[發明專利]水力-機械TBM刀盤聯合破巖方法及其刀盤及其裝置

在審

• 申請號: 201910587682.3
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110219660A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 盧景景;徐福通;周輝;張傳慶;邱浩權
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/10;E21D9/12
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公開了一種水力?機械TBM刀盤聯合破巖方法。它包括安裝聯合破巖TBM刀盤，將聯合破巖TBM刀盤對準待開挖洞室位置；固定TBM外機架，啟動聯合破巖TBM，使TBM向前掘進一個行程；重復上述步驟，開始下一個行程作業；直至掘進到指定距離，即完成洞室開挖。本發明具有貫入度合適、破巖效率較高的優點。本發明還公開了所述的水力?機械TBM刀盤聯合破巖方法采用的水力?機械聯合破巖TBM刀盤。本發明還公開了所述的水力?機械TBM刀盤聯合破巖方法采用的水力?機械聯合破巖TBM裝置。

技術領域

本發明涉及隧道及地下工程領域，特別涉及復雜地質條件TBM隧道施工領域，更具體地說它是水力-機械TBM刀盤聯合破巖方法。本發明還涉及所述的水力-機械TBM刀盤聯合破巖方法采用的水力-機械聯合破巖TBM刀盤。本發明還涉及所述的水力-機械TBM刀盤聯合破巖方法采用的水力-機械聯合破巖TBM裝置。

背景技術

傳統TBM采用機械滾刀破巖，TBM滾刀在破巖時往往具有三種狀態，即貫入度過小、貫入度合適和貫入度過大。

在一定的滾刀間距條件下，貫入度過小時，刀盤下方產生的裂紋會向破巖自由面(掌子面)上拓展并形成三角形的巖石渣片，亦或者兩相鄰滾刀所產生的水平向裂紋無法交匯，滾刀之間的巖脊無法被切削破壞，需要多次重復破巖才能達到良好的破巖效果，但此方法會造成破巖能耗增加，影響破巖效率；

在一定的滾刀間距條件下，貫入度過大時，相鄰滾刀間的巖石被切削成細小的巖石渣片、顆粒甚至粉末，巖石被過度破碎，造成能耗的增加和刀具磨損；

合適的貫入度應該在一定滾刀間距條件下，以最小的能耗和機構磨損，形成最大的破巖范圍。

傳統機械常截面盤形滾刀破巖貫入度由TBM參數確定，針對不同的掌子面巖性種類會做出調整；然而，由于施工過程中很難找到合適的TBM貫入度，所以容易造成TBM切削能量的損耗和刀盤的磨損。

中國專利號：CN103244119 A，專利名稱為《高壓水射流在掘進機刀盤中的布置方法與結構》，發明人張春光、魏靜等公開了一種在傳統TBM刀盤主體結構形式基礎上布置若干高壓水噴嘴的掘進機刀盤布置方法，其結構體現在刀盤布置上，用以提高TBM的破巖效率；它通過添加一種新的模塊(高壓噴嘴)重新布置刀盤實現提高TBM的破巖效率的目的；其將高壓水射流噴嘴的安裝位置設于機械滾刀的前方，采用先水力截割后機械滾壓的方式；噴嘴位置安裝在滾刀的前方，實際工作相當于先切一道水力切槽，機械滾刀在其后壓過去，這種破巖方式需較大的壓力。

中國專利號：CN105736006A，專利名稱為《高壓水射流全斷面巖石掘進機刀盤設計方法》，發明人霍軍周、朱冬等公開了一種改變了傳統圓形刀盤的形狀，采用兩個十字形輻條布局，通過四輻條上水射流的沖擊以及刀具的旋轉擠壓來進行巖石破碎的巖石掘進機刀盤，體現在刀盤布置上，降低了破巖能耗；但其對刀盤的整體結構形式改變較大，工業上的可實現程度不高。

隨著社會的日益發展，隧道及地下工程對TBM的使用需求越來越高；因此，先亟需開發一種破巖效率較高，破巖能耗較少，機械磨損較低的破巖TBM掘進方法及其裝備。

發明內容

本發明的第一目的是為了提供一種水力-機械TBM刀盤聯合破巖方法，破巖效率較高，破巖效果較好，磨損率較小，有利于提高工程進度和降低工程成本。

本發明的第二目的是為了提供一種所述的水力-機械TBM刀盤聯合破巖方法采用的水力-機械聯合破巖TBM刀盤，高壓水射流噴嘴工作時水射流可以依照程序設置，預先或同步機械滾刀工作，起到聯合破巖的目的，結構簡單，破巖效率較高，破巖效果較好，磨損率較小。

本發明的第三目的是為了提供一種所述的水力-機械TBM刀盤聯合破巖方法采用的水力-機械聯合破巖TBM裝置，結構簡單，破巖效率較高，破巖能耗較少，能夠較好的完成更大程度的破巖。