[发明专利]一种开敞式TBM在软弱地层中掘进预防坍塌的装置

说明书

本发明公开了一种开敞式TBM在软弱地层中掘进预防坍塌的装置，包括盾机壳体、喷锚机、大撑靴、锚杆钻机、钢筋网、拱架安装器、顶护盾、侧护盾和刀盘，所述刀盘设置在盾机壳体的前端，所述喷锚机、大撑靴、锚杆钻机、钢筋网和拱架安装器均设置在盾机壳体的尾部，所述顶护盾的下部两侧设置有两个侧护盾，所述顶护盾和侧护盾设置在刀盘的后方，且顶护盾呈120°设置；本发明中，装置与TBM设备盾体连接结合，对发生塌方的范围予以同步支撑，无需超前或临时加固，便可达到预防坍塌的目的，因此即使在软弱地层，也可确保TBM正常掘进。

技术领域

本发明涉及开敞式TBM设备领域，具体来说，涉及一种开敞式TBM在软弱地层中掘进预防坍塌的装置。

背景技术

TBM掘进机主要适应于长距离硬岩地质隧洞施工，但长距离隧洞地质单一为硬岩地质的概率几乎为零，往往在TBM掘进过程中，会经常遭遇不可预见的不适应于TBM掘进的软弱地层，如断层、软土、泥夹石地层等，遇到该类地层时，因TBM盾尾位置露出的软弱围岩无法得到及时支护，会导致经常性坍塌，安全风险很大，同时坍落体散落在洞内需花费大量的人工清理，导致TBM掘进非常缓慢甚至不能掘进。

开敞式TBM是掘进机的一种类型，是集开挖、支护(如锚杆、拱架、喷射砼、Mcnally系统支护等)、出渣等一整套隧洞施工工艺的自动化成洞设备。在TBM盾尾，设备厂家配置相应的支护设备，依次为拱架安装器、锚杆钻机、喷锚机等。

如《TBM支护设备布置断面示意图》所示，拱顶120°范围密排钢筋排(也即Mcnally系统支护，该工序为预先将钢筋排插入顶护盾内，随着TBM盾体往前移动，钢筋排自然露出盾尾配合后续支立钢拱架起到支护拱顶围岩的作用)对露出盾尾拱顶120°范围围岩实施同步支护，可确保拱顶120°范围在掘进过程不发生坍塌；如图，TBM配置的支护设备按照先后顺序还有拱架支护、锚杆支护、喷射砼支护等。先开挖，后支护，这是开敞式TBM掘进工艺特点。

应用开敞式TBM掘进遇到软弱地层时，常规方法一般采用对TBM前方软弱地层进行超前加固，如采用超前大管棚灌浆加固或者采用小管棚灌浆加固，对于富水软弱地层甚至采取冷冻法进行加固等，加固经检测安全后再掘进通过。因常规加固方法耗时长、效率低、成本高、施工难度大，不能充分发挥TBM设备掘进效率高的优势。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种开敞式TBM在软弱地层中掘进预防坍塌的装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种开敞式TBM在软弱地层中掘进预防坍塌的装置，包括盾机壳体、喷锚机、大撑靴、锚杆钻机、钢筋网、拱架安装器、顶护盾、侧护盾和刀盘，所述刀盘设置在盾机壳体的前端，所述喷锚机、大撑靴、锚杆钻机、钢筋网和拱架安装器均设置在盾机壳体的尾部，所述顶护盾和侧护盾设置在刀盘的后方，且顶护盾呈120°设置；

所述侧护盾和拱架安装器之间设置有预防坍塌装置，且侧护盾与刀盘之间留有焊接缝隙；

所述顶护盾的内侧壁上对称连接有两个一号支撑板，且一号支撑板通过一号转动杆转动连接有一号连接杆的一端，所述一号连接杆的另一端连接有一号抵触板，所述一号抵触板通过若干个固定螺钉固定在侧护盾的内侧壁上；

所述顶护盾的内侧壁上连接有L型板，所述侧护盾的内侧壁上连接有安装板，且安装板活动插接在L型板内。

进一步的，所述安装板位于L型板内的一端设置有一号防卡凸起。

进一步的，所述L型板上开设有移动通孔，且移动通孔内活动插接有锁定杆，所述锁定杆上缠绕连接有支撑弹簧，且支撑弹簧的两端分别连接在锁定杆的侧壁上和L型板的侧壁上，所述安装板远离侧护盾的一端开设有锁定槽，所述锁定杆的一端活动插接在锁定槽内。