[發明專利]一種開敞式TBM在軟弱地層中掘進預防坍塌的裝置

有效

• 申請號: 202010175816.3
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111219193B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 陽爭榮;謝祥明;金永就;林建偉;王應龍;胡江濤;鄭莉
• 申請（專利權）人: 廣東水電二局股份有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D9/08;E21D11/18;E21D11/00;E21D20/00
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 張黎

本發明公開了一種開敞式TBM在軟弱地層中掘進預防坍塌的裝置，包括盾機殼體、噴錨機、大撐靴、錨桿鉆機、鋼筋網、拱架安裝器、頂護盾、側護盾和刀盤，所述刀盤設置在盾機殼體的前端，所述噴錨機、大撐靴、錨桿鉆機、鋼筋網和拱架安裝器均設置在盾機殼體的尾部，所述頂護盾的下部兩側設置有兩個側護盾，所述頂護盾和側護盾設置在刀盤的后方，且頂護盾呈120°設置；本發明中，裝置與TBM設備盾體連接結合，對發生塌方的范圍予以同步支撐，無需超前或臨時加固，便可達到預防坍塌的目的，因此即使在軟弱地層，也可確保TBM正常掘進。

技術領域

本發明涉及開敞式TBM設備領域，具體來說，涉及一種開敞式TBM在軟弱地層中掘進預防坍塌的裝置。

背景技術

TBM掘進機主要適應于長距離硬巖地質隧洞施工，但長距離隧洞地質單一為硬巖地質的概率幾乎為零，往往在TBM掘進過程中，會經常遭遇不可預見的不適應于TBM掘進的軟弱地層，如斷層、軟土、泥夾石地層等，遇到該類地層時，因TBM盾尾位置露出的軟弱圍巖無法得到及時支護，會導致經常性坍塌，安全風險很大，同時坍落體散落在洞內需花費大量的人工清理，導致TBM掘進非常緩慢甚至不能掘進。

開敞式TBM是掘進機的一種類型，是集開挖、支護(如錨桿、拱架、噴射砼、Mcnally系統支護等)、出渣等一整套隧洞施工工藝的自動化成洞設備。在TBM盾尾，設備廠家配置相應的支護設備，依次為拱架安裝器、錨桿鉆機、噴錨機等。

如《TBM支護設備布置斷面示意圖》所示，拱頂120°范圍密排鋼筋排(也即Mcnally系統支護，該工序為預先將鋼筋排插入頂護盾內，隨著TBM盾體往前移動，鋼筋排自然露出盾尾配合后續支立鋼拱架起到支護拱頂圍巖的作用)對露出盾尾拱頂120°范圍圍巖實施同步支護，可確保拱頂120°范圍在掘進過程不發生坍塌；如圖，TBM配置的支護設備按照先后順序還有拱架支護、錨桿支護、噴射砼支護等。先開挖，后支護，這是開敞式TBM掘進工藝特點。

應用開敞式TBM掘進遇到軟弱地層時，常規方法一般采用對TBM前方軟弱地層進行超前加固，如采用超前大管棚灌漿加固或者采用小管棚灌漿加固，對于富水軟弱地層甚至采取冷凍法進行加固等，加固經檢測安全后再掘進通過。因常規加固方法耗時長、效率低、成本高、施工難度大，不能充分發揮TBM設備掘進效率高的優勢。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種開敞式TBM在軟弱地層中掘進預防坍塌的裝置，以克服現有相關技術所存在的上述技術問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種開敞式TBM在軟弱地層中掘進預防坍塌的裝置，包括盾機殼體、噴錨機、大撐靴、錨桿鉆機、鋼筋網、拱架安裝器、頂護盾、側護盾和刀盤，所述刀盤設置在盾機殼體的前端，所述噴錨機、大撐靴、錨桿鉆機、鋼筋網和拱架安裝器均設置在盾機殼體的尾部，所述頂護盾和側護盾設置在刀盤的后方，且頂護盾呈120°設置；

所述側護盾和拱架安裝器之間設置有預防坍塌裝置，且側護盾與刀盤之間留有焊接縫隙；

所述頂護盾的內側壁上對稱連接有兩個一號支撐板，且一號支撐板通過一號轉動桿轉動連接有一號連接桿的一端，所述一號連接桿的另一端連接有一號抵觸板，所述一號抵觸板通過若干個固定螺釘固定在側護盾的內側壁上；

所述頂護盾的內側壁上連接有L型板，所述側護盾的內側壁上連接有安裝板，且安裝板活動插接在L型板內。

進一步的，所述安裝板位于L型板內的一端設置有一號防卡凸起。

進一步的，所述L型板上開設有移動通孔，且移動通孔內活動插接有鎖定桿，所述鎖定桿上纏繞連接有支撐彈簧，且支撐彈簧的兩端分別連接在鎖定桿的側壁上和L型板的側壁上，所述安裝板遠離側護盾的一端開設有鎖定槽，所述鎖定桿的一端活動插接在鎖定槽內。