一种敞开式制造技术

本发明专利技术公开了一种包括钢拱架拼装机构

【技术实现步骤摘要】
一种敞开式TBM施工快速支护系统及方法


[0001]本专利技术涉及
TBM
施工
，具体涉及一种敞开式
TBM
施工快速支护系统及方法
。

技术介绍

[0002]TBM
施工大概分为五个阶段
。
第一阶段：采用同心多把多径多圆的多把滚刀，在前方掌子面铅垂面上，滚压破碎围岩进行开挖
→
刀盘面板支护
。
第二阶段：随着
TBM
设备向前掘进移动，被刀具破碎后围岩洞壁由
TBM
护盾支护
。
护盾一般由五块组成，分别为顶护盾
(1
块
)、
侧护盾
(
左右各1块
)、
底护盾1块组成
。
护盾长度一般为5～
6m。
第三阶段：随着
TBM
继续掘进向前移动，围岩洞臂脱出护盾完全暴露，进入
TBM
的
L1(leam1
，主梁1区
)
区，该区长度一般为
70
～
100m
，该区为钢架
、
锚杆
、
网片安装区，一般不设置喷射混凝土系统
。
第四阶段：随着
TBM
继续掘进向前移动，围岩洞臂不断脱出护盾，进入
TBM
的
L1(leam1
，主梁1区
)
区，在该区跟进安装钢架
、
锚杆
、
网片，但因缺少喷射混凝土系统而无法喷射混凝土，直到该
L1
区完全暴露的长度超过
70
～
100m
至
L2
区
(leam2
，主梁2区
)
后，才能用
L2
区喷射混凝土系统喷射混凝土完成最终初期支护
。
第五阶段：在
TBM
后配套拖车尾部，如同钻爆法隧道一样施作拱墙二衬，完成隧道最终支护
。
[0003]一般稳定地质情况下，按上述五个阶段可以正常施工，但遇到不良地质情况时，往往受难以及时支护影响诱发隧道安全险情
。
当隧道遇断层泥及蚀变带时，在第一阶段的刀盘因为开敞式不密闭无法像盾构一样保压，极易发生刀盘前方的突泥涌水，此时就需要停机提前施作超前大管棚，甚至帷幕注浆
。
当隧道遇岩爆
、
节理密集带
、
断层破碎带等时，在第二阶段的围岩洞臂在刀盘与盾尾之间的护盾背后已经出现了大量掉落的破碎岩块体，一旦脱出护盾，还来不及安装钢架
、
锚杆
、
网片，就出现岩块的剥落
、
掉块甚至坍塌，而且还挤压护盾导致变形失圆
。
目前该类问题受限于
L1
区的锚杆钻机只能在铅垂圆上径向打设
、
钢架安装机重量较大安装速度较慢
、
喷射混凝土污染机械设备密封
、
混凝土运输系统受限
、
通风质量差等原因影响，还未通过
TBM
搭载常态化设备机具管路解决上述问题
。
因此不良地质下
TBM
施工严重威胁施工人员
、
设备安全，降低施工效率
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对
TBM
在不良地质条件下施工，尤其是敞开式
TBM
在不良地质条件下施工时，能够及时对前方探测的不良围岩进行快速支护，保障施工人员
、
设备的安全，同时提高施工效率，设计了一种敞开式
TBM
施工快速支护系统及方法
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]设计一种敞开式
TBM
施工快速支护系统，包括钢拱架拼装机构
、
钢拱架撑紧机构
、
锚杆支护机构和混喷机构，
[0007]所述钢拱架拼装机构包括旋转环
、
浮动支撑组件
、
固定支撑轮
、
支撑驱动轮组；
[0008]所述钢拱架撑紧机构包括操作平台
、
撑紧装置
、
行走装置；
[0009]所述锚杆支护机构包括上部锚杆钻机和下部锚杆钻机；
[0010]所述混喷机构包括设置在上部锚杆钻机后方的第一混凝土喷射装置
、
设置在下部锚杆钻机后方的第二凝土喷射装置，以及分别与第一混凝土喷射装置和第二凝土喷射装置对应连接的混凝土输送泵
。
[0011]优选的，所述钢拱架拼装机构设置在
L1
区最前端，位于盾体内，所述固定支撑轮通过轴承与连杆铰接在支撑驱动轮组上，支撑驱动轮组上设置有传动齿轮，在旋转环内侧设置有与传动齿轮相配合的啮合齿；支撑驱动轮组固定在
