CN104196539A - 开敞式tbm平面滑行步进装置及步进方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开敞式TBM平面滑行步进装置及步进方法，该装置包括座板、举升机构和用于支撑TBM鞍架和撑靴的后支架，举升机构设于座板前部两侧，后支架通过拉杆连接于座板后部，拉杆两端分别与座板和后支架铰接，座板上面设有用于支撑TBM前部的滑板，滑板后边设有推进液压缸，推进液压缸的另一端与座板上的耳板铰接，举升机构的上托板与TBM的左、右侧护盾连接。该方法利用摩擦差原理，即滑板与座板之间为金属间接触摩擦小、而座板与混凝土底板之间摩擦大，由推进液压缸推动滑板和TBM一起沿座板向前滑行，通过多个步进推进循环来完成前行，无需单独提供推进支反力装置，无需焊接提供支反力，结构简单、成本低。

Description

开敞式TBM平面滑行步进装置及步进方法

技术领域

本发明涉及全断面岩石隧道掘进机（TBM）设计与施工技术领域，尤其是一种开敞式TBM组装调试完成后使其可靠快速到达掘进始发掌子面的步进装置及步进方法。

背景技术

TBM组装完毕后都需要向前步进到始发掌子面才能开始掘进，另外前一段隧洞掘进贯通后也需步进转移到下一隧洞段掘进，这都需要步进装置来实现。以往采取的一种滚动式步进装置，对大直径TBM而言，由于重量过大，有限的滚动轨道难以支承实现步进，且结构复杂、安装困难、成本高。过去另外一种步进方法就是，步进隧洞段要开挖并用混凝土浇筑成弧形底板，TBM在弧形底板上推进滑行，该方法开挖和回填量大，成本高，工期长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、不仅可靠快速的开敞式TBM平面滑行步进装置及其步进方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种开敞式TBM平面滑行步进装置，其关键技术在于：其包括座板、与TBM护盾连接的举升机构和用于支撑TBM鞍架和撑靴的后支架，所述举升机构设于座板前部两侧，所述后支架通过拉杆连接于座板后部，所述拉杆两端分别与座板和后支架铰接，所述座板上面设有用于支撑TBM前部的滑板，所述滑板后边设有推进液压缸，推进液压缸的另一端与座板上的耳板铰接。所述举升机构的上托板与TBM的左、右侧护盾连接。

所述座板上面平行设有两条凸起的导轨，座板的两侧设有导向侧板，所述滑板两侧均设有与导向侧板配套的导向轮和导向块，在推进液压缸的驱动下滑板滑行于座板上。

所述座板下面前后各设有一个导轮，该导轮滑动于预留于混凝土平面底板上的纵向导向槽内。

所述举升机构包括上托板、下托板以及设于上、下托板之间的举升液压缸、抬拉液压缸和导向杆。

本发明还提供了上述步进装置的步进方法，具体步骤为：

1）TBM后支腿抬起，所述后支架支撑于地面支承TBM后部，举升液压缸泄压，TBM前部重量压在滑板和座板上；抬拉液压缸把下托板提起与地面脱离有一定间隙；

2）液压动力站为推进液压缸加压，推动TBM和滑板一起，沿座板滑道向前滑动一个行程；

3）当推进液压缸推进达到一个行程后，抬拉液压缸泄压下托板落地，举升液压缸和TBM后支腿液压缸接通高压油，分别举起TBM前部和后部重量，此时TBM前部与滑板一起抬起，与座板间形成间隙，后支架也被抬离地面；

4）步进装置的推进液压缸收缩，带动座板前行，同时通过座板与后支架之间的拉杆，使后支架和TBM鞍架撑靴一起也沿TBM主梁上的滑行轨道向前滑行，完成换步；

5）举升油缸下落使滑板和TBM前部坐落在座板上，TBM后支腿抬起使后支架落地支承TBM后部，进入下一个步进推进循环。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明设置了座板、滑板以及推进液压缸，在推进液压缸的作用下滑板可在座板上滑行，进而带动TBM向前步进，结构非常简单，成本低、步进可靠快速，其基于“摩擦差”原理，“摩擦差”是指利用滑板与座板之间为金属间接触摩擦小、而座板与混凝土底板之间摩擦大，从而存在摩擦差的原理，由推进液压缸推动滑板和TBM一起沿座板向前滑行。

