[發明專利]一種鋸剪復合破巖的異型硬巖掘進機及施工方法

有效

• 申請號: 202011361061.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112360478B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 李建斌;賈連輝;賀飛;齊志沖
• 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
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 高園

本發明公開了一種鋸剪復合破巖的異型硬巖掘進機及施工方法，解決了現有技術中硬巖異型斷面開挖工作效率低的問題。本發明異型硬巖掘進機，包括組合式刀盤和設置在盾體上的鏈鋸機構，鏈鋸機構的切割路徑與組合式刀盤的開挖路徑外切。優選地，所述鏈鋸機構包括設置在盾體前部的鏈條支撐板和設置在盾體內部的驅動裝置，鏈條支撐板上設有鏈鋸，鏈鋸與驅動裝置相連接。本發明異型硬巖掘進機采用組合式刀盤與鏈鋸機構相結合的開挖方式，進行先刀盤開挖再鏈鋸修整開挖，提高開挖效率和開挖精度，避免斷面拐角修整對設備造成的損害，提高了施工安全系數。

技術領域

本發明涉及隧道施工技術領域，特別是指一種鋸剪復合破巖的異型硬巖掘進機及施工方法。

背景技術

傳統的隧道硬巖掘進機（TBM）采用的破巖方式為滾刀機械式剪切破巖，受破巖方式的影響，TBM掘進斷面為圓形，但有些隧道要求斷面為非圓斷面，由于回轉式開挖方式只能通過擬合修整的辦法實現異型斷面的開挖，修整時不僅操作復雜耗時長，也很容易在斷面拐角處造成對設備的意外損壞，硬巖異型斷面開挖一直是個難題。而采用鏈鋸式施工的裝置如申請號為CN201410125226.4的礦山井巷鏈鋸式硬巖掘進機，采用液壓鏈鋸切割，巷道成型好，對圍巖破壞小。但是上述技術方案不適于特定隧道輪廓的開挖，且與現有掘進機融合性差。如何利用鏈鋸方式對硬巖異型斷面開挖仍是本領域研究重點。

發明內容

針對上述背景技術中的不足，本發明提出一種鋸剪復合破巖的異型硬巖掘進機及施工方法，解決了現有技術中硬巖異型斷面開挖工作效率低的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種鋸剪復合破巖的異型硬巖掘進機，包括組合式刀盤和設置在盾體上的鏈鋸機構，鏈鋸機構的切割路徑與組合式刀盤的開挖路徑外切。

優選地，所述鏈鋸機構包括設置在盾體前部的鏈條支撐板和設置在盾體內部的驅動裝置，鏈條支撐板上設有鏈鋸，鏈鋸與驅動裝置相連接。所述鏈條支撐板沿盾體分段設置，鏈條支撐板所在輪廓線為與組合式刀盤外輪廓線相配合的閉環線。

優選地，所述組合式刀盤包括行列式矩形組合刀盤或環形排列式圓形組合刀盤。其中，所述行列式矩形組合刀盤包括若干個行列小刀盤，行列小刀盤與設置在盾體內的刀盤驅動一一對應，所述行列小刀盤成m×n矩陣排列，m為矩陣的行數，n為矩陣的列數，m≥1，n≥1。所述鏈鋸機構分布在行列式矩形組合刀盤的四周，且與行列小刀盤相切設置。

優選地，所述環形排列式圓形組合刀盤包括中心大刀盤和外緣小刀盤，中心大刀盤與設置在盾體內的主驅動相連接，外緣小刀盤與設置在盾體內的副驅動相連接，外緣小刀盤成環形均勻分布在中心大刀盤的外側。所述鏈鋸機構分布在環形排列式圓形組合刀盤的外圓周，且與外緣小刀盤相切設置。

異型硬巖掘進機還包括設置在盾體內的清渣系統；所述清渣系統包括設置在盾體下部的進渣盤和出渣皮帶，進渣盤的進渣端與組合式刀盤相對應，進渣盤的出渣端與出渣皮帶對應。

一種所述的鋸剪復合破巖的異型硬巖掘進機的施工方法，其特征在于：步驟如下：S1：根據設計的隧道輪廓，選擇載有相應組合式刀盤的異型硬巖掘進機；S2：異型硬巖掘進機在施工過程中，組合式刀盤先對掌子面進行剪切式開挖，實現隧道輪廓的粗開挖；S3：在步驟S2施工過程中，鏈鋸機構進行同步工作，對組合式刀盤開挖盲區進行鋸式開挖，實現對隧道輪廓的細開挖；S4：在步驟S2和S3中，產生的渣土經盾體內的清渣系統排出。

本發明異型硬巖掘進機采用組合式刀盤與鏈鋸機構相結合的開挖方式，進行先刀盤開挖再鏈鋸修整開挖，提高開挖效率和開挖精度，避免斷面拐角修整對設備造成的損害，提高了施工安全系數。本發明的施工方法簡單，通過采用不同形式的組合式刀盤能對矩形、類矩形隧道或圓形、類圓形隧道開挖，與現有掘進機配合，擴大適用工況范圍，是異型斷面隧道開挖的一大創新，具有較高的推廣價值。

附圖說明