一种导洞扩孔隧道掘进机及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种导洞扩孔隧道掘进机及其施工方法，所述掘进机包括与主梁相连的第一撑靴机构、与主梁轴向滑动配合的刀盘系统，刀盘系统连接有径向撑紧机构，刀盘系统与第一撑靴机构之间设置有轴向步进机构。本发明专利技术中的掘进机适用于任何隧洞的开挖，特别适用于斜井的开挖，第一撑靴机构无法沿主梁前后移动，第一撑靴机构前方安装有刀盘系统，刀盘系统滑动套设在主梁，轴向步进机构可带动刀盘系统沿主梁前后移动。即本技术方案无需依靠先导洞对主梁进行支撑，优化了原有撑靴推进机构全部设计在先导洞内的方案，既有助于减小先导洞的开挖直径，降低先导洞施工成本，也便于第一撑靴机构的维修，又便于对掘进轴线进行纠偏调整。又便于对掘进轴线进行纠偏调整。又便于对掘进轴线进行纠偏调整。

【技术实现步骤摘要】
一种导洞扩孔隧道掘进机及其施工方法


[0001]本专利技术涉及地下空间开挖设备
，特别是指一种导洞扩孔隧道掘进机及其施工方法。

技术介绍

[0002]开挖斜井常用的施工方式为：反井钻机先施工出直径不超过2m的先导洞，然后采用传统钻爆法进行爆破，利用先导洞进行下溜渣作业，完成先导洞直径的扩大，以达到设计需求。然而由于斜井角度较大，人员作业风险及物料运输风险成倍增加，且钻爆法作业对围岩扰动大，加剧了人员施工的风险，故安全高效的机械化施工装备一直是斜井施工的发展方向。
[0003]现有的斜井施工设备如下：申请公布日为2021.02.09、申请公布号为CN 112343610 A的中国专利技术专利申请公开的一种斜井用导洞扩孔悬切TBM及施工方法，申请公布日为2021.02.09、申请公布号为CN 112343611 A的中国专利技术专利申请公开的一种斜井用导洞扩孔TBM及施工方法，此类设备存在以下不足：第一，所述的撑靴推进机构全部布置在先导洞内，布置这些撑靴推进机构需要更大的导洞直径，增加了施工成本；第二，在空间狭小的先导洞内维修撑靴推进机构十分困难；第三，当先导洞开挖有偏差时，先导洞内的撑靴推进机构对设备的纠偏将非常困难，设备只能按着先导洞的偏差方向掘进，斜井的施工轴线精度无法得到保证。
[0004]因此，设计一种导洞扩孔隧道掘进机及其施工方法，来改变现有施工装备的不足很有必要。

