[发明专利]一种具有管片安装功能的敞开式TBM

说明书

技术领域

本发明涉及隧道掘进设备的技术领域，具体涉及一种具有管片安装功能的敞开式TBM。

背景技术

全断面隧道掘进机（TBM）集掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业于一体，常用于掘进硬岩地质。TBM利用位于前端的旋转刀盘上的滚刀挤压剪切破碎岩石，然后通过皮带机将石渣输送出去。传统敞开式TBM破碎围岩时，须要安装管片、打锚杆、安装钢拱架以及喷射混凝土等多种工序，打锚杆向隧道打铆钉，通过混凝土喷射机向隧道喷射混凝土层，需要大量施工人员同时配合，并配套繁多的物料运输系统，其操作复杂，效率低下，限制了TBM的掘进速度。再加上混凝土及其添加剂严重污染环境、腐蚀整个设备，从而使传统敞开式TBM在隧道施工领域的应用受到了极大的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有管片安装功能的敞开式TBM，通过撑靴支撑隧道的两侧，管片安装机将预制的管片进行拼接，使隧道的支护质量大大提高，省去打锚杆、喷浆施工等多道施工工艺，从而减少了施工人员和辅助设备，提高了施工效率，降低了施工成本。

本发明的技术方案是：一种具有管片安装功能的敞开式TBM，包括刀盘、主驱动和护盾，所述刀盘固定在护盾的最前端，主驱动固定在护盾上，刀盘后端与主驱动固定连接，所述护盾中部固定设有主梁，主梁上依次设有管片拼装机、推进油缸和撑靴，推进油缸与撑靴相铰接；所述撑靴滑动设在在主梁上，撑靴上设有沟槽。

所述撑靴通过鞍架与主梁滑动连接。

所述鞍架两端分别设有撑靴油缸，撑靴油缸与撑靴相连接。

所述推进油缸的缸体铰接在主梁上，推进油缸的活塞杆铰接在鞍架上。

所述主梁后端设有具有支撑功能的尾部支撑系统。

所述主梁下方设有水平的滑动轨道，滑动轨道上设有用于吊装管片的吊机。

所述沟槽为格栅形状的H型钢。

其掘进时的工作过程为：所述主驱动为刀盘提供回转动力，带动刀盘转动；调节撑靴油缸使左右两侧的撑靴分别支撑在隧道左右的管片上；推进油缸伸出，推动主梁将整个TBM向前推进，从而将推进力传递到刀盘上；刀盘在转动力和推动力的作用下，完成隧道的开挖。

其支护时的工作过程为：所述调节撑靴油缸使左右两侧的撑靴分别支撑在隧道左右的管片上；将管片运送到管片拼装机处；管片拼装机将管片紧紧的安装在隧道的左右和上下，完成该区域的管片安装；撑靴油缸收缩将撑靴收起，推进油缸收缩，从而将撑靴向前移动，进行下个区域的安装。

本发明利用设置在主梁上的撑靴支撑隧道的两侧，利用推进油缸使刀盘在主驱动的推动下实现掘进，利用管片安装机将预制的管片进行拼接，实现对隧道的支护，从而大大提高了隧道支护的质量，减少了打锚杆、喷浆施工等多道施工工艺，提高了施工效率和隧道内的施工环境，从而减少施工人员和辅助设备，降低了施工成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明撑靴的断面图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例具体说明一下本发明。

一种具有管片安装功能的敞开式TBM，如图1所示，包括刀盘1、主驱动2和护盾3。刀盘1是一个破岩盘体，位于TBM的最前端，用于破碎围岩。刀盘1固定在护盾3的最前端，刀盘1后端与主驱动2固定连接，主驱动2中部固定在护盾3上。主驱动2可以带动刀盘1转动，使刀盘1顺时针或逆时针变速转动，从而制动刀盘1。

护盾3上设有主梁5，主梁5前端固定在护盾3的中部上。主梁5的横截面积为矩形，如图2所示。主梁5的侧壁上固定有管片拼装机4和推进油缸6，即推进油缸6的缸体铰接在主梁5的侧壁上。

撑靴7通过鞍架14滑动设置在主梁5上。鞍架14上部设有滑动槽，主梁5下端设置在滑动槽内，从而使撑靴7与主梁5相滑动。推进油缸6另一端的活塞杆与鞍架14相铰接。鞍架14两端分别设有撑靴油缸11，撑靴油缸11可以左右伸缩。撑靴油缸11伸出端与撑靴7相连接，撑靴7上设有沟槽，该沟槽与管片上的相匹配，避免撑靴7直接作用在管片上，从而达到对隧道中安装后的管片进行保护。该沟槽为格栅形状的H型钢。

在整个主梁5上，调节推进油缸6的伸缩可以使鞍架14前后移动，从而带动整个撑靴7前后移动。同时，利用撑靴7与隧道上管片的静摩擦力为整个TBM提供向前掘进的反力，由于推进油缸6后端的活塞杆铰接在鞍架14上，前端的缸体铰接在主梁5上，推进油缸6伸出可以推动主梁5向前运动，从而使整个TBM向前掘进。