[发明专利]一种多模式硬岩掘进机

说明书

本发明涉及一种多模式硬岩掘进机，包括护盾、主驱动、刀盘、主梁、后支撑、钢拱架喷混支护机构和压注式混凝土支护机构；钢拱架喷混支护机构包括滑动设置于主梁上的支撑推进系统、设置于主梁上而用于安装锚杆的锚杆钻机、设置于后支撑上并能够伸出和缩回的后支撑靴板；压注式混凝土支护机构包括分布于护盾内周上的多个辅助推进油缸、设置于后支撑上并能够伸出和缩回的后支撑车轮组、用于安装钢模板或拼装钢拱架的钢模板拼装机、用于拆除钢模板的钢模板拆除机、用于向安装好的钢模板与隧道的内壁之间压注混凝土的注浆装置。本发明不仅可以实现不同支护方式的灵活切换，还能实现实时支护封闭、强支护、快通过，保证施工安全，提高施工速度。

技术领域

本发明涉及工程施工技术领域，具体涉及一种隧道施工使用的硬岩掘进机，尤其是一种多模式硬岩掘进机。

背景技术

随着中国西部铁路隧道的建设，硬岩掘进机（简称TBM）得到了广泛应用。TBM的分类包括敞开式TBM和护盾式TBM。

敞开式TBM技术已经非常成熟，但有一定的局限性。敞开式TBM主要适用于Ⅱ、Ⅲ类稳定性、自立性较好的硬岩地层，对破碎带、软岩地层适应性较差。敞开式TBM通过断层破碎带地层时，一般采用超前注浆加固、钢筋排、拱架、锚杆联合支护方式，破碎带导致撑靴易踏空，支撑力不够等问题。在大断层极破碎地段，由于支护的工作量大，长时间停机支护，导致破碎体进一步坍塌卡机；由于现有支护承载有限，出现塌方、变形等灾害，对施工安全、工期造成重大影响。敞开式TBM穿越岩爆地层时采用超前钻孔泄压，高压注水、喷水软化围岩、钢筋排、拱架、锚杆联合支护方式，现有手段采用防护棚、防护网片防护，但对于强岩爆下，较大岩块塌落支护不住，可能发生伤人、破坏设备的事故。由此可见，敞开式TBM通过破碎带、软岩时，易出现掘不动、塌方、卡机等，由于敞开式TBM仅依靠拱架、钢筋排和混喷对围岩进行加固封闭，往往由于初支强度不够、不及时引起塌方事故的发生，同时在大变形、强岩爆隧道中出现围岩收敛侵限、岩爆崩塌等事故，对安全生产、工期、人员财产等造成不可估量的损失。

护盾式TBM采用管片支护方式，由推进油缸为主机提供前进推力。由于盾体较长，容易发生卡机，特别在大变形收敛地层，卡机处理时间较长，影响掘进效率。

由于地层结构的复杂多样，单一模式的TBM无法满足施工要求。目前已有双结构TBM设计，如申请号为CN 201910260246.5的专利申请所公开的双结构TBM，此TBM虽然可以实现喷锚支护与管片支护的灵活切换，但喷锚支护安全性较低，施工周期较长，管片支护成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能够灵活切换支护方式，又可以实现实时支护封闭、强支护，从而保证施工安全，提高施工速度，有效降低施工成本的多模式硬岩掘进机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多模式硬岩掘进机，包括护盾、设置于所述护盾内的主驱动、设置于所述主驱动前方并用于在所述主驱动的驱动下挖掘围岩而形成隧道的刀盘、设置于所述主驱动后方的主梁、设置于所述主梁后部的后支撑以及钢拱架喷混支护机构和压注式混凝土支护机构；

所述钢拱架喷混支护机构包括滑动设置于所述主梁上的支撑推进系统、设置于所述主梁上而用于向所述隧道的内壁上安装锚杆的锚杆钻机、设置于所述后支撑上并能够伸出和缩回的后支撑靴板；所述支撑推进系统包括滑动设置于所述主梁上的鞍架、与所述鞍架相连接并能够伸出和缩回的撑靴、分别与所述撑靴和所述主梁相连接的主推进油缸；

所述压注式混凝土支护机构包括分布于所述护盾内周上的多个辅助推进油缸、设置于所述后支撑上并能够伸出和缩回的后支撑车轮组、用于安装钢模板或拼装钢拱架的钢模板拼装机、用于拆除钢模板的钢模板拆除机、用于向安装好的所述钢模板与所述隧道的内壁之间压注混凝土的注浆装置，所述辅助推进油缸与安装好的所述钢模板相对应。

所述护盾通过护盾油缸与所述主驱动相连接。