技术实现思路

[0005]针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种导洞扩孔隧道掘进机及其施工方法，本专利技术的一个目的在于解决地下空间开挖施工成本高的技术问题；本专利技术的另一个目的在于解决地下空间开挖施工撑靴推进机构维修困难的技术问题；本专利技术的另一个目的在于解决地下空间开挖施工调向困难的技术问题；。
[0006]本申请的技术方案为：一种导洞扩孔隧道掘进机，包括与主梁相连的第一撑靴机构、与主梁轴向滑动配合的刀盘系统，所述刀盘系统连接有径向撑紧机构，所述刀盘系统与第一撑靴机构之间设置有轴向步进机构。本技术方案提供的掘进机适用于任何隧洞的开挖，特别适用于斜井的开挖，在已扩挖的洞内安装第一撑靴机构，第一撑靴机构相对主梁轴向固定，即第一撑靴机构无法沿主梁前后移动，第一撑靴机构前方安装有刀盘系统，刀盘系统滑动套设在主梁，轴向步进机构可带动刀盘系统沿主梁前后移动。即本技术方案无需依靠先导洞对主梁进行支撑，优化了原有撑靴推进机构全部设计在先导洞内的方案，既有助于减小先导洞的开挖直径，降低先导洞施工成本，也便于第一撑靴机构的维修，又便于对掘进轴线进行纠偏调整。
[0007]优选地，所述刀盘系统包括与主梁滑动配合的刀盘，所述刀盘连接有主驱动，所述
主驱动设置在与主梁滑动配合的驱动箱体内，所述径向撑紧机构通过所述驱动箱体与刀盘系统相连。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的导洞扩孔隧道掘进机，通过驱动箱体的设置既便于刀盘系统与主梁之间滑动结构的设置，同时能够为主驱动提供防护效果。
[0008]优选地，所述刀盘的前面板设置有刮渣板，所述刀盘的前面板的后侧设置有与所述刮渣板对应的刮渣箱，所述刮渣箱与主梁之间设置有排渣口。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的导洞扩孔隧道掘进机，所述刀盘前面板上设置有若干刮渣板，刮渣板将岩渣刮入刮渣箱内，减少刀盘破岩产生的岩渣对主梁的大面积冲击，岩渣从刮渣箱流下，从主梁与刀盘之间的间隙流入先导洞内。
[0009]优选地，所述排渣口位于刀盘的前端和/或刀盘的后端。当排渣口设置在刀盘的前端时，适用于斜井的开挖，便于渣土从先导洞排出；当排渣口设置在刀盘的后端时，适用于其他类型隧洞的开挖。
[0010]优选地，所述主梁的外壁与驱动箱体之间通过相互匹配的滑动轨道和滑板轴向滑动配合。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了优选的滑动方式及滑动结构。
[0011]优选地，所述主梁包括中空主梁一，所述驱动箱体通过中空主梁一与所述主梁轴向滑动配合。
[0012]优选地，所述径向撑紧机构包括与刀盘系统相连的第一径向伸缩装置，所述第一径向伸缩装置背离刀盘系统的一端连接有伸缩盾。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的导洞扩孔隧道掘进机，将径向撑紧机构设置为伸缩盾的结构形式，不仅能够与洞壁支撑而实现定位，而且还能够对刀盘系统的主驱动进行安全防护。
[0013]优选地，所述伸缩盾关于所述主梁对称设置有若干个，相邻两个伸缩盾之间设置有与刀盘系统相连的固定盾，所述固定盾与伸缩盾形成环状护盾结构。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的导洞扩孔隧道掘进机，进一步提升了对主驱动进行安全防护的性能。
[0014]优选地，每个所述伸缩盾与刀盘系统之间均设置有倾斜方向与第一径向伸缩装置倾斜方向相反的连杆机构，所述连杆机构包括四个连杆，四个连杆两两为一个连杆组，两个连杆组沿所述主梁的轴向方向间隔分布且相互平行，每个连杆组中的两个连杆沿所述主梁的周向方向间隔分布且相互平行。
[0015]优选地，每个所述伸缩盾与刀盘系统之间设置有两个第一径向伸缩装置，两个第一径向伸缩装置关于伸缩盾的中截面相互对称设置。
[0016]优选地，所述第一撑靴机构包括关于主梁对称设置的两个撑靴组、与所述主梁相连的支撑架，两个撑靴组均包括相连的第一靴板和第二径向伸缩装置，所述支撑架通过纠偏伸缩装置与第二径向伸缩装置相连，两个撑靴组的第二径向伸缩装置之间通过带有十字转动轴的鞍架相连。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的导洞扩孔隧道掘进机，当第一撑靴机构撑紧洞壁时，通过控制第二径向伸缩装置的伸出量，使主梁绕十字转动轴进行左右方向的摆动；通过纠偏伸缩装置的伸出量，使主梁绕十字转动轴进行上下方向的摆动，进而控制掘进轴线。
[0017]优选地，所述纠偏伸缩装置的伸缩方向与第二径向伸缩装置的伸缩方向相交，每个所述第一靴板均连接有两个第二径向伸缩装置。所述第二径向伸缩装置优选使用液压油
缸。
[0018]优选地，所述轴向步进机构包括连接在刀盘系统与第一撑靴机构之间的直线伸缩装置。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的导洞扩孔隧道掘进机，所述通过直线伸缩装置的动作，既可以以第一撑靴机构为支点向前推动刀盘系统，又可以以径向撑紧机构为支点向前拉动第一撑靴机构，相反地，也可以实现刀盘系统和第一撑靴机构的后退。
[0019]优选地，所述直线伸缩装置包括连接在第一撑靴机构的撑靴与刀盘系统的驱动箱体之间的推进油缸、连接在第一撑靴机构的支撑架与所述驱动箱体之间的辅助油缸。
