[發明專利]一種雙結構TBM

有效

• 申請號: 202110255650.0
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113482644B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 寧向可;張文艷;尹威華;張喜冬;席杰;任梓恒
• 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;E21D9/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 賈東東

本發明涉及一種雙結構TBM，包括主梁、鞍架、撐靴單元及兩側扭矩油缸，還包括剛性連接支撐單元，用于在盾體推進掘進模式下安裝在兩側撐靴上，剛性連接支撐單元包括：剛性連接件，用于可拆地與兩側撐靴固定裝配，使兩側撐靴相對固定以形成撐靴框架；底部支撐部，用于支撐在所述盾體后側管片環的底部以形成支點。這樣一來，在主推進掘進模式下，利用兩側扭矩油缸和撐靴油缸可實現調向需求，在盾體推進掘進模式下，可將剛性連接支撐單元安裝在兩側撐靴上，使兩側撐靴相對固定以形成撐靴框架，同樣可利用兩側扭矩油缸和撐靴油缸可實現調向需求，不需要再像現有技術中一樣在后支撐單元上另外布置數量較多的油缸以滿足調向需求。

技術領域

本發明涉及一種雙結構TBM。

背景技術

隨著中國盾構事業的蓬勃發展，硬巖掘進機（簡稱TBM）的應用也越來越多，TBM可分為敞開式TBM和護盾式TBM。

敞開式TBM工作時，采用噴錨支護方式，由主推進油缸為主機提供向前掘進的動力，支反力由撐緊洞壁的撐靴提供。TBM在通過破碎圍巖段時，撐靴無法直接撐緊破碎圍巖，獲取不到足夠的支反力，推力將大大降低，此時只能以較低的推力向前掘進，或等支護完成后才能恢復正常掘進，該過程中掘進效率大大降低。

護盾式TBM的盾體內布置有盾體推進油缸，采用管片支護方式，拼裝的管片環為盾體推進油缸（見圖1）提供推進反力。護盾式TBM較敞開式TBM的盾體長，容易增加卡機風險，尤其在大變形收斂地層掘進時，卡機處理時間較長，影響掘進效率。

由于地層結構復雜多樣，單一結構形式TBM的推進系統無法滿足施工需求，任何一種單一結構形式TBM的推進系統在面對情況復雜的圍巖地質時，均有一定的局限性。

在申請公布號為CN109826637A的中國發明專利中公開了一種雙結構TBM及雙結構TBM施工方法，既配置了噴錨支護掘進單元，又配置了管片支護掘進單元，噴錨支護掘進單元包括主梁推進油缸和撐靴單元，主梁推進油缸的前端鉸接在主梁上，后端與撐靴單元鉸接，管片支護掘進單元包括管片拼裝機和盾體推進油缸。當洞壁強度足夠時，由撐靴單元撐緊洞壁，主梁推進油缸伸長，提供向前的推動力。在經過破碎圍巖段時，由管片拼裝機在洞壁內拼裝管片環，由盾體推進油缸反向頂推管片環，盾體推進油缸伸出頂壓在后方的管片環上，提供向前的推進力。

現有雙結構TBM中，噴錨支護掘進單元工作時，TBM進入噴錨支護掘進模式，此時，可利用鞍架上的撐靴油缸和前部豎直調向油缸，實現左右調向、上下調向及回轉調向。在管片支護掘進單元工作時，TBM進入管片支護掘進模式，由于管片拼裝后背部未回填灌漿，撐靴無法撐緊洞壁以提供支反力及掘進調向轉彎功能，雖然可采用盾體推進油缸提供掘進推力，但無法實現掘進調向轉彎功能，可利用后支撐單元上設置的后部豎直調向油缸和橫向布置的雙作用油缸實現調向，具體而言，兩側后部豎直調向油缸配合使用可對應帶動主梁上下擺動或驅動主梁繞自身軸線轉動，雙作用油缸在左右方向上伸縮動作可帶動主梁左右擺動，實現左右調向。

上述TBM中，對于后支撐單元來講，不僅配置有控制后支撐靴板升降的后支撐油缸，還配置有雙作用油缸和后部豎向調向油缸，雖然這種布置方式可以滿足管片支護掘進模式下的換步及轉向，但是在后支撐單元上設置雙作用油缸和后部豎向調向油缸會使得后支撐單元整體結構復雜，零部件數量多，會增大TBM的設計及制造成本。因此，有必要針對盾體推進掘進模式設計新的調向方式。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙結構TBM，相對于現有的依賴后支撐單元上相應油缸實現盾體推進掘進模式下調向的方式，能夠提供一種盾體推進掘進模式下的新型調向方式。

為實現上述目的，本發明所提供的雙結構TBM的技術方案是：一種雙結構TBM，包括：

主梁，其上沿前后方向滑移裝配有鞍架；

撐靴單元，通過兩側扭矩油缸沿上下方向可相對移動地支撐安裝在鞍架上，撐靴單元包括布置于主梁左右兩側的兩側撐靴，以及對應驅動兩側撐靴張開、回縮的兩側撐靴油缸；