CN101929351A - Tbm整体式轨道托架及tbm电机驱动、整体式轨道托架步进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种TBM整体式轨道托架及TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法,该轨道托架包括前端和后端整体式轨道托架。该步进方法包括:预备洞及始发洞施工;整体式轨道垫层混凝土施工;其它准备工作,包括:洞口拼装场地硬化、整体式轨道铺设、整体式轨道托架加工、以及TBM组装调试;施工准备工作;TBM步进作业,一个循环包括:后支撑腿放下至混凝土底面;前端和后端整体式轨道托架前行,拖动TBM步进主机步进,后配套牵引油缸伸长;用定位卡锁住前端和后端整体式轨道托架的走行轮;收起后支撑腿;后配套牵引油缸收缩,带动后配套前行;安装仰拱预制块铺设轨道,并进行预制块注浆。本发明的TBM电机驱动、整体式轨道托架及步进方法具有施工周期短和速度快的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种TBM整体式轨道托架及TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法。
背景技术
西秦岭特长隧道全长28236m,其长度目前在国内尚属前列,且此处采用钻爆法与TBM掘进法相结合施工,TBM预备洞总长度长达5500m,TBM需要步进通过预备洞隧道,步进长度长,步进方法及技术直接影响步进的速度。
我国长大隧道采用TBM施工始于西康铁路秦岭隧道,其后在西南铁路桃花铺隧道、磨沟岭隧道、中天山隧道使用。TBM步进作为TBM施工的一道工序,尤其是TBM与钻爆相结合使得TBM步进越来越长,其施工周期更长,使得人们更加投入地研究其技术的先进性及可靠性。兰渝西秦岭隧道采用敞开式TBM直径10.2m,整机全长172m,整机重1800t,前端刀盘及轴承等总重800t。目前国内同类项目中重庆锦屏采用弧形滑道步进方法,但后面没有铺设仰拱预制块;大伙房隧道局利用撑靴提供反力步进。但TBM型号与此处均不相同,在国内敞开式10.2m直径TBM步进尚属首例,现有技术存在速度较慢等缺陷。
发明内容
为了弥补上述缺陷,本发明提供一种全新的TBM整体式轨道托架及TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法。
本发明的TBM整体式轨道托架包括前端整体式轨道托架和后端整体式轨道托架。前端整体式轨道托架下部为轮对式,利用转向销将托架主体与托架主体下部设置的走行轮铰接固定,可防止TBM在推进过程中瞬间所承受的转载力, 前端整体式轨道托架上部焊接弧形钢板,弧形钢板托起TBM步进主机前端刀盘并与它焊接在一起,防止TBM滚动或晃动。前端整体式轨道托架由行走系统电机同步驱动向前滑行。后端整体式轨道托架下部为轮对式,设有走行轮。上部采用工字钢桁架,在撑靴处托起该工字钢桁架部分。后端整体式轨道托架不设电机驱动,作为前端整体式轨道托架的从动轮。TBM撑靴处放在后端整体式轨道托架上,用走行轮从动前行。
本发明的TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法包括以下主要步骤:
(1)预备洞及始发洞施工
预备洞及始发洞均采用钻爆法施工,预备洞为平底的步进垫层混凝土,始发洞分两部分,后部20m为平底的步进垫层混凝土,前部5m为弧形混凝土底座,始发洞作为步进与掘进转换用。
(2)整体式轨道垫层混凝土施工
预备洞施工停止前开始隧道底面整体式轨道垫层混凝土施工。
(3)其它准备工作,包括:洞口拼装场地硬化、整体式轨道铺设、整体式轨道托架加工安装、以及TBM组装调试。
(4)施工准备工作
(5)TBM步进作业
完成所有准备工作后开始步进,一个循环包括以下几个步骤:a.后支撑腿放下至混凝土底面;b.由行走系统电机驱动,前端整体式轨道托架及后端整体式轨道托架前行一个行程,拖动TBM步进主机步进一个行程,同时后配套牵引油缸伸长一个行程;c.前行完成后,用定位卡锁住前端整体式轨道托架和后端整体式轨道托架的走行轮;d.收起后支撑腿;e.后配套牵引油缸收缩,带动后配套前行一 个行程;f.在后配套完成一个行程步进后,安装仰拱预制块铺设轨道,并进行预制块注浆,从而完成一个循环进入下一循环步进作业。
