用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护制造技术

本发明专利技术涉及一种用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护，包括固定侧拱架(1)、移动侧拱架(2)、拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)、受力平台(6)、方形格栅(7)、纵向弹簧组(8)、气囊(9)和电控排气装置(11)。其中，拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)均布置在固定侧拱架(1)内部的受力平台(6)，钢柱(4)贯穿于拱架内置弹簧(3)，拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)固定连接于受力平台(6)；气囊(9)内侧表面布置有电控排气装置(11)，电控排气装置(11)与固定侧拱架(1)内的应力检测装置(5)相连，根据应力值来控制排气量。

【技术实现步骤摘要】
用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护
本专利技术涉及一种山岭隧道岩石掘进机的新型初期支护，具体涉及一种用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护。
技术介绍
随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，交通领域对山岭隧道的需求越来越大，传统的矿山法与新奥法所具有的工期长、安全性低和震动噪音大等缺点限制了山岭隧道的快速发展，也就抑制了交通领域的革新。TBM(全断面隧道掘进机)施工速度快，工期短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显，在打造全国立体交通网络等方面发挥了越来越大的作用。但目前来看，TBM绝大部分用于硬岩隧道的开挖，而在山岭隧道这种大变形岩层中应用很少，山岭隧道开挖后围岩变形速度快，变形量大，对初期支护的支护时间以及支护方式提出了很大的考验，这使得TBM掘进的初期支护的创新和优化具有了非常重要的工程和现实意义。传统山岭隧道TBM初期支护存在以下问题：由于初期支护在机身后进行，而围岩在开挖后立刻开始变形，使得支护不够及时从而导致了围岩变形过大，隧道变形严重；支护不及时导致围岩变形过大，或即使支护及时，但因围岩压力过大使得初期支护变形过大从而使得围岩接触到了TBM机身，TBM因受到围岩阻力作用而不能继续推进，从而造成卡机现象；造成卡机后不能判断卡机具体位置，导致问题不能快速解决，提高了人力物力成本。以上问题都会增加隧道的工程造价，且会造成严重的安全问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是缓解软弱围岩地层在TBM开挖过程中围岩产生快速过大的变形，导致的TBM卡机和难以判断卡机位置，拖缓施工进度，影响工程质量安全，以及围岩变形程度难以控制等技术问题。本专利技术的技术方案如下：一种用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护，包括固定侧拱架(1)、移动侧拱架(2)、拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)、受力平台(6)、方形格栅(7)、纵向弹簧组(8)、气囊(9)和电控排气装置(11)。其中，移动侧拱架(2)插接在固定侧拱架(1)内部；固定侧拱架(1)内部距离管端一定距离处固定有受力平台(6)；拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)均布置在固定侧拱架(1)内部的受力平台(6)，钢柱(4)贯穿于拱架内置弹簧(3)，拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)固定连接于受力平台(6)，应力检测装置(5)固定在受力平台(6)；应力检测装置(5)用于测量所受到的拱架内置弹簧(3)的压力；方形格栅(7)位于由固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)组成的拱架环之间，方形格栅(7)与固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)固定连接；纵向弹簧组(8)位于移动侧拱架(2)和固定侧拱架(1)的连接处，随移动侧拱架(2)移动而产生变形；气囊(9)呈环状，布置在由固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)组成的拱架环之间，通过并与方形格栅(7)连接；气囊(9)内侧表面布置有电控排气装置(11)，电控排气装置(11)与固定侧拱架(1)内的应力检测装置(5)相连，根据应力值来控制排气量。优选地，气囊(9)与方形格栅(7)接触一侧沿环向布置有连接钩(10)，气囊(9)通过连接钩(10)与方形格栅(7)连接。移动侧拱架(2)为工字钢，固定侧拱架(1)为钢管。受力平台(6)距离固定侧拱架(1)管端为TBM刀盘周长与TBM机身周长的差的1.5倍。钢柱(4)长度为气囊(9)充气后的厚度。本专利技术的技术特点在于：在TBM开挖后能够及时进行初期支护，避免围岩在短时间内发生过大的变形，极大降低TBM卡机问题出现的概率。拱架内置弹簧3的收缩，可以很好地协调支护与围岩的变形，从而更好地保持隧道形状。即使围岩变形过大使得TBM出现卡机问题时，根据气囊9上的电控排气装置11提供的数据能够精确掌握TBM卡机位置从而更好地解决卡机问题。本专利技术简单且实施可行性高，可降低工程造价、缩短施工时间以及保证人员安全，具有良好应用前景。附图说明图1是本公开实施例的用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护的结构示意图。图2是本公开实施例的用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护的俯视示意图。图3是本公开实施例的用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护的固定侧拱架和移动侧拱架示意图。