[發明專利]一種TBM推進系統及其推進方法

在審

• 申請號: 202010697059.6
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111810168A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 寧向可;張寧川;張喜冬;張嘯;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: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D9/087
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

本發明公開了一種TBM推進系統及其推進方法，解決了在軟弱、破碎圍巖內掘進時，現有敞開式TBM無法提供足夠的推進反力的技術問題。本發明包括滑動設置在主梁上的撐靴，撐靴與主梁之間設置有主推進油缸，所述主梁連接有軸向設置的輔助油缸支撐單元，輔助油缸支撐單元頂接有鋪設在隧道內的仰拱塊。良好圍巖時，撐靴撐緊洞壁，通過主推進油缸使主機向前掘進；軟弱破碎圍巖時，撐靴支撐洞壁，輔助油缸支撐單元撐緊仰拱塊；主推進油缸及輔助油缸支撐單元共同伸出，實現主機向前掘進。本發明能夠進一步提高TBM的適應性，提高TBM掘進效率，而不用完全依賴于圍巖來提供前進反力。

技術領域

本發明屬于盾構機的技術領域，特別是指一種TBM推進系統及其推進方法。

背景技術

敞開式TBM通過撐靴撐緊圍巖，由連接撐靴及主梁的推進油缸為刀盤及主機提供前進動力，此時撐靴與洞壁的靜摩擦力大于推進油缸推進力，進而實現主機向前掘進。

當敞開式TBM在掘進過程中遇到軟弱、破碎圍巖時，撐靴無法撐緊圍巖，撐靴與洞壁的靜摩擦力小于推進油缸推進力，此時無法為TBM掘進提供推進力。傳統處理方法是先停機，然后采用人工噴漿或模筑加工后再撐緊掘進，因此無法實現連續掘進，影響掘進效率。

經檢索現有申請日為2019.05.17、申請號為2019104110408的發明專利申請公開了一種敞開式TBM輔助撐靴裝置，包括主梁和設置在主梁上的主撐靴，主撐靴的一側通過推進油缸與主梁相連接、另一側設有輔助撐靴，輔助撐靴通過連接件相連接，連接件上設有與主梁相對應的輔助支撐。本發明采用輔助撐靴與主撐靴配合使用，也可單獨伸縮，在圍巖較好時，輔助撐靴回收，使用主撐靴撐緊洞壁，提供TBM推進所需的推進反力及掘進的反扭矩；在軟弱圍巖、破碎圍巖情況下，圍巖可承受壓力較小，同時使用主撐靴及輔助撐靴撐緊洞壁，增大了撐靴與圍巖的接觸面積，減小了撐靴與圍巖的接觸壓力。該專利申請的技術方案在較輕的軟弱、破碎圍巖內掘進時，能夠避免撐靴無法撐緊圍巖的情況，但是在軟弱、破碎圍巖情況較重時，仍然無法提供足夠的推進反力。

發明內容

針對上述背景技術中的不足，本發明提出一種TBM推進系統及其推進方法，解決了在軟弱、破碎圍巖內掘進時，現有敞開式TBM無法提供足夠的推進反力的技術問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種TBM推進系統，包括滑動設置在主梁上的撐靴，撐靴與主梁之間設置有主推進油缸，所述主梁連接有軸向設置的輔助油缸支撐單元，輔助油缸支撐單元頂接有鋪設在隧道內的仰拱塊。良好圍巖時，撐靴撐緊洞壁，通過主推進油缸使主機向前掘進；軟弱破碎圍巖時，撐靴支撐洞壁，輔助油缸支撐單元撐緊仰拱塊；主推進油缸及輔助油缸支撐單元共同伸出，實現主機向前掘進。

進一步地，所述輔助油缸支撐單元包括輔助推進油缸，輔助推進油缸的前端與主梁相連、后端設置有與所述仰拱塊頂接的輔助推進靴板。通過設置輔助推進靴板，能夠使結構更加可靠，推進更加穩定。

進一步地，所述輔助推進油缸的前端與主梁鉸接，主梁與輔助推進油缸的固定段之間鉸接有調整油缸。通過調整油缸，能夠便捷地控制輔助推進油缸與主梁之間的夾角，進而實現輔助推進油缸在整個推進過程中與仰拱塊的自適應角度調整。

進一步地，所述撐靴的后方設置有后支撐，所述輔助油缸支撐單元通過后支撐與主梁相連。后支撐既能保證對主梁支撐的穩定性，又能夠銜接輔助油缸支撐單元與主梁之間的軸向推力，克服主梁的周向扭矩。

進一步地，所述后支撐包括門形支架，進一步保證支撐的穩定性。門形支架的兩個豎向柱內均設置有后支撐油缸，后支撐油缸的下端部設置有后支撐靴板。

一種TBM推進系統的推進方法，包括以下步驟：

步驟一，利用隧道內已鋪設的仰拱塊作為輔助油缸支撐單元的作用支點；

步驟二，控制后支撐撐緊圍巖，調整輔助油缸支撐單元的支撐角度，使輔助油缸支撐單元撐緊仰拱塊；