【技术实现步骤摘要】
水力-机械TBM刀盘联合破岩方法及其刀盘及其装置
本专利技术涉及隧道及地下工程领域,特别涉及复杂地质条件TBM隧道施工领域,更具体地说它是水力-机械TBM刀盘联合破岩方法。本专利技术还涉及所述的水力-机械TBM刀盘联合破岩方法采用的水力-机械联合破岩TBM刀盘。本专利技术还涉及所述的水力-机械TBM刀盘联合破岩方法采用的水力-机械联合破岩TBM装置。
技术介绍
传统TBM采用机械滚刀破岩,TBM滚刀在破岩时往往具有三种状态,即贯入度过小、贯入度合适和贯入度过大。在一定的滚刀间距条件下,贯入度过小时,刀盘下方产生的裂纹会向破岩自由面(掌子面)上拓展并形成三角形的岩石渣片,亦或者两相邻滚刀所产生的水平向裂纹无法交汇,滚刀之间的岩脊无法被切削破坏,需要多次重复破岩才能达到良好的破岩效果,但此方法会造成破岩能耗增加,影响破岩效率;在一定的滚刀间距条件下,贯入度过大时,相邻滚刀间的岩石被切削成细小的岩石渣片、颗粒甚至粉末,岩石被过度破碎,造成能耗的增加和刀具磨损;合适的贯入度应该在一定滚刀间距条件下,以最小的能耗和机构磨损,形成最大的破岩范围。传统机械常截面盘形滚刀破岩贯入度由TBM参数确定,针对不同的掌子面岩性种类会做出调整;然而,由于施工过程中很难找到合适的TBM贯入度,所以容易造成TBM切削能量的损耗和刀盘的磨损。中国专利号:CN103244119A,专利名称为《高压水射流在掘进机刀盘中的布置方法与结构》,专利技术人张春光、魏静等公开了一种在传统TBM刀盘主体结构形式基础上布置若干高压水喷嘴的掘进机刀盘布置方法,其结构体现在刀盘布置上,用以提高TBM的破岩效率 ...
【技术保护点】
1.水力‑机械TBM刀盘联合破岩方法,其特征在于:包括如下步骤,步骤一:安装联合破岩TBM刀盘(4),将联合破岩TBM刀盘(4)对准待开挖洞室位置;步骤二:固定TBM外机架,启动联合破岩TBM,使TBM向前掘进一个行程;具体过程为:外机架上撑靴(14)撑紧围岩洞壁,固定整个TBM的机架;TBM上安装的高压水射流喷头结构(3)和刀盘主体(1)由旋转驱动(5)驱动旋转,推进油缸(6.1)向刀盘主体(1)施加推力,TBM被推出,向前掘进;水刀外接水管道(13)通过水仓(12)供水给高压水射流喷头结构(3);机械滚刀结构(2)破岩时,高压水射流喷头结构(3)随刀盘主体(1)转动方向转动,高压水射流至相邻二个机械滚刀结构(2)之间的岩体,构成水力切槽(17);机械滚刀结构(2)在水力切槽(17)两侧的掌子面岩石上方进行滚压;崩落的岩渣由铲斗(11)铲入带式输送机(10),通过带式输送机(10)运至机后卸载;推进油缸(6.1)伸长一个行程,刀盘主体(1)及与刀盘主体(1)连接的构件相应向前移动一个行程;步骤三:重复步骤二,开始下一个行程作业,直至掘进到指定距离;即完成洞室开挖。
【技术特征摘要】
1.水力-机械TBM刀盘联合破岩方法,其特征在于:包括如下步骤,步骤一:安装联合破岩TBM刀盘(4),将联合破岩TBM刀盘(4)对准待开挖洞室位置;步骤二:固定TBM外机架,启动联合破岩TBM,使TBM向前掘进一个行程;具体过程为:外机架上撑靴(14)撑紧围岩洞壁,固定整个TBM的机架;TBM上安装的高压水射流喷头结构(3)和刀盘主体(1)由旋转驱动(5)驱动旋转,推进油缸(6.1)向刀盘主体(1)施加推力,TBM被推出,向前掘进;水刀外接水管道(13)通过水仓(12)供水给高压水射流喷头结构(3);机械滚刀结构(2)破岩时,高压水射流喷头结构(3)随刀盘主体(1)转动方向转动,高压水射流至相邻二个机械滚刀结构(2)之间的岩体,构成水力切槽(17);机械滚刀结构(2)在水力切槽(17)两侧的掌子面岩石上方进行滚压;崩落的岩渣由铲斗(11)铲入带式输送机(10),通过带式输送机(10)运至机后卸载;推进油缸(6.1)伸长一个行程,刀盘主体(1)及与刀盘主体(1)连接的构件相应向前移动一个行程;步骤三:重复步骤二,开始下一个行程作业,直至掘进到指定距离;即完成洞室开挖。2.根据权利要求1所述的水力-机械TBM刀盘联合破岩方法,其特征在于:在步骤二中,机械滚刀结构(2)自身旋转的同时随刀盘主体(1)旋转;有水刀旋转调节部(7)位于旋转驱动(5)的前部、且与旋转驱动共轴;所述水仓(12)位于TBM后端已铺设轨道上;所述水刀外接水管道(13)设于所述水仓(12)上,所述水仓(12)通过所述水刀旋转调节部(7)和所述水刀外接水管道(13)与所述高压水射流喷头结构(3)连通;水刀外接水管道(13)与所述水刀旋转调节部(7)对接。3.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的水力-机械TBM刀盘联合破岩方法采用的水力-机械联合破岩TBM刀盘,其特征在于:包括刀盘主体(1),机械滚刀结构(2)和高压水射流喷头结构(3);所述机械滚刀结构(2)布置在所述刀盘主体(1)上;所述机械滚刀结构(2)呈间隔设置;所述高压水射流喷头结构(3)安装于所述刀盘主体(1)上、且位于间隔设置的二个所述机械滚刀结构(2)之间;设于所述刀盘主体(1)上的所述高压水射流喷头结构(3)和所述机械滚刀结构(2)均呈周向布置。4.根据权利要求3所述的水力-机械TBM刀盘联合破岩方法采用的水力-机械联合破岩TBM刀盘,其特征在于:高压水射流喷头结构(3)位于间隔设置的二个所述机械滚刀结构(2)的中心点上;所述高压水射流喷头结构(3)包括喷嘴(3.1)、高压水管道(3.2)、外部球型支撑机构(3.3)、内部球型旋转机构(3.4)和管道转向控制器(3.5);所述外部球型支撑机构(3.3)安装固定在所述刀盘主体(1)上;所述内部球型旋转机构(3.4)位于所述外部球型支撑机构(3.3)内;所述管道转向控制器(3.5)布置在所述内部球型旋转机构(3.4)与所述外部球型支撑机构(3.3)之间;所述高压水管道(3.2)依次穿过所...
【专利技术属性】
技术研发人员:卢景景,徐福通,周辉,张传庆,邱浩权,
申请(专利权)人:中国科学院武汉岩土力学研究所,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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