CN