其中在预备洞及始发洞施工步骤中,始发洞初支27cm,初支采用I20b工字钢,间距45cm,开挖半径5.47m,初支施工后半径5.20m,在TBM撑靴位置安装焊接钢板;预备洞按设计支护参数施工。
其中,TBM主机在洞口场地在弧形钢板上进行组装,弧形钢板焊接在由电机驱动的前端整体式轨道托架上。
其中,一个行程为1.8m。
本发明的TBM整体式轨道托架及TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法具有施工周期短和施工速度快的优点。
附图说明
图1为TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法图;
图2为TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法流程图;
图3为TBM始发洞衬砌断面图;
图4为整体式轨道截面图;
图5为整体式轨道托架示意图;
图6为整体式轨道托架下轮对图;
图7为行走系统示意图。
图中:1-弧形钢板,2-推力油缸,3-仰拱块吊机,4-后配套牵引油缸,5-前端整体式轨道托架,6-后端整体式轨道托架,7-后支撑腿,8-仰拱预制块,9-轨道延伸,10-步进垫层混凝土,11-仰拱混凝土,12-混凝土底座,13-TBM外轮廓。
具体实施方式
首先,详细介绍本发明的TBM步进整体式轨道垫层、整体式轨道、整体式轨道托架、始发洞的具体结构。
TBM步进整体式轨道垫层采用15cm厚C35混凝土。
整体式轨道间距6m,两侧各两根轨道,内侧轨道与外侧轨道中对中间距0.5m,轨道底部用2cm厚钢板焊接成整体,见图4。轨道设计为3.6m一段,用鱼尾板连接。
采用弧形钢板1支撑TBM步进主机的前端刀盘,TBM步进主机设置于在弧形钢板1两侧焊接的前端整体式轨道托架5上(8台整体式轨道托架承载,每台可承载100多吨,该整体式轨道托架利用转向销将托架主体和走行轮铰接固定,可防止TBM在推进过程中瞬间所承受的转载力),弧形钢板1采用70mm厚钢板加工,尺寸约为5200mm×4270mm×70mm(长×宽×厚),以内半径5100mm弯成弧形。前端整体式轨道托架5通过铺设在仰拱混凝土11上的整体式轨道由电机驱动(16台电机,每台1.5kw)向前滑行;前端整体式轨道托架5下部为轮对式,上部采用弧形钢板,托起TBM前端刀盘并与它焊接在一起,防止TBM滚动或晃动。下部共有走行轮32个,走行轮直径30cm,采用16台1.5kw电机同步驱动。后端整体式轨道托架6下部为轮对式、上部采用工字钢桁架,在撑靴处托起该工字钢桁架部分,下部共有走行轮8个,走行轮直径30cm。该后端整体式轨道托架6不设电机驱动,作为前端整体式轨道托架5的从动轮。TBM撑靴处放在后端整体式轨道托架6上,用行走轮从动前行。
预备洞(共长5500m)及始发洞(长25m)采用钻爆法施工,其中预备洞按设计断面及支护参数施工;始发洞开挖半径5.47m,初支施工后半径5.20m,初支27cm,初支采用I20b工字钢,间距45cm,在TBM撑靴位置安装焊接钢板。始发洞分两部分,后20m为平底的步进垫层混凝土10,前5m为弧形混凝土底座12。施工时要保证喷射 混凝土的平整度小于1cm,确保掘进时撑靴撑在工字钢桁架位置并能提供足够的反力。
下面,详细介绍本发明的电机驱动、整体式轨道托架步进方法。
本发明的TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法流程图见图2,具体包括以下主要步骤:
(1)预备洞及始发洞施工
在步进前先施工预备洞及始发洞,确保步进到位后可以正常转换工序,从而进行正常掘进,预备洞及始发洞均采用钻爆法施工,预备洞为平底的步进垫层混凝土,始发洞分两部分,后20m为平底的步进垫层混凝土10,前5m为弧形混凝土底座12。初支27cm,初支采用I20b工字钢,间距45cm。开挖半径5.47m,初支施工后半径5.20m,施工时要保证喷射混凝土的平整度小于1cm,确保掘进时撑靴撑在工字钢桁架位置并能提供足够的反力。预备洞按设计支护参数施工。