[0020]优选地，所述主梁包括中空主梁一和中空主梁二，所述刀盘系统通过中空主梁一与所述主梁轴向滑动配合，所述中空主梁二位于中空主梁一的前端，所述中空主梁二的直径小于中空主梁一的直径，所述中空主梁二的连接有第二撑靴机构。
[0021]优选地，所述中空主梁一的横截面为非回转体形，所述中空主梁二的横截面为圆环形。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的导洞扩孔隧道掘进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：包括与主梁（7）相连的第一撑靴机构（5）、与主梁（7）轴向滑动配合的刀盘系统，所述刀盘系统连接有径向撑紧机构，所述刀盘系统与第一撑靴机构（5）之间设置有轴向步进机构。2.根据权利要求1所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：所述刀盘系统包括与主梁（7）滑动配合的刀盘（2），所述刀盘（2）连接有主驱动（3），所述主驱动（3）设置在与主梁（7）滑动配合的驱动箱体（301）内，所述径向撑紧机构通过所述驱动箱体（301）与刀盘系统相连。3.根据权利要求2所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：所述刀盘（2）的前面板设置有刮渣板（201），所述刀盘（2）的前面板的后侧设置有与所述刮渣板（201）对应的刮渣箱（202），所述刮渣箱（202）与主梁（7）之间设置有排渣口。4.根据权利要求3所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：所述排渣口位于刀盘（2）的前端和/或刀盘（2）的后端。5.根据权利要求2
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4任一项所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：所述主梁（7）的外壁与驱动箱体（301）之间通过相互匹配的滑动轨道（703）和滑板（302）轴向滑动配合。6.根据权利要求5所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：所述主梁（7）包括中空主梁一（702），所述驱动箱体（301）通过中空主梁一（702）与所述主梁（7）轴向滑动配合。7.根据权利要求1
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4、6任一项所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：所述径向撑紧机构包括与刀盘系统相连的第一径向伸缩装置，所述第一径向伸缩装置背离刀盘系统的一端连接有伸缩盾（303）。8.根据权利要求7所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：所述伸缩盾（303）关于所述主梁（7）对称设置有若干个，相邻两个伸缩盾（303）之间设置有与刀盘系统相连的固定盾（304），所述固定盾（304）与伸缩盾（303）形成环状护盾结构。9.根据权利要求8所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：每个所述伸缩盾（303）与刀盘系统之间均设置有倾斜方向与第一径向伸缩装置倾斜方向相反的连杆机构（305），所述连杆机构（305）包括四个连杆，四个连杆两两为一个连杆组，两个连杆组沿所述主梁（7）的轴向方向间隔分布且相互平行，每个连杆组中的两个连杆沿所述主梁（7）的周向方向间隔分布且相互平行。10.根据权利要求9所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：每个所述伸缩盾（303）与刀盘系统之间设置有两个第一径向伸缩装置，两个第一径向伸缩装置关于伸缩盾（303）的中截面相互对称设置。11.根据权利要求1
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4、6、8
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10任一项所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：所述第一撑靴机构（5）包括关于主梁（7）对称设置的两个撑靴组、与所述主梁（7）相连的支撑架（4），两个撑靴组均包括相连的第一靴板（501）和第二径向伸缩装置，所述支撑架（4）通过纠偏伸缩装置与第二径向伸缩装置相连，两个撑靴组的第二径向伸缩装置之间通过带有十字转动轴（504）的鞍架相连。12.根据权利要求11所述的导洞扩孔隧道掘进机，其特征在于：所述纠偏伸缩装置的伸缩方向与第二径向伸缩装置的伸缩方向相交，每个所述第一靴板（501）均连接有两个第二径向伸缩装置。13.根据权利要求1
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4、6、8
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10、1...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾连辉，吕旦，齐志冲，贺开伟，张朋真，程绍磊，贾涛，赵子辉，徐光亿，崔磊，李俊志，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：