼裝機，后支撐單元可配合管片拼裝機和盾體推進油缸進行管片拼裝掘進。管片拼裝機、鋼拱架拼裝機、錨桿鉆機和噴砼機械手均設置在護盾的后方，巧妙地避免了護盾對管片拼裝機、鋼拱架拼裝機、錨桿鉆機和噴砼機械手等支護裝置的干涉。

進一步地，所述護盾包括上護盾和下護盾、左右對稱的左護盾和右護盾，上護盾與左護盾和右護盾之間、下護盾與左護盾和右護盾之間均設置有連接護盾，連接護盾的一端與上護盾或下護盾鉸接、另一端與左護盾或右護盾插接配合。

進一步地，所述盾體油缸設置在主驅動與上護盾、左護盾和右護盾之間，盾體油缸能夠根據掘進情況進行伸縮，進而調節盾體的形狀，避免了卡盾的風險，提高了通行性能。所述盾體推進油缸分別設置在上護盾、下護盾、左護盾和右護盾上。

進一步地，所述管片拼裝機和鋼拱架拼裝機為一體機，使整個裝置更加緊湊，節省了安裝和操作空間。管片拼裝機設置在錨桿鉆機的前方，有效保證了管片支護的便捷性。