2、本发明基于摩擦差原理，无需单独提供推进支反力装置，无需焊接提供支反力。

3、本步进装置含有导轮，混凝土底板上预留有导向槽，步进方向准确。

   4、本发明结构简单，安装拆卸方便，技术可靠，步进速度快，实际应用证明10分钟可完成1.8米的步进循环，能以较短工期完成长距离步进。

5、本滑板上设有导向轮和导向块，与之配套的座板上设有导轨和侧向导板，滑行准确省力。

   6、本发明适用于开敞式TBM步进，特别适用于重量大的大直径开敞式TBM步进。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是座板和滑板部分的示意图；

图3是滑板部分的示意图；

图4是座板导轮的示意图；

图5是举升机构的示意图；

图6是拉杆分别与座板、后支架铰接的示意图；

图7是TBM主机坐落在本步进装置上示意图；

其中，1、举升机构，101、上托板，102、举升液压缸，103、抬拉液压缸，104、导向杆，105、下托板，2、导向块，3、推进液压缸，4、座板，5、耳板，6、拉杆，7、后支架，8、滑板，9、导向轮，10、导轨，11、导轮，12、销轴，13、TBM主机前部，14、混凝土底板，15、TBM鞍架和撑靴，16、TBM后支腿。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明创造的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见附图1，本发明由座板4、滑板8、推进液压缸3、举升机构1、拉杆6和后支架7组成。所述举升机构1设于座板4前部两侧，所述后支架7通过拉杆6连接于座板4后部，所述拉杆6两端分别与座板4和后支架7铰接，所述座板4上面设有用于支撑TBM前部的滑板8，所述滑板8后边设有推进液压缸3，推进液压缸3的另一端与座板4上的耳板5铰接，所述举升机构的上托板101与TBM的左、右侧护盾连接。工作时，将滑板8与TBM前部连接。

参见附图2和附图3，所述座板4上面平行设有两条凸起的导轨10，座板4的两侧各设有一个导向侧板，所述滑板8两侧均设有与导向侧板配套的导向轮9和导向块2，在推进液压缸3的驱动下滑板8滑行于座板4上。TBM底护盾直接坐落在滑板8上，滑板8置于座板4上可与TBM一起在座板4上滑行，座板4和滑板8直接支承TBM前部重量。滑板8两侧有导向轮9，限位于座板4两端导向侧板内，导向轮9和导向块2在导向侧板上滑行。推进液压缸3由销轴一端与滑板8连接，另一端与座板4连接。座板4上面有滑道，可涂油减少滑板8和座板4之间的摩擦力。所述滑板8上有导向轮9和导向块2。

参见附图4，所述座板4下部前后安装有导轮11，步进时直接在平面混凝土底板14上滑行，混凝土底板14需沿隧道轴线方向预留纵向导向槽，座板4底面导轮11在底板导向槽中滑动起步进导向作用。

参见附图5，举升机构由举升液压缸102、拉抬液压缸103、导向杆104、上托板101、下托板105组成，举升机构上托板101焊接在TBM左、右侧护盾上,用于升降TBM前部重量。后支架7用螺栓与TBM鞍架联接，用于支承TBM后部重量。

参见附图6，拉杆6两端分别与座板4和后支架7用销轴链接，后支架7与TBM鞍架通过螺栓链接，TBM后支腿抬起时由后支架7支承TBM后部重量。

参见附图7，举升液压缸102落下时，TBM前部重量坐落在滑板8和座板4上，TBM后支腿液压缸抬起时后部重量落在后支架7上。利用滑板8与座板4之间为金属，其接触摩擦小，而座板与混凝土底板之间摩擦大，从而存在摩擦差的原理，由推进液压缸推动滑板和TBM一起沿座板向前滑行。推进缸一个行程结束后再进行下一个滑行循环,最终使TBM到达始发掌子面。

