一种TBM盾尾支护的设备及支护方法技术

本发明专利技术涉及TBM设备领域，特别是一种TBM盾尾支护的设备及支护方法。本发明专利技术旨在解决现有技术中预防岩爆的设备安装时间长，安装强度低，后期易被破坏的问题。本发明专利技术设计一种TBM盾尾支护设备，包括TBM护盾、在TBM尾部设置的护盾存储仓，TBM护盾包括沿隧道顶部形状分布的一定数量的排架、和将各排架相连接的一定数量的格栅拱架，且处于排架最外端端部的格栅拱架与排架间固定连接。本发明专利技术的有益效果在于：能快速、安全的通过岩爆区，解决了轻微、中等岩爆发生时带来灾难性后果的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及TBM设备领域，特别是一种TBM盾尾支护的设备及支护方法。
技术介绍
岩爆，是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。一般情况下发生在围岩级别为I类围岩中。发生岩爆的条件是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性，在这种条件下，一旦地下工程活动破坏了岩体原有的平衡状态，岩体中积聚的能量释放就会导致岩石破坏，并将破碎岩石抛出。TBM,又称全断面隧道挖掘机。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，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中应用正在迅猛增长。按具体的使用状况又分为两种，在中国，将用于岩石地层的称为TBM，用于软土地层的称为盾构机。工作中，一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩石破坏，并将破碎岩石抛出。现阶段中，预防岩爆的方法是应力解除法、注水软化法和使用锚栓-钢丝网-混凝土支护。但是，在TBM掘进过程中，现有的预防岩爆的方法多采用锚栓-钢丝网支护，在具体工况中，锚栓-钢丝网安装时间长，钢丝网强度低，后期易被破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决现有技术中预防岩爆的设备安装时间长，安装强度低，后期易被破坏的问题。在本专利技术中，设计一种TBM盾尾支护设备，包括TBM护盾、在TBM尾部设置的护盾存储仓，所述TBM护盾包括沿隧道顶部形状分布的一定数量的排架、和将各排架相连接的一定数量的、与盾洞顶部形状相匹配的格栅拱架，且处于排架最外端端部的格栅拱架与所述排架间固定连接。所述排架包括至少三根钢筋和与各钢筋垂直焊接的盘条，所述盘条直径8～15mm,长10～20cm，间距25～30cm。所述排架间的间距为2～3cm。所述格栅拱架间的间距为90cm。所述排架长度大于50cm。所述格栅拱架与所述排架由锚杆锚固。所述排架长度大于所述护盾存储仓的长度为20～30cm。所述格栅拱架由直径22mm螺纹钢与直径8mm或直径10mm的圆钢制成。一种TBM盾尾支护方法，包括如下步骤：（1）备料：TBM护盾可向外滑动延伸的设置于TBM护盾存储仓内，并使护盾向护盾存储仓外延伸20～30cm安置；（2）形成支撑线：在拱部围岩破碎有轻微或中等岩爆的情况下，使用格栅拱架或钢拱架将钢筋排顶至围岩面，然后使用锚杆将格栅拱架或钢拱架固定；（3）形成支撑面：在TBM不需要停机等待的条件下，排架逐渐自护盾存储仓内拉出，在该过程中，每隔90cm使用焊机将排架与格栅拱架或钢拱架焊接牢固。本专利技术的有益效果在于：（1）解决TBM掘进过程中发生轻微、中等岩爆的方法，保证TBM掘进机和作业人员安全的情况下快速通过岩爆区域，使用特制的钢筋排架与格栅拱架或钢拱架，在TBM护盾内加工储存仓，在岩爆地段使用此支护系统能快速、安全的通过；（2）在TBM掘进过程中拱部出现岩爆时，围岩在护盾内已经成为松散题或是形成蹋腔时，通过观察皮带机上的石渣大小、护盾压力来预测前方是否有岩爆发生；（3）整个过程TBM不需要停机等待，TBM向前掘进时由于钢筋排尾部都已固定，护盾前时移护盾内的钢筋排就会慢慢露出，破碎的围岩就被直接挡在钢筋排内，既不会掉落伤人、伤机，又不影响掘进速度，解决了轻微、中等岩爆发生时带来灾难性后果的问题。