L1
主梁上，支撑驱动轮组上设有驱动电机，驱动电机带动传动齿轮转动实现旋转环的旋转
。
[0012]优选的，所述固定支撑轮和支撑驱动轮组分别设有两组
。
[0013]优选的，所述浮动支撑组件包括设置在
L1
主梁上的支撑架
、
设置在支撑架两侧的液压千斤顶，以及与液压千斤顶伸缩杆前端铰接的浮动支撑轮，通过液压千斤顶顶伸作用，实现浮动支撑轮的上下移动；在进行拱架拼装成环作业时，液压千斤顶带动浮动支撑轮收回，将钢拱架固定在浮动支撑轮与旋转环之间
。
[0014]优选的，所述操作平台用于工人对拱架进行固定操作，撑紧装置通过油缸驱动机械臂前后位移实现对钢拱架撑紧，行走装置为钢拱架撑紧机构提供一定范围内的行程移动
。
[0015]优选的，所述上部锚杆钻机相对于下部锚杆钻机后置
0.8m
，且上部锚杆钻机相对于下部锚杆钻机或横剖面前倾
10
°
。
[0016]优选的，所述混凝土输送泵设置在设备桥区域
。
[0017]本专利技术还涉及一种敞开式
TBM
施工快速支护方法，使用上述支护系统，包括下列步骤：
[0018](1)
不良地质探测预警：针对断层泥及蚀变带
、
岩爆
、
节理密集带等不良地质融合搭载超前激发极化探测
、
破岩震源主动探测
、
微震检测设备，自动探测不良地质，对掌子面地质风险进行综合探测
、
精准预报；
[0019](2)
根据
TBM
不良地质探测预警结果，针对不良地质采用
(3)(4)(5)(6)
步骤进行隧道快速支护；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种敞开式
TBM
施工快速支护系统，其特征在于，包括钢拱架拼装机构
、
钢拱架撑紧机构
、
锚杆支护机构和混喷机构，所述钢拱架拼装机构包括旋转环
、
浮动支撑组件
、
固定支撑轮
、
支撑驱动轮组；所述钢拱架撑紧机构包括操作平台
、
撑紧装置
、
行走装置；所述锚杆支护机构包括上部锚杆钻机和下部锚杆钻机；所述混喷机构包括设置在上部锚杆钻机后方的第一混凝土喷射装置
、
设置在下部锚杆钻机后方的第二凝土喷射装置，以及分别与第一混凝土喷射装置和第二凝土喷射装置对应连接的混凝土输送泵
。2.
根据权利要求1所述的敞开式
TBM
施工快速支护系统，其特征在于，所述钢拱架拼装机构设置在
L1
区最前端，位于盾体内，所述固定支撑轮通过轴承与连杆铰接在支撑驱动轮组上；支撑驱动轮组上设置有传动齿轮，在旋转环内侧设置有与传动齿轮相配合的啮合齿；支撑驱动轮组固定在
L1
主梁上，支撑驱动轮组上设有驱动电机，驱动电机带动传动齿轮转动实现旋转环的旋转
。3.
根据权利要求2所述的敞开式
TBM
施工快速支护系统，其特征在于，所述固定支撑轮和支撑驱动轮组分别设有两组
。4.
根据权利要求2所述的敞开式
TBM
施工快速支护系统，其特征在于，所述浮动支撑组件包括设置在
L1
主梁上的支撑架
、
设置在支撑架两侧的液压千斤顶，以及与液压千斤顶伸缩杆前端铰接的浮动支撑轮，通过液压千斤顶顶伸作用，实现浮动支撑轮的上下移动；在进行拱架拼装成环作业时，液压千斤顶带动浮动支撑轮收回，将钢拱架固定在浮动支撑轮与旋转环之间
。5.
根据权利要求1所述的敞开式
TBM
施工快速支护系统，其特征在于，所述操作平台用于工人对拱架进行固定操作，撑紧装置通过油缸驱动机械臂前后位移实现对钢拱架撑紧，行走装置为钢拱架撑紧机构提供一定范围内的行程移动<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡必飞，陈军，许卫武，王艳波，李晓虎，赵虎，金文杰，田鹏阳，王磊，刘博文，李衡，王彪，温兴泉，李云鹏，周勇军，郑朝伟，刘锦男，石倩，汪沈，雷珺宇，
申请(专利权)人：中铁隧道集团二处有限公司，
类型：发明
国别省市：