参见附图1和附图7，采用本发明步进过程如下：

1．TBM后支腿抬起，后支架7支撑于地面以支承TBM后部；举升液压缸102泄压，TBM前部重量压在滑板8和座板4上；抬拉液压缸103把下托板105提起与地面脱离有一定间隙。

2.液压动力站为推进液压缸3加压，推动TBM和滑板8一起，沿座板4滑道向前滑动一个行程。

3.当推进液压缸3推进达到一个行程后，抬拉液压缸103泄压，下托板105落地，举升液压缸102和TBM后支腿液压缸接通高压油，分别举起TBM前部和后部重量。此时TBM前部与滑板8一起抬起，与座板4间形成间隙，后支架7也被抬离地面。

4．步进装置的推进液压缸3收缩，带动座板4前行，同时通过座板4与后支架7之间的拉杆6，使后支架7和TBM鞍架撑靴一起也沿TBM主梁上的滑行轨道向前滑行，完成换步。

5. 举升液压缸102下落使滑板8和TBM前部坐落在座板4上，TBM后支腿抬起使后支架7落地支承TBM后部，进入下一个步进推进循环。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (5)

1.一种开敞式TBM平面滑行步进装置，其特征在于：其包括座板（4）、与TBM护盾连接的举升机构（1）和用于支承TBM后部重量的后支架（7），所述举升机构（1）设于座板（4）前部两侧，所述后支架（7）通过拉杆（6）连接于座板（4）后部，所述拉杆（6）两端分别与座板（4）和后支架（7）铰接，所述座板（4）上面设有用于支撑TBM前部的滑板（8），所述滑板（8）后边设有推进液压缸（3），推进液压缸（3）的另一端与座板（4）上的耳板（5）铰接。

2.根据权利要求１所述的开敞式TBM平面滑行步进装置，其特征在于：所述座板（4）上面平行设有两条凸起的导轨（10），座板（4）的两侧设有导向侧板，所述滑板（8）两侧均设有与导向侧板配套的导向轮（9）和导向块（2），在推进液压缸（3）的驱动下滑板（8）滑行于座板（4）上。

3.根据权利要求1或2所述的开敞式TBM平面滑行步进装置，其特征在于：所述座板（4）下面前后各设有一个导轮（11），该导轮（11）滑动于预留于混凝土底板（14）上的纵向导向槽内。

4.根据权利要求1所述的开敞式TBM平面滑行步进装置，其特征在于：所述举升机构（1）包括上托板（101）、下托板（105）以及设于上、下托板之间的举升液压缸（102）、抬拉液压缸（103）和导向杆（104）。

5.一种开敞式TBM平面滑行步进方法，其特征在于：其借助权利要求1、2或4所述的步进装置来完成，所述步进方法的步骤如下：

1）TBM后支腿抬起，所述后支架（7）支撑于地面支承TBM后部，举升液压缸（102）泄压，TBM前部重量压在滑板（8）和座板（4）上；抬拉液压缸（103）把下托板（105）提起与地面脱离有一定间隙；

2）液压动力站为推进液压缸（3）加压，推动TBM和滑板（8）一起，沿座板（4）滑道向前滑动一个行程；

3）当推进液压缸（3）推进达到一个行程后，抬拉液压缸（103）泄压，下托板（105）落地，举升液压缸（102）和TBM后支腿液压缸接通高压油，分别举起TBM前部和后部重量，此时TBM前部与滑板（8）一起抬起，与座板（4）间形成间隙，后支架（7）也被抬离地面；

4）步进装置的推进液压缸（3）收缩，带动座板（4）前行，同时通过座板（4）与后支架（7）之间的拉杆（6）使后支架（7）和TBM鞍架撑靴一起也沿TBM主梁上的滑行轨道向前滑行，完成换步；

5）举升液压缸（102）下落使滑板（8）和TBM前部坐落在座板（4）上，TBM后支腿抬起使后支架（7）落地支承TBM后部，进入下一个步进推进循环。