本发明专利技术公开了一种单护盾TBM平面滑行步进装置，包括设置在混凝土底板上的座板、防盾体扭转卡块及与TBM盾体连接的举升机构；举升机构设置于座板左右两侧且与盾体焊接连接；座板上放置有TBM刀盘与盾体，同时与盾体内的推进液压缸活动连接。本发明专利技术利用TBM自设的推进液压缸，在推进液压缸的作用下，带动TBM向前步进，结构简单、成本低、步进可靠快速，在推进液压缸作用下，TBM盾体摩擦向前步进实现TBM步进前移；本步进装置不用导轮和导向槽实现导向功能，节约了TBM步进成本。基于“液压差”原理，实现调向功能，且导向灵活，可在隧道断面中线变化的情况下自由调向步进。本发明专利技术步进装置拆卸方便、技术可靠、步进速度快，能在较短工期内完成长距离步进；本发明专利技术适用于单护盾TBM步进，特别适用于重量大的大直径单护盾TBM步进。
【技术实现步骤摘要】
单护盾TBM平面滑行步进装置及其步进方法
本专利技术涉及全断面岩石隧道掘进机设计及施工领域，具体为一种单护盾TBM平面滑行步进装置及其步进方法。
技术介绍
TBM（TunnelBoringMachine），中文名称，全断面岩石隧道掘进机，掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国水利、水电、交通、矿山、市政等隧道工程中应用正在迅猛增长。在施工过程中，TBM组装完毕后都需要向前步进到始发掌子面才能开始掘进，另外前一段隧道掘进贯通后也需步进转移下一隧道段掘进，这都需要步进装置来实现。传统的盾构机步进采用一种滚动式步进装置，对大直径TBM而言，由于重量过大，有限的滚动轨道难以支撑实现步进，且结构复杂、安装成本高；现有技术中，对于大直径TBM步进的方法就是，步进隧道段需要开挖并用混凝土浇筑弧形座板，TBM在弧形座板上推进滑行，该方法开挖和回填量大、成本高、工期长；步进方法就是，利用支撑件实现换步功能，步进隧道需要开挖并用混凝土浇筑导向槽，借助步进座板安装导向轮，以此实现准确转移到下一隧道段掘进，该方法同样需要开挖和回填、导向单一、成本高、工期长。因此，提供一种结构简单，施工成本低廉，施工工期短，且TBM步进快速，并且调向灵活的步进装置及其步进方法，已经是一个值得研究的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种结构简单，施工成本低廉，施工工期短，且TBM步进快速，并且调向灵活的单护盾TBM平面滑行步进装置及其步进方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种单护盾TBM平面滑行步进装置，包括设置在混凝土底板6上的座板1、防盾体扭转卡块3及与TBM盾体连接的举升机构2；所述举升机构2设置于座板1左右两侧且与盾体焊接连接；所述座板上放置有TBM刀盘与盾体，同时与盾体内的推进液压缸4活动连接；所述座板1包括两块对称安装的平板101和一块推进液压缸底座102；所述的平板101与推进液压缸底座102之间采用螺栓连接；所述的两块对称平板101上面分别固定有两块平行的凸起耐磨钢板1001；所述举升机构2包括上托架201、下托架202以及设于上托架201与下托架202之间的举升液压缸204、回拉液压缸205和导向柱203；所述上托架201位于座板1两侧，分别对称与TBM盾体前部5左右两侧焊接连接；所述的举升液压缸204放置在下托架202上的举升液压缸固定环2021内，其活塞杆与上托架201螺栓连接；所述的回拉液压缸205与托架201和下托架202之间分别采用销耳连接；所述的推进液压缸4为TBM自设四个液压缸，安装在TBM盾体底部，其中间两个推进液压缸4的推进液压缸靴板401嵌装于推进液压缸底座102上的两组推进液压缸靴板嵌装固定卡块103内；所述防盾体扭转卡块3分别对称焊接在TBM盾体两侧，位于上托架201与座板1中间。所述的单护盾TBM平面滑行步进装置的步进方法，包括以下步骤：步进装置的安装1）TBM组装前，确定刀盘、盾体安装区域，主要是盾体中线的确定，在此区域的混凝土底板6上安装座板1；2）将TBM刀盘、盾体放置在座板1上，先放置中盾；3）在距座板外边缘水平50mm的盾体上划线，将防盾体扭转卡块3焊接到盾体上；4）确定举升机构2的放置位置，再分别按由下到上的顺序放置下托架202、举升液压缸204和导向柱206；5）在盾体上划线，确定上托架201的焊接安装位置，焊接完毕后，将举升液压缸204和回拉液压缸205安装在上托架201和下托架202之间；6）液压管路连接；7）将推进液压缸4的活塞杆伸出至推进液压缸底座102，将推进液压缸靴板401嵌装在推进液压缸靴板嵌装卡块103内，使推进液压缸靴板401可在推进液压缸靴板嵌装卡块103的卡槽内上下移动；步进方法1）收缩所述举升液压缸204和回拉液压缸205，使下托架202提起，与地面脱离有一定间隙；2）液压动力站为四根推进液压缸4加压，推动TBM在座板1上与两块平行的凸起耐磨钢板1001摩擦前移，此时，举升液压缸204、回拉液压缸205以及上托架201和下托架202随TBM一起前移；3）当推进液压缸4推进达到一个行程后，举升液压缸204和回拉液压缸205加压，使其活塞杆伸出，下托架202下移，接触地面，将TBM盾体前部5与座板1分离，并产生一定间隙；此时，四根推进液压缸4的中间两根推进液压缸的推进液压缸靴板401在推进液压缸底座102上的推进液压缸靴板嵌装卡块103内上移。