【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及tbm施工，具体涉及一种基于模块化变径刀盘的施工方法。
技术介绍
1、tbm(tunnel boring machine，全断面隧道掘进机)应用于大坡度引水斜井开挖在国内才刚刚起步，但是在国外已经有不少成功的实例。国外抽水蓄能电站及大坡度斜井隧洞tbm应用的案例较多，主要集中在美、日、欧等发达国家和地区，其中日本和德国处于前列。随着时代发展，从事钻爆法施工的人员将越来越少，相应钻爆法施工成本将越来越高，应用tbm施工技术是科技进步、社会发展的必然趋势。
2、为满足tbm在开挖直径的变径需求，tbm整机遵循模块化、轻量化、装配化的设计理念，能最大程度降低tbm大变径过程中对变径洞室尺寸、起吊设备能力、人员操作技术的要求。针对具有多个变径段的掘进井，都是在掘进过程中，若发生变径则停止掘进，然后控制模块化变径刀盘中的油缸伸出，再进行掘进；但在掘进过程中，若变径的半径过大，则会导致中心刀盘模块和周边刀盘模块之间出现较大的切削空隙，致使出现切削死角。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术的不足，目的在于提供一种基于模块化变径刀盘的施工方法，采用本方案，当变径的半径过大时，能在中心刀盘模块和周边刀盘模块之间额外增加滚刀，从而避免出现切削空隙。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种基于模块化变径刀盘的施工方法，包括以下步骤：
4、基于具有多个变径段的掘进井，计算得出每个变径段的半径以及变径段起始位置；
5、
6、随后在tbm机壳上安装模块化圆形刀盘，并开始掘进；其中圆形刀盘包括位于正中心的中心刀盘模块以及位于所述中心刀盘模块周边的若干周边刀盘模块，中心刀盘模块的侧边通过第一顶推油缸和所述周边刀盘模块连接；
7、掘进过程中，若进入常规变径区域，每当圆形刀盘位于变径段起始位置，控制第一顶推油缸顶推周边刀盘模块，直到圆形刀盘的半径和下一段变径段半径相同，继续掘进；
8、若进入扩增滚刀变径区域，每当圆形刀盘位于变径段起始位置，在根据下一段变径段半径，控制第一顶推油缸顶推周边刀盘模块后，还需要在中心刀盘模块和周边刀盘模块之间的间隙内增设塞块，所述塞块正面带有滚刀；随后再开始掘进；
9、当所有常规变径区域和扩增滚刀变径区域掘进完成后，完成刀盘掘进施工。
10、相对于现有技术中，针对具有多个变径段的掘进井，都是在掘进过程中，若发生变径则停止掘进，然后控制模块化变径刀盘中的油缸伸出，再进行掘进；但在掘进过程中，若变径的半径过大，则会导致中心刀盘模块和周边刀盘模块之间出现较大的切削空隙，致使出现切削死角的问题，本专利技术提供了一种基于模块化变径刀盘的施工方法，采用本方案，当变径的半径过大时，能在中心刀盘模块和周边刀盘模块之间额外增加滚刀，从而避免出现切削空隙。具体方案中，滚刀为刀盘上常规使用的滚刀尺寸，在划分常规变径区域和扩增滚刀变径区域时，该掘进井便可由常规变径区域-扩增滚刀变径区域-常规变径区域…组成，或由扩增滚刀变径区域-常规变径区域-扩增滚刀变径区域…组成，即由常规变径区域和扩增滚刀变径区域交叉组成，也可能会只有常规变径区域，或只有扩增滚刀变径区域，其中，在常规变径区域和扩增滚刀变径区域中，也至少包括了一个变径段，或者由多个变径段组成；这样，在划分之后，当第一顶推油缸根据实际半径尺寸，顶推周边刀盘模块，致使周边刀盘模块和中心刀盘模块之间的间隙较大，超出阈值，从而在旋转切削过程中，空隙位置无法实现切削；故本方案将阈值设置为滚刀的宽度，当间隙超出滚刀宽度时，则在间隙内设置塞块，塞块上附带有滚刀，这样，便可在间隙位置处也能实现正常切削功能，避免出现切削空隙；以上塞块的增设方式，可根据每个半径尺寸，提前预制相应尺寸的塞块，从而在每次变径时，安装相应尺寸的塞块；或者采用如下记载的从后往前推送塞块的技术方案实现，用以实现自动化安装。
11、更进一步的方案，为实现塞块的自动化安装，还包括以下步骤：在tbm主体上安装模块化刀盘后，还需要在模块化刀盘背面安装塞块组件，其中塞块组件和圆形刀盘同步旋转，塞块组件包括若干长条塞块，若干长条塞块和若干所述周边刀盘模块一一对应，且合围成框；所述塞块组件通过若干第二顶推油缸和tbm机壳连接；
12、在安装塞块组件后，并在掘进过程中若进入扩增滚刀变径区域，根据下一段变径段半径，控制第一顶推油缸顶推周边刀盘模块后，控制第二顶推油缸将塞块组件顶推到所述中心刀盘模块和周边刀盘模块之间；此时所述长条塞块在沿自身长度方向上带有若干滚刀，若干滚刀朝向所述圆形刀盘的正面进行切削。本方案中，包括模块化圆形刀盘和位于圆形刀盘背面的塞块组件；其中，模块化圆形刀盘为拼接式刀盘，其包括位于正中心的中心刀盘模块，以及四个周边刀盘模块，中心刀盘模块截面呈方形，其四个侧边分别正对一周边刀盘模块，并通过第一顶推油缸进行驱动，从而通过第一顶推油缸的推动来实现周边刀盘模块的靠近或远离，以此实现整个圆形刀盘直径的变化。
