[發(fā)明專利]一種新型TBM及其施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010900218.8
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111963192B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜禮杰;錢豪;原曉偉;王一新
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司
• 主分類號: E21D9/11
• 分類號: E21D9/11;E21D9/10;E21D20/00
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 高園

本發(fā)明公開了一種新型TBM及其施工方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中TBM對硬巖開挖時掘進(jìn)效率低、刀盤磨損嚴(yán)重的問題。本發(fā)明包括掘進(jìn)主機(jī)和后配套系統(tǒng)，所述掘進(jìn)主機(jī)包括刀盤，刀盤與設(shè)置在掘進(jìn)主機(jī)內(nèi)的主驅(qū)動相連接，所述刀盤上設(shè)有開挖刀具和用于錨鉆、劈裂輔助破巖的錨鉆劈裂裝置。本發(fā)明融合錨桿鉆機(jī)和液壓劈裂棒的功能，通過錨鉆裝置在掌子面上打孔，劈裂裝置對鉆孔脹裂，先于刀盤對掌子面進(jìn)行錨鉆和劈裂，進(jìn)行硬巖鉆破，然后刀盤對鉆破后的掌子面進(jìn)行開挖，降低開挖刀具的磨損，提高開挖效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種新型TBM及其施工方法。

背景技術(shù)

巖石隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）是一種集機(jī)械、電子、液壓、激光等技術(shù)于一體的大型隧道開挖裝備，在山嶺隧道及城市地鐵工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。但是，當(dāng)遇到高強(qiáng)度巖石，如花崗巖、大理石等，TBM掘進(jìn)效率明顯下降，而且刀具損耗巨大，施工成本增加。而現(xiàn)有的挖掘設(shè)備如申請?zhí)枮镃N201410760991.3的一種掘錨鉆一體式硬巖掘進(jìn)機(jī)及申請?zhí)枮镃N201711130728.6的一種復(fù)合劈進(jìn)機(jī)可用于硬巖的挖掘，但是與現(xiàn)有TBM融合性差，如何利用錨鉆和劈裂設(shè)備來有效提高TBM破巖效率，是TBM研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種新型TBM及其施工方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中TBM對硬巖開挖時掘進(jìn)效率低、刀盤磨損嚴(yán)重的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種新型TBM，包括掘進(jìn)主機(jī)，所述掘進(jìn)主機(jī)包括刀盤，刀盤與設(shè)置在掘進(jìn)主機(jī)內(nèi)的主驅(qū)動相連接，所述刀盤上設(shè)有開挖刀具和用于錨鉆、劈裂輔助破巖的錨鉆劈裂裝置。

所述刀盤上設(shè)有軸向安裝孔，錨鉆劈裂裝置設(shè)置在軸向安裝孔內(nèi)且能沿軸向安裝孔前后運動。所述軸向安裝孔位于不同直徑的同心圓環(huán)上。

所述軸向安裝孔內(nèi)還設(shè)有開合密封裝置，錨鉆劈裂裝置能伸出開合密封裝置且能沿軸向安裝孔前后運動。

所述開合密封裝置包括擋板和蓋板，所述擋板固定在刀盤上，擋板上設(shè)有通孔，通孔與軸向安裝孔相對應(yīng)；所述蓋板通過滑動機(jī)構(gòu)與擋板相連接且蓋板與通孔相配合。

所述滑動機(jī)構(gòu)包括固定在擋板上的直線電機(jī)，直線電機(jī)的滑塊Ⅰ上設(shè)有連接桿，連接桿與蓋板相連接，蓋板與擋板滑動連接；所述擋板的背部設(shè)有滑動凹槽，通孔位于滑動凹槽內(nèi)部，蓋板位于滑動凹槽內(nèi)且與滑動凹槽滑動配合，所述蓋板與滑動凹槽之間設(shè)有密封條。

所述錨鉆劈裂裝置包括錨鉆裝置和劈裂裝置，所述刀盤內(nèi)設(shè)有軸向軌道和滑移驅(qū)動裝置，錨鉆裝置和劈裂裝置通過滑移驅(qū)動裝置與軸向軌道相配合。

所述錨鉆裝置包括鉆機(jī)，鉆機(jī)通過固定座設(shè)置在軸向軌道上，鉆機(jī)的輸出端設(shè)有鉆桿，鉆桿上設(shè)有劈裂裝置，且鉆桿的外端部設(shè)有鉆頭。

所述劈裂裝置包括油缸筒，油缸筒固定密封設(shè)置在鉆桿上，油缸筒上沿油缸筒徑向設(shè)置有伸縮油缸，伸縮油缸的端部設(shè)有頂塊，鉆桿上設(shè)有回轉(zhuǎn)接頭，回轉(zhuǎn)接頭與油缸筒相連接。

所述油缸筒與鉆桿同軸線設(shè)置，鉆頭的外徑大于油缸筒的外徑。

所述滑移驅(qū)動裝置包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)和滑移機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)置在刀盤內(nèi)，錨鉆裝置和劈裂裝置設(shè)置在滑移機(jī)構(gòu)上且滑移機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連接。

所述滑移機(jī)構(gòu)包括固定在軸向軌道上的滑軌，滑軌上設(shè)有安裝板，安裝板的底部設(shè)有與滑軌相配合的滑塊Ⅱ；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)設(shè)置在刀盤內(nèi)，驅(qū)動電機(jī)的輸出端設(shè)有用于卷繞鋼絲繩的纏繞輪，鋼絲繩的自由端繞過設(shè)置在驅(qū)動電機(jī)一側(cè)的張緊輪且與安裝板相連接。

一種新型TBM的施工方法，步驟如下：

S1：在刀盤掘進(jìn)過程中，開合密封裝置關(guān)閉，錨鉆劈裂裝置收回至刀盤內(nèi)；