(2)整体式轨道垫层混凝土施工
预备洞施工停止前1个月左右开始隧道底面整体式轨道垫层混凝土施工。
(3)其它准备工作
完成其它准备工作,具体包括:洞口拼装场地硬化、整体式轨道铺设、整体式轨道托架加工安装、TBM组装调试。TBM主机在洞口场地在弧形钢板上进行组装,弧形钢板焊接在由电机驱动的前端整体式轨道托架5上。
(4)施工准备
完成一些通常的施工准备工作。
(5)TBM步进作业
完成所有准备工作后开始步进,以一个行程为1.gm为例说明步进作业。后支撑腿7放下至混凝土底面;由行走系统电机驱动,前端整体式轨道托架5及后端整体式轨道托架6前行1.8m,拖动主机步进1.8m,同时后配套牵引油缸4伸 长1.8m;前行完成后,用定位卡锁住前端整体式轨道托架5和后端整体式轨道托架6的走行轮;收起后支撑腿7;后配套牵引油缸4收缩,带动后配套前行1.8m;在后配套完成1.8m步进后,后方安装仰拱预制块8铺设轨道,并进行预制块注浆,从而完成一个循环进入下一循环步进作业。
虽然上面已经参考附图描述了本发明的实施例,但是本领域技术人员可以理解,在不脱离本发明范围和精神的情况下,可以对本发明作出各种不同的修改和变化。因此,应该理解上述的实施例不是限制,而是各个方面的举例说明。
Claims (5)
1.一种TBM整体式轨道托架,包括:
前端整体式轨道托架,该前端整体式轨道托架下部为轮对式,利用转向销将托架主体与托架主体下部设置的走行轮铰接固定,可防止TBM在推进过程中瞬间所承受的转载力,前端整体式轨道托架上部焊接弧形钢板,弧形钢板托起TBM步进主机前端刀盘并与它焊接在一起,防止TBM滚动或晃动,前端整体式轨道托架由行走系统电机同步驱动向前滑行;以及
后端整体式轨道托架,该后端整体式轨道托架下部为轮对式,设有走行轮,上部采用工字钢桁架,在撑靴处托起该工字钢桁架部分,后端整体式轨道托架不设电机驱动,作为前端整体式轨道托架的从动轮,TBM撑靴处放在后端整体式轨道托架上,用走行轮从动前行。
2.一种TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法,包括以下主要步骤:
(1)预备洞及始发洞施工
预备洞及始发洞均采用钻爆法施工,预备洞为平底的步进垫层混凝土,始发洞分两部分,后部20m为平底的步进垫层混凝土,前部5m为弧形混凝土底座,始发洞作为步进与掘进转换用。
(2)整体式轨道垫层混凝土施工
预备洞施工停止前开始隧道底面整体式轨道垫层混凝土施工。
(3)其它准备工作,包括:洞口拼装场地硬化、整体式轨道铺设、整体式轨道托架加工安装、以及TBM组装调试。
(4)施工准备工作
(5)TBM步进作业
完成所有准备工作后开始步进,一个循环包括以下几个步骤:
a.后支撑腿放下至混凝土底面;
b.由行走系统电机驱动,前端整体式轨道托架及后端整体式轨道托架前行一个行程,拖动TBM步进主机步进一个行程,同时后配套牵引油缸伸长一个行程;
c.前行完成后,用定位卡锁住前端整体式轨道托架和后端整体式轨道托架的走行轮;
d.收起后支撑腿;
e.后配套牵引油缸收缩,带动后配套前行一个行程;
f.在后配套完成一个行程步进后,安装仰拱预制块铺设轨道,并进行预制块注浆,从而完成一个循环进入下一循环步进作业。
3.根据权利要求2所述的TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法,其中在预备洞及始发洞施工步骤中,始发洞初支27cm,初支采用I20b工字钢,间距45cm,开挖半径5.47m,初支施工后半径5.20m,在TBM撑靴位置安装焊接钢板;预备洞按设计支护参数施工。
4.根据权利要求2或3所述的TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法,其中TBM主机在洞口场地在弧形钢板上进行组装,弧形钢板焊接在由电机驱动的前端整体式轨道托架上。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的TBM电机驱动、整体式轨道托架步进方法,其中一个行程为1.8m。
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