[發(fā)明專利]一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進機及施工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210811447.1
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115163105A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 秦鵬翔;李邵軍;李超毅;肖亞勛
• 申請（專利權）人: 華能西藏雅魯藏布江水電開發(fā)投資有限公司;中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/11
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 代春茹

1.一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進機，所述TBM掘進機用于在隧洞內進行掘進施工，其特征在于，所述TBM掘進機包括：

十字形撐靴，所述十字行撐靴由上下、左右四個油缸組成，且四個所述油缸沿所述隧洞的斷面方向相互垂直設置，且油缸的驅動端朝向所述隧洞的斷面方向；

掘進組件，包括球面刀盤和用于驅動所述球面刀盤轉動的第一驅動組件，所述球面刀盤設置在所述第一驅動組件的驅動端，且位于貼近所述隧洞的斷面一側，用于對所述隧洞的斷面進行破碎；

至少一對第二驅動組件，至少一對所述第二驅動組件的驅動端連接在所述第一驅組件上，至少一對所述第二驅動組件的非驅動端連接在所述十字行撐靴上，至少一對所述第二驅動組件用于驅動所述掘進組件向所述隧洞的斷面方向發(fā)生位移；

PLC控制組件，所述PLC控制組件與所述油缸連接，并控制所述油缸進行伸縮。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進機，其特征在于：

每一所述油缸的驅動端均設置有撐靴，所述撐靴用于與所述隧洞的內側壁接觸。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進機，其特征在于，所述TBM掘進機還包括TBM后備套；

所述TBM后備套設置在所述第一驅動組件遠離所述球面刀盤的一端。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進機，其特征在于，所述第一驅動組件和所述第二驅動組件均為水平推動油缸；

所述第一驅動組件與所述第二驅動組件之間通過一活動連接件連接，使所述第一驅動組件可相對于與所述第二驅動組件發(fā)生活動位移。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進機，其特征在于，所述球面刀盤為半球狀；

所述半球狀的球面設置有切割部件，所述球面刀盤的正面可對所述隧洞的正面進行切割開挖，所述球面刀盤的側面可對所述隧洞的內側壁進行切割開挖。

6.一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進機的施工方法，所述掘進機包括：十字形撐靴、掘進組件和PLC控制組件，所述PLC控制組件與所述掘進組件連接并控制所述掘進組件掘進；其特征在于，所述施工方法包括：

使所述十字形撐靴的支撐于所述隧道的斷面上；

所述PLC控制組件控制所述掘進組件進行掘進，以將隧洞的斷面掘進成預設形狀。

7.根據(jù)權利要求6所述的多軌跡多斷面一體化TBM掘進機的施工方法，其特征在于，所述PLC控制組件控制所述掘進組件進行掘進，以將隧洞的斷面掘進成預設形狀包括：

所述PLC控制組件控制所述掘進組件按照直線軌跡方程進行掘進，以將所述隧洞的斷面施工為圓形；所述直線軌跡方程為：(y＝kx+c)，所述y為隧洞軸線行程；所述k為隧洞縱向坡度；所述x為隧洞徑向行程；所述c為常數(shù)。

8.根據(jù)權利要求6所述的多軌跡多斷面一體化TBM掘進機的施工方法，其特征在于，所述PLC控制組件控制所述掘進組件進行掘進，以將隧洞的斷面掘進成預設形狀包括：

所述PLC控制組件控制所述掘進組件按照半橢圓曲線方程進行掘進，以將所述隧洞的斷面施工為城門洞型；所述半橢圓曲線方程為：其中，所述Y為隧洞軸線行程，所述x為隧洞徑向行程，所述a、b為常數(shù)。

9.根據(jù)權利要求6所述的多軌跡多斷面一體化TBM掘進機的施工方法，其特征在于，所述PLC控制組件控制所述掘進組件進行掘進，以將隧洞的斷面掘進成預設形狀包括：

所述PLC控制組件控制所述掘進組件按照蛋圓曲線方程進行掘進，以將所述隧洞的斷面施工為鵝蛋型；所述蛋圓曲線方程為：

其中，所述Y為隧洞軸線行程，所述x為隧洞徑向行程，所述a、b為常數(shù)，所述k為隧洞縱向坡度。

10.根據(jù)權利要求6所述的多軌跡多斷面一體化TBM掘進機的施工方法，其特征在于，所述PLC控制組件控制所述掘進組件進行掘進，以將隧洞的斷面掘進成預設形狀包括：

所述PLC控制組件控制所述掘進組件按照螺旋線方程進行掘進，以將所述隧洞的斷面施工為馬蹄型；所述螺旋線方程為：(x＝acosθ,y＝asinθ,z＝bθ)，其中，所述Y為隧洞軸線行程，所述x為隧洞徑向行程，所述a、b、θ為常數(shù)。