[发明专利]TBM双向旋转出渣刀盘及其制造工艺

说明书

技术领域   

本发明属于山岭隧道施工技术，具体涉及到单护盾TBM刀盘双向旋转出渣施工技术。

背景技术

目前TBM主要用作硬岩隧道掘进机，主要分为三种类型：敞开式、单护盾式、双护盾式。敞开式TBM一般用于临时非管片衬砌隧道掘进机，机器外部的盾体支撑着石头直到完成衬砌，掘进与管片衬砌可以同步进行。单护盾式、双护盾式TBM用于管片衬砌隧道掘进机，作业方式是轮转的：当需要管片衬砌时，隧道掘进机需要停止。

目前三种类型的TBM掘进机刀盘的设计都是单旋向。由于TBM刀盘单向旋转出渣，刀盘无法进行反向旋转出渣，当TBM在含水疏松砂层掘进时，掘进过程中对地层的扰动比较大，砂层液化，易出现涌水、涌沙以及卡刀盘等问题，影响掘进速度。当TBM在围岩稳定性较好的地层掘进时，为了防止卡盾，刀盘的开挖直径大于盾体的外径，开挖洞径与盾体之间有间隙，地层不能够提供足够的包裹力包裹盾体，主机易出现滚动现象，影响掘进速度。当TBM在上软下硬、上硬下软、左软右硬，左硬右软等复合地层掘进时， TBM的姿态较难控制，易出现掘进偏离设计轴线等问题，刀盘只能单向旋转出渣，纠偏较困难，影响掘进速度。

发明内容

本发明为了解决TBM在掘进过程卡机、主机滚动以及掘进偏离设计轴线等问题，提出一种单护盾TBM刀盘双向旋转出渣施工技术，其目的就是为了提高了单护盾TBM纠偏和防滚动的能力，从而提高了单护盾TBM对地质的适应性。

技术方案：一种TBM双向旋转出渣刀盘，包括刀盘总成，在刀盘总成的盘体圆周边缘均布设置有4～8对进渣口，分别为4～8个正旋转进渣口和4～8个反旋转进渣口；每对进渣口中部沿径向布置溜渣板，溜渣板位于盘体上端和周边的区域分别布置有刮板；所述刮板固定在刮板座的末端，所述刮板座对称焊固在溜渣板两侧；从而刮板在溜渣板左右两侧对称分布，位于溜渣板上端的刮板和周边刮板逐个排列并沿弧线过渡连接；溜渣板与盘体内壁接触部位布置导渣槽。开挖的渣土通过刮板、导渣槽、溜渣板溜进渣斗，然后通过皮带机输送出去。

在任意两个对称刮板座之间产生夹角，该夹角范围为140～160°，对称的两个刮板座之间通过焊接保护钢板连接在一起，所述保护钢板的中部焊固在溜渣板末端。

溜渣板位于盘体周边区域的外侧边，同时包含直边段和锥形段；刮板既设置在直边段上也设置在锥形段上段，其中设置在锥形段上段的刮板长度大于直边段上刮板的长度。

所述溜渣板的锥形段的下段垂直焊固有锥形板，在溜渣板底边垂直焊固有底部盖板，同时在溜渣板与盘体底部焊固有连接法兰。

所述溜渣槽是在进渣口靠近圆心一侧依次设置有外支撑板和内支撑板，该外支撑板和内支撑板分别垂直焊固在溜渣板上，在外支撑板和内支撑板的另一侧焊固有侧支撑板；在所述外支撑板和内支撑板的端面上倾斜焊固有一个导渣板，该导渣板的两侧焊固在溜渣板和外侧支撑板上。

所述导渣板与盘体端面夹角范围为25～35°，导渣板与溜渣板夹角范围为70～80°。

一种TBM双向旋转出渣刀盘制作工艺，包括以下步骤：

（1）在刀盘总成的盘体周边缘均布设置有4～8个进渣口，同时准备4～8个溜渣板，4～8个锥形板，4～8个底部盖板和一个底部连接法兰，分别对溜渣板、锥形板、底部盖板和连接法兰进行预拼装，同时检验关键尺寸确保拼装定位准确；其拼装关系如下：

溜渣板：在以上4～8个进渣口的中部沿径向各安装一个溜渣板，每个溜渣板的两侧分别形成一个正旋转进渣口和一个反旋转进渣口，所述溜渣板的上端为直边段，溜渣板的外侧边为直边段和锥形段的组合；

锥形板：垂直于溜渣板锥形段的下段；

底部盖板：垂直于溜渣板的底边；

连接法兰：位于盘体底部中心，并同时位于所有溜渣板的底部；

预拼无误后，拆掉连接法兰、底部盖板和锥形板，然后将各溜渣板与盘体焊接在一块；

（2）根据（1）中拼装关系，将溜渣板与连接法兰、底部盖板和锥形板焊接在一块；

（3）设置刮板座，通过安装刮板的定位工装，确定刮板座尺寸范围，刮板座分别包括正面区域刮板座：位于溜渣板上端直边段的两侧对称分布；周边区域刮板座：位于溜渣板外侧壁直边段的两侧对称分布；锥形区域刮板座：位于溜渣板外侧壁锥形段上段的两侧对称分布；各刮板座分布向外倾斜，对称的两个刮板座之间夹角范围为140～160°；该夹角优选150°。

把正面区域刮板座、周边区域刮板座、锥形区域刮板座，依次焊接到溜渣板的两侧对称位置上；