13、更进一步的方案，在上述方案中，随着中心刀盘模块和周边刀盘模块之间间隙的继续扩大，由于塞块的尺寸被固定，会导致在刀盘切削过程中，由于间隙的进一步增大，也会逐渐出现切削间隙；故为调节滚刀的切削位置，所述长条塞块包括前后固定设置的前塞块和后塞块，所述后塞块远离所述中心刀盘模块的端部高出所述前塞块，所述圆形刀盘的背面带有用于容纳所述后塞块超出部分的限位槽；所述前塞块上带有滑块，所述滑块和所述后塞块滑动连接，并能沿所述第一顶推油缸的顶推方向滑动；所述滑块的正面带有滚刀；所述前塞块靠近所述中心刀盘模块的端部和中心刀盘模块之间带有相互配合的第一连接件；所述滑块远离所述中心刀盘模块的端部和周边刀盘模块之间带有相互配合的第二连接件。本方案中，在圆形刀盘背面还设置有塞块组件，塞块组件通过第二顶推气缸连接在背部设备上，实现和圆形刀盘的同步转动即可；塞块组件在初始时设计能容纳滚刀的宽度尺寸即可，随后在变径过程中，首先根据长条塞块的宽度尺寸，通过第一顶推气缸调节中心刀盘模块和周边刀盘模块之间的间距，随后控制第二顶推气缸伸出，将四个长条塞块塞入到中心刀盘模块和周边刀盘模块之间，此时由于长条塞块附带滚刀，可避免出现切削空隙；另外，若变径尺寸需求更大，此时由于长条塞块通过前塞块上的第一连接件连接在中心刀盘模块上，而滑块通过第二连接件连接在周边刀盘模块上，故此时继续伸出第一顶推气缸，会带动滑块上移，由于滑块上带着滚刀，便可实现长条塞块上至少两个滚刀在自身长度方向上的错位，从而进一步避免出现切削空隙；这样，即使变径尺寸要求更大，通过滚刀错位，也能保证在转动过程中的全方位切削。
14、更进一步的方案，为便于半径的快速变化，需将初始塞块的尺寸确定为扩增滚刀变径区域中变径最小的变径段，从而才能通过滑块继续增加半径，还包括以下步骤：在常规变径区域和扩增滚刀变径区本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，所述长条塞块(4)包括前后固定设置的前塞块(401)和后塞块(402)，所述后塞块(402)远离所述中心刀盘模块(1)的端部高出所述前塞块(401)，所述圆形刀盘的背面带有用于容纳所述后塞块(402)超出部分的限位槽(404)；所述前塞块(401)上带有滑块(403)，所述滑块(403)和所述后塞块(402)滑动连接，并能沿所述第一顶推油缸(3)的顶推方向滑动；所述滑块(403)的正面带有滚刀(6)；
4.根据权利要求3所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：
5.根据权利要求3所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，所述第一连接件和第二连接件均包括若干插杆(408)，所述插杆(408)沿所述第二顶推油缸(5)的推进方向设置，所述前塞块(401)和所述滑块(403)上均带有
6.根据权利要求5所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，所述插槽组件还包括底板(410)，若干所述管道(409)均固定于所述底板(410)上，相邻所述管道(409)之间焊接有连接块(411)。
7.根据权利要求3所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，所述前塞块(401)上带有上下贯通的柱形通孔(405)，所述前塞块(401)通过所述柱形通孔(405)将所述第一顶推油缸(3)的伸缩杆包裹在内；
8.根据权利要求3所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，所述滑块(403)上带有若干燕尾块，所述后塞块(402)上带有和所述燕尾块滑动配合的若干燕尾槽，所述燕尾槽的上下端封口。
9.根据权利要求8所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，所述燕尾槽内带有丝杆(412)，所述丝杆(412)上下端分别和所述燕尾槽上下端转动连接，所述丝杆(412)能绕自身轴线转动；所述丝杆(412)沿所述燕尾块滑动方向设置，并和所述燕尾块螺纹连接；
10.根据权利要求9所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，所述驱动组件包括第三顶推油缸(413)，所述后塞块(402)内带有和所述燕尾槽连通的安装槽，所述第三顶推油缸(413)固定于所述安装槽内；
...【技术特征摘要】
1.一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，所述长条塞块(4)包括前后固定设置的前塞块(401)和后塞块(402)，所述后塞块(402)远离所述中心刀盘模块(1)的端部高出所述前塞块(401)，所述圆形刀盘的背面带有用于容纳所述后塞块(402)超出部分的限位槽(404)；所述前塞块(401)上带有滑块(403)，所述滑块(403)和所述后塞块(402)滑动连接，并能沿所述第一顶推油缸(3)的顶推方向滑动；所述滑块(403)的正面带有滚刀(6)；
4.根据权利要求3所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：
5.根据权利要求3所述的一种基于模块化变径刀盘的施工方法，其特征在于，所述第一连接件和第二连接件均包括若干插杆(408)，所述插杆(408)沿所述第二顶推油缸(5)的推进方向设置，所述前塞块(401)和所述滑块(403)上均带有用于容纳所述插杆(408)的凹槽，所述凹槽正面开口；
6.根据权利要求5所述的一种基于模块化变...
【专利技术属性】
技术研发人员：李法海，吴高见，赵云飞，李秋石，肖瑞，郝利军，
申请(专利权)人：中国水利水电第五工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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