[發(fā)明專利]一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進(jìn)機(jī)及施工方法

在審

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• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN115163105A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦鵬翔;李邵軍;李超毅;肖亞勛
• 申請（專利權(quán)）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(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): E21D9/10
• 分類號(hào): E21D9/10;E21D9/11
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 代春茹

本發(fā)明提供一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進(jìn)機(jī)及施工方法，TBM掘進(jìn)機(jī)用于在隧洞內(nèi)進(jìn)行掘進(jìn)施工，包括十字形撐靴，掘進(jìn)組件和PLC控制組件，十字行撐靴由四個(gè)油缸組成，且四個(gè)油缸沿隧洞的斷面方向相互垂直設(shè)置，且油缸的驅(qū)動(dòng)端朝向隧洞的斷面；包括球面刀盤和用于驅(qū)動(dòng)球面刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)組件，球面刀盤設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)端，且位于貼近隧洞的斷面一側(cè)，用于對隧洞的斷面進(jìn)行破碎；至少一對第二驅(qū)動(dòng)組件，其驅(qū)動(dòng)端連接在第一驅(qū)組件上、非驅(qū)動(dòng)端連接在十字行撐靴上，至少一對第二驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)組件向隧洞的斷面發(fā)生位移；PLC控制組件與油缸連接，并控制油缸進(jìn)行伸縮。可同時(shí)滿足公路、鐵路、水利等隧道工程的斷面開挖需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進(jìn)機(jī)及施工方法。

背景技術(shù)

全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、水利等隧道工程。常規(guī)TBM通過刀盤旋轉(zhuǎn)滾壓巖石實(shí)現(xiàn)隧道開挖，其開挖斷面主要為圓形斷面。但是公路隧洞一般為城門洞型，采用常規(guī)圓形TBM斷面開挖需要進(jìn)行底部回填，操作過程繁瑣，施工難度大，容易造成工程浪費(fèi)；鐵路隧洞為鵝蛋或馬蹄形斷面，采用常規(guī)圓形TBM斷面開挖對底板和側(cè)面進(jìn)行回填，不斷增加施工難度同時(shí)，增加工程投資。

也即，對于通過常規(guī)全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工時(shí)，無法同時(shí)滿足不同工程斷面需求的要求，比如，無法同時(shí)滿足公路、鐵路、水利等隧道工程的斷面開挖需求；

可見，對于如何同時(shí)滿足多種工程類型的斷面開挖需求，例如，同時(shí)滿足公路、鐵路、水利等隧道工程的斷面開挖需求，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進(jìn)機(jī)，以至少解決上述技術(shù)問題；

為了解決上述問題，本發(fā)明的第一方面提供一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進(jìn)機(jī)，所述TBM掘進(jìn)機(jī)用于在隧洞內(nèi)進(jìn)行掘進(jìn)施工，所述TBM掘進(jìn)機(jī)包括：十字形撐靴，所述十字行撐靴由上下、左右四個(gè)油缸組成，且四個(gè)所述油缸沿所述隧洞的斷面方向相互垂直設(shè)置，且油缸的驅(qū)動(dòng)端朝向所述隧洞的斷面方向；掘進(jìn)組件，包括球面刀盤和用于驅(qū)動(dòng)所述球面刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)組件，所述球面刀盤設(shè)置在所述第一驅(qū)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)端，且位于貼近所述隧洞的斷面一側(cè)，用于對所述隧洞的斷面進(jìn)行破碎；至少一對第二驅(qū)動(dòng)組件，至少一對所述第二驅(qū)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)端連接在所述第一驅(qū)組件上、至少一對第二驅(qū)動(dòng)組件的非驅(qū)動(dòng)端連接在所述十字行撐靴上，至少一對所述第二驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)所述掘進(jìn)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(jìn)行伸縮。

在第一方面中，每一所述油缸的驅(qū)動(dòng)端均設(shè)置有撐靴，所述撐靴用于與所述隧洞的內(nèi)側(cè)壁接觸。

在第一方面中，所述TBM掘進(jìn)機(jī)還包括TBM后備套；所述TBM后備套設(shè)置在所述第一驅(qū)動(dòng)組件遠(yuǎn)離所述球面刀盤的一端。

在第一方面中，所述第一驅(qū)動(dòng)組件和所述第二驅(qū)動(dòng)組件均為水平推動(dòng)油缸；所述第一驅(qū)動(dòng)組件與所述第二驅(qū)動(dòng)組件之間通過一活動(dòng)連接件連接，使所述第一驅(qū)動(dòng)組件可相對于與所述第二驅(qū)動(dòng)組件發(fā)生活動(dòng)位移。

在第一方面中，所述球面刀盤為半球狀；所述半球狀的球面設(shè)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(jìn)行切割開挖，所述球面刀盤的側(cè)面可對所述隧洞的內(nèi)側(cè)壁進(jìn)行切割開挖。

第二方面，本發(fā)明提供了一種多軌跡多斷面一體化TBM掘進(jìn)機(jī)的施工方法，所述掘進(jìn)機(jī)包括：十字形撐靴、掘進(jìn)組件和PLC控制組件，所述PLC控制組件與所述掘進(jìn)組件連接并控制所述掘進(jìn)組件掘進(jìn)；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(jìn)組件進(jìn)行掘進(jìn)，以將隧洞的斷面掘進(jìn)成預(yù)設(shè)形狀。