4）步进装置所使用的中间两根推进液压缸4收缩，带动座板1前行，完成换步；5）当推进液压缸4收缩达到一个行程后，步进装置的举升液压缸204和回拉液压缸205泄压，使其活塞收缩，将TBM盾体前部5的重量压在座板1上，进入下一个步进推进循环。积极有益效果：本专利技术设置了座板以及上托架和下托架，利用TBM自设的推进液压缸，在推进液压缸的作用下，带动TBM向前步进，结构简单、成本低、步进可靠快速，利用TBM盾体与步进装置座板两侧的凸起耐磨钢板，在推进液压缸作用下，TBM盾体摩擦向前步进实现TBM步进前移；本步进装置不用导轮和导向槽实现导向功能，节约了TBM步进成本。基于“液压差”原理，即，通过调节TBM自设4根推进液压缸的外侧两根的液压压力差，从而达到调节活塞杆行程的效果，进而调节步进装置座板前移方向，实现调向功能，且导向灵活，可在隧道断面中线变化的情况下自由调向步进。实际应用证明，本专利技术可实现TBM通过转弯半径为50米的隧道；本专利技术操作方式有两种：本地控制操作和无线操作，即，通过TBM本地控制盒按钮操作步进和手持式遥控器按钮操作；本专利技术设置了防盾体扭转卡块，实现了在TBM步进过程中，盾体因振动而产生的扭转现象；本步进装置作业环境为混凝土平整底板，无需施作导向槽、预埋钢轨等；本专利技术步进装置拆卸方便、技术可靠、步进速度快，能在较短工期内完成长距离步进；本专利技术适用于单护盾TBM步进，特别适用于重量大的大直径单护盾TBM步进。附图说明图1为本专利技术的主视结构示意图；图2为本专利技术的后视结构示意图；图3为本专利技术的侧视结构示意图；图4为本专利技术的底板侧视结构示意图；图5为本专利技术的底板俯视结构示意图；图6为本专利技术的底板主视结构示意图；图7为本专利技术的举升机构主视结构示意图；图8为本专利技术的举升机构侧视结构示意图；图9为本专利技术的使用状态结构示意图；图中为：座板1、平板101、凸起耐磨钢板1001、推进液压缸底座102、推进液压缸靴板嵌装固定卡块103、举升机构2、上托架201、下托架202、举升液压缸固定环2021、导向柱203、举升液压缸204、回拉液压缸205、防盾体扭转卡块3、推进液压缸4、推进液压缸靴板401、TBM盾体前部5、混凝土底板6。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步的说明：如图1、图2所示，一种单护盾TBM平面滑行步进装置，包括设置在混凝土底板6上的座板1、防盾体扭转卡块3及与TBM盾体连接的举升机构2；所述举升机构2设置于座板1左右两侧且与盾体焊接连接；所述座板上放置有TBM刀盘与盾体，同时与盾体内的推进液压缸4活动连接；如图3、图4、图5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单护盾TBM平面滑行步进装置，其特征在于：包括设置在混凝土底板（6）上的座板（1）、防盾体扭转卡块（3）及与TBM盾体连接的举升机构（2）；所述举升机构（2）设置于座板1左右两侧且与盾体焊接连接；所述座板（1）上放置有TBM刀盘与盾体，同时与盾体内的推进液压缸（4）活动连接。
【技术特征摘要】
1.单护盾TBM平面滑行步进装置的步进方法，其特征在于，包括以下步骤：步进装置的安装1)TBM组装前，确定刀盘、盾体安装区域，主要是盾体中线的确定，在此区域的混凝土底板(6)上安装座板(1)；2)将TBM刀盘、盾体放置在座板(1)上，先放置中盾；3)在距座板外边缘水平50mm的盾体上划线，将防盾体扭转卡块(3)焊接到盾体上；4)确定举升机构(2)的放置位置，再分别按由下到上的顺序放置下托架(202)、举升液压缸(204)和导向柱(206)；5)在盾体上划线，确定上托架(201)的焊接安装位置，焊接完毕后，将举升液压缸(204)和回拉液压缸(205)安装在上托架(201)和下托架(202)之间；6)液压管路连接；7)将推进液压缸(4)的活塞杆伸出至推进液压缸底座(102)，将推进液压缸靴板(401)嵌装在推进液压缸靴板嵌装卡块(103)内，使推进液压缸靴板(401)可在推进液压缸靴板嵌装卡块(103)的卡槽内上下移动；步进方法1)收缩所述举升液压缸(204)和回拉液压缸(205)，使下托架(202)提起，与地面脱离有一定间隙；2)液压动力站为四根推进液压缸(4)加压，推动TBM在座板(1)上与两块平行的凸起耐磨钢板(1001)摩擦前移，此时，举升液压缸(204)、回拉液压缸(205)以及上托架(201)和下托架(202)随TBM一起前移；3)当推进液压缸(4)推进达到一个行程后，举升液压缸(204)和回拉液压缸(205)加压，使其活塞杆伸出，下托架(202)下移，接触地面，将TBM盾体前部(5)与座板(1)分离，并产生一定间隙；此时，四根推进液压缸(4)的中间两根推进液压缸的推进液压缸靴板(401)在推进液压缸底座(102)上的推进液压缸靴板嵌装卡块(103)内上移；4)步进装置所使用的中间两根推进液压缸(4)收缩，带动座板(1)前行，完成换步；5)当推进液压缸(4)...
【专利技术属性】
技术研发人员：李树元，杨书江，王小红，黎峰，刘旭，张彦军，
申请(专利权)人：中铁隧道集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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