[实用新型]一种新型复合防卡单护盾TBM

说明书

本实用新型公开了一种新型复合防卡单护盾TBM，解决了现有技术中护盾式TBM卡机风险较高、安全系数低、盾体姿态不易调节的问题。本实用新型包括与控制系统相连接的刀盘、主驱动、前盾体和后盾体，所述前盾体包括上前盾和下前盾，后盾体包括上后盾和下后盾，上前盾和下前盾通过第一举升油缸相连接，上前盾通过第二举升油缸与主驱动相连接，下前盾通过第三举升油缸与主驱动相连接；上后盾和下后盾分别通过第四举升油缸、第五举升油缸及变径油缸相连接。本实用新型通过刀盘快速提升扩挖、盾体动态支护、主驱动调向、超前注浆等多种方式防止单护盾TBM在不良地层中卡机。同时可通过主驱动摆动实现盾体纠滚，从而实现单护盾TBM在硬岩地层中的使用。

技术领域

本实用新型涉及地下施工技术领域，特别是指一种新型复合防卡单护盾TBM。

背景技术

全断面硬岩隧道掘进机（Full Face Tunnel Boring Machine），简称TBM，主要应用于硬岩地层的开挖，在城市轨道交通、市政、引水隧洞、铁路、公路等领域具有广泛应用。TBM根据结构形式可分为敞开式TBM和护盾式TBM，其中敞开式TBM主要包括凯式（双X支撑）TBM和主梁式TBM，护盾式TBM主要包括双护盾TBM和单护盾TBM。

根据地质条件不同，敞开式TBM主要应用于岩石稳定性好、软弱围岩占比较低的隧道，护盾式TBM主要应用于软弱围岩占比较大的隧道。在软硬围岩交互地层中，通常选用双护盾TBM；在软弱围岩占比较高、岩石强度较低的地质条件下，通常选用单护盾TBM。

敞开式TBM主机较短，在主机后部布置多种支护设备和支护平台，主要包括钢拱架安装装置、锚杆钻机、喷浆系统等，因此在软弱围岩中的通过性较好。然而在软弱围岩大变形底层、断层破碎带、高地应力等不良地层中，由于人工作业区域缺少防护，因此安全性较低。

护盾式TBM整个主机处在盾体防护之中，且后配套区域采用管片拼装衬砌，因此安全性较高。但是与敞开式TBM相比，护盾式TBM主机较长，在大变形、断裂破碎带地层中卡机风险增加。

在软弱围岩占比较高的地层中掘进时，单护盾TBM通常通过刀盘双向旋转的方式调整盾体姿态。但是在硬岩地层中刀盘单向旋转的特点使得单护盾TBM盾体滚转无法有效解决，因此限制了其使用范围。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种新型复合防卡单护盾TBM及其施工方法，解决了现有技术中护盾式TBM在大变形、断裂破碎带地层中卡机风险较高、安全系数低、盾体姿态不易调节的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种新型复合防卡单护盾TBM，包括刀盘、主驱动、前盾体和后盾体，主驱动设置在前盾体和后盾体的内部，刀盘安装在前盾体的前部，后盾体安装在前盾体的后部，所述前盾体包括上前盾和下前盾，后盾体包括上后盾和下后盾，上前盾和下前盾通过第一举升油缸相连接，上前盾通过第二举升油缸与主驱动相连接，下前盾通过第三举升油缸与主驱动相连接；上后盾和下后盾分别通过第四举升油缸、第五举升油缸及变径油缸相连接；下后盾的前端通过铰接油缸与主驱动相连接，下后盾的后端通过复合油缸与主驱动相连接，上后盾和下后盾内部均设有用于顶紧管片的推进油缸，下后盾内部设有超前注浆管、超前钻机和管片拼装机，超前钻机位于管片拼装机的上方，超前注浆管与注浆机构相连接。

所述下后盾内固定连接有米字梁，主驱动的后部设有箱型钢结构，箱型钢结构内设有主机皮带机；复合油缸包括第一复合油缸和第二复合油缸，第一复合油缸设置在箱型钢结构的左右两侧，第二复合油缸设置在箱型钢结构的上部。

所述第一复合油缸的一端与米字梁固定连接、另一端与箱型钢结构面接触，第二复合油缸的一端与米字梁相连接、另一端与箱型钢结构相连接，主机皮带机向前延伸至刀盘后部。

所述上后盾的前端通过变径油缸与下后盾相连接，上后盾的中部通过第四举升油缸与下后盾相连接，上后盾的后端通过第五举升油缸与下后盾相连接。