附图说明图1是本专利技术结构简图；图2是本专利技术立体方向结构示意图；图3是本专利技术主视方向结构示意图；图4是本专利技术俯视方向结构示意图；图5是本专利技术右视方向结构示意图；图6是本专利技术左视方向结构示意图；图7是本专利技术图3中A面的示意图；图中各部件名称：1.TBM主机；2.TBM护盾；21.排架；22.格栅拱架；3.连接件；4.轨道；5.岩体；6.护盾存储仓。具体实施方式实施例：一种TBM盾尾支护设备，参见图1至图7，包括TBM护盾2、在TBM尾部设置的护盾存储仓6，TBM护盾2包括沿隧道顶部形状分布的11组排架21、和将各排架21相连接的三组以上与盾洞顶部形状相匹配的格栅拱架22，且处于排架21最外端端部的格栅拱架22与排架21间固定连接。排架21包括至少三根钢筋和与各钢筋垂直焊接的盘条，盘条直径10mm，长15cm，间距27cm。排架21间的间距为4cm。格栅拱架22间的间距为90cm。排架21长度大于50cm。格栅拱架22与排架21由锚杆锚固。排架21长度大于护盾存储仓6的长度为25cm。格栅拱架22由直径22mm螺纹钢与直径8mm圆钢制成。上述各距离长度的设定一方面限制落石的下落，一方面最大限度的节省材料。利用本实施例中设备的一种TBM盾尾支护方法，包括如下步骤：（1）备料：TBM护盾2可向外滑动延伸的设置于TBM护盾存储仓内，并使护盾向护盾存储仓6外延伸20～30cm安置；（2）形成支撑线：在拱部围岩破碎有轻微或中等岩爆的情况下，使用格栅拱架22或钢拱架将钢筋排顶至围岩面，然后使用锚杆将格栅拱架22或钢拱架固定；（3）形成支撑面：在TBM不需要停机等待的条件下，排架21逐渐自护盾存储仓6内拉出，在该过程中，每隔90cm使用焊机将排架21与格栅拱架22或钢拱架焊接牢固。最后需说明的是，以上者仅系本专利技术部分实施例，并非用以限制本专利技术，依据本专利技术的结构及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本专利技术范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TBM盾尾支护的设备，其特征在于：包括TBM护盾（2）、在TBM尾部设置的护盾存储仓（6），所述TBM护盾（2）包括沿隧道顶部形状分布的一定数量的排架（21）、和将各排架（21）相连接的一定数量的、与盾洞顶部形状相匹配的格栅拱架（22），且处于排架（21）最外端端部的格栅拱架（22）与所述排架（21）间固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种TBM盾尾支护的设备，其特征在于：包括TBM护盾（2）、在TBM尾部设置的护盾存储仓（6），所述TBM护盾（2）包括沿隧道顶部形状分布的一定数量的排架（21）、和将各排架（21）相连接的一定数量的、与盾洞顶部形状相匹配的格栅拱架（22），且处于排架（21）最外端端部的格栅拱架（22）与所述排架（21）间固定连接。
2.如权利要求1所述的TBM盾尾支护的设备，其特征在于：所述排架（21）包括至少三根钢筋和与各钢筋垂直焊接的盘条，所述盘条直径8～15mm,长10～20cm，间距25～30cm。
3.如权利要求1所述的TBM盾尾支护的设备，其特征在于：所述排架（21）间的间距为3~5cm。
4.如权利要求1所述的TBM盾尾支护的设备，其特征在于：所述格栅拱架（22）间的间距为90cm。
5.如权利要求1所述的TBM盾尾支护的设备，其特征在于：所述排架（21）长度大于50cm。
6.如权利要求1所述的TBM盾尾支护的设备，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：游金虎，叶康慨，徐虎城，赵毅，焦俊奇，文斌，柴家南，孙振川，郑清君，张永攀，
申请(专利权)人：中铁隧道集团有限公司，中铁隧道股份有限公司，盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：河南;41