图4是本公开实施例的用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护的方形格栅与气囊连接示意图。图5是本公开实施例的用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护的顶部剖面示意图。图6是本公开实施例的用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护的作业方法流程示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】1固定侧拱架；2移动侧拱架；3拱架内置弹簧；4钢柱5应力检测装置；6受力平台；7方形格栅；8纵向弹簧组；9气囊；10连接钩；11电控排气装置；具体实施方式本专利技术提供一种用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护，能够及时进行初期支护，极大降低TBM卡机问题出现的概率，协调支护与围岩的变形，更好地保持隧道形状，即使围岩变形过大使得TBM出现卡机问题时，能够精确掌握TBM卡机位置从而更好地解决卡机问题。在本公开实施例中，提供一种可用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护。包括固定侧拱架1、移动侧拱架2、拱架内置弹簧3、钢柱4、应力检测装置5、受力平台6、方形格栅7、纵向弹簧组8、气囊9、连接钩10、电控排气装置11。移动侧拱架2为工字钢，固定侧拱架1为钢管。移动侧拱架2插在固定侧拱架1内部，二者连接部位处于隧道顶部。固定侧拱架1内部距离管端一定距离处有一个固定的受力平台6，该距离为TBM刀盘周长与TBM机身周长的差的1.5倍。拱架内置弹簧3、钢柱4、应力检测装置5均布置在固定侧拱架1内部的受力平台6，拱架内置弹簧3处于压缩状态且在弹性范围内，钢柱4贯穿于拱架内置弹簧3，钢柱4长度为气囊9充气后的厚度，受力平台6通过焊接连接于固定侧拱架1，拱架内置弹簧3、钢柱4通过焊接连接于受力平台6，应力检测装置5通过螺栓固定在受力平台6。应力检测装置5受到拱架内置弹簧3压力作用产生读数，读数在隧道内部显示。方形格栅7位于两环由固定侧拱架1和移动侧拱架2组成的拱架环之间，方形格栅7以焊接的形式连接于固定侧拱架1和移动侧拱架2。在方形格栅7中，一系列弹簧组成纵向弹簧组8，纵向弹簧组8位于移动侧拱架2和固定侧拱架1的连接处，随移动侧拱架2移动而产生变形。气囊9呈环状，布置在由固定侧拱架1和移动侧拱架2组成的拱架环之间，通过连接钩10与方形格栅7连接。气囊9与方形格栅7接触一侧沿环向布置有两列连接钩10，可将气囊9固定在方形格栅7处。气囊9内侧表面布置有电控排气装置11，通过导线与固定侧拱架1内的应力检测装置5相连，可根据应力值来控制排气量。当应力检测装置5测得的拱架内置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护，包括固定侧拱架(1)、移动侧拱架(2)、拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)、受力平台(6)、方形格栅(7)、纵向弹簧组(8)、气囊(9)和电控排气装置(11)。其中，/n移动侧拱架(2)插接在固定侧拱架(1)内部；/n固定侧拱架(1)内部距离管端一定距离处固定有受力平台(6)；/n拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)均布置在固定侧拱架(1)内部的受力平台(6)，钢柱(4)贯穿于拱架内置弹簧(3)，拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)固定连接于受力平台(6)，应力检测装置(5)固定在受力平台(6)；/n应力检测装置(5)用于测量所受到的拱架内置弹簧(3)的压力；/n方形格栅(7)位于由固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)组成的拱架环之间，方形格栅(7)与固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)固定连接；/n纵向弹簧组(8)位于移动侧拱架(2)和固定侧拱架(1)的连接处，随移动侧拱架(2)移动而产生变形；/n气囊(9)呈环状，布置在由固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)组成的拱架环之间，通过并与方形格栅(7)连接；/n气囊(9)内侧表面布置有电控排气装置(11)，电控排气装置(11)与固定侧拱架(1)内的应力检测装置(5)相连，根据应力值来控制排气量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护，包括固定侧拱架(1)、移动侧拱架(2)、拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)、受力平台(6)、方形格栅(7)、纵向弹簧组(8)、气囊(9)和电控排气装置(11)。其中，
移动侧拱架(2)插接在固定侧拱架(1)内部；
固定侧拱架(1)内部距离管端一定距离处固定有受力平台(6)；
拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)均布置在固定侧拱架(1)内部的受力平台(6)，钢柱(4)贯穿于拱架内置弹簧(3)，拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)固定连接于受力平台(6)，应力检测装置(5)固定在受力平台(6)；
应力检测装置(5)用于测量所受到的拱架内置弹簧(3)的压力；
方形格栅(7)位于由固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)组成的拱架环之间，方形格栅(7)与固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)固定连接；
纵向弹簧组...

【专利技术属性】
技术研发人员：张稳军，来涛涛，王博达，曹文振，张高乐，王祎，上官丹丹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12