[发明专利]利用TBM的管棚钻机进行掌子面钻孔的方法

说明书

本发明公开了一种利用TBM的管棚钻机进行掌子面钻孔的方法，TBM包括主梁及刀盘、管棚钻机及其钻杆，管棚钻机安装在与主梁连接的环形轨道上，当管棚钻机停留在该环形轨道上至少某一个超前探孔位置时，所述刀盘上至少有一个渣孔能与超前探孔位置的方位相对应并允许管棚钻机的钻杆通过，所述方法依次包括以下步骤：依据超前探孔位置确定管棚钻机指向掌子面钻孔方位在轴向上存在阻碍的零部件；排除前述步骤中发现的全部阻碍，通过零部件的径向位移、轴向位移、沿轴线转动或拆除的方式完成阻碍排除；调整管棚钻机的位置使其钻杆轴线与所述钻孔方位对正，安装钻杆，进行钻孔。本发明可降低施工周期，节省施工成本。

技术领域

本发明涉及对TBM结构和超前探孔施工工艺的改进。

背景技术

国产的TBM（Tunnel Boring Machine，全断面岩石隧道掘进机）目前已开始用于我国的隧道掘进施工。在利用TBM施工过程中，往往通过掌子面正前方探孔以进行超前地质探测，钻孔的轴线通常平行于TBM的轴线，以求单次钻孔能够最大程度的获取前方地质信息。

目前，一般利用单独的超前钻机自TBM滚刀孔内进行探孔施作，过程中需要施钻设备临时组装、拆除刀盘的刀具、相应的主机部分结构件拆除等工作，作业周期长、施作难度大，且需要单独购置超前钻机，成本较高。而为了保障施工安全性，TBM均配置有护盾、钢拱架安装器、钢拱架运输小车的行走轨道、锚杆钻机等用于设置相应的防护。锚杆钻机通常设置为在近似垂直于TBM的轴线的方向进行锚杆钻孔。

为了在隧道掘进施工中根据不同地质环境采用不同施工方法，目前已经出现了一种具备管棚施工能力的新型TBM，详见于2017年12月5日公开的公布号为CN107435541A的中国发明专利申请“一种具备管棚施工能力的新型TBM及其施工方法”。该种TBM自带管棚钻机和环形轨道，管棚钻机可沿环形轨道变更其钻孔方位，具体实现方式是：管棚钻机设置在钻机支撑座上，钻机支撑座下部设有俯仰油缸和推移油缸；环形轨道套接在TBM的主大梁上，钻机支撑座通过俯仰油缸和推移油缸与环形轨道相连。通过液压传动系统带动齿轮沿环形轨道转动，齿轮通过支撑杆带动管棚钻机转动，通过液压传动系统控制俯仰油缸的伸缩，实现管棚钻机向上或向下角度的调节，通过液压传动系统控制推移油缸的伸缩，管棚钻机在钻机支撑座上滑动，实现管棚钻机的前进和后退。

发明内容

为降低施工周期，节省施工成本，考虑利用TBM既有的管棚钻机兼作超前钻机使用，以完成掌子面正前方钻孔作业。目前这一施工理念尚未被提出及应用。

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用具有管棚钻机的TBM进行掌子面钻孔的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有管棚钻机的TBM，其包括主梁及刀盘、管棚钻机及其钻杆，管棚钻机安装在与主梁连接的环形轨道上，当管棚钻机停留在该环形轨道上至少某一个超前探孔位置时，管棚钻机可完成掌子面钻孔，所述刀盘上至少有一个渣孔能与超前探孔位置的方位相对应并允许管棚钻机的钻杆通过。

所述TBM还包括钢拱架安装器、钢拱架运输小车及其行走轨道，所述环形轨道由左、右侧向轨道和对接侧向轨道的连接轨道组成，其中位于主梁上方一侧的连接轨道与举升机构连接并可通过举升机构的动作降至钢拱架运输小车的行走轨道以下。

所述管棚钻机停留在超前探孔位置时位于所述侧向轨道上。

所述TBM还包括护盾，所述护盾上设置有与超前探孔位置对应的钻杆过孔。

本发明还提供了利用所述的TBM的管棚钻机进行掌子面钻孔的方法，依次包括以下步骤：

步骤S1、依据超前探孔位置确定管棚钻机指向掌子面钻孔方位在轴向上存在阻碍的零部件；

步骤S2、排除前述步骤S1中发现的全部阻碍，通过零部件的径向位移、轴向位移、沿轴线转动或拆除的方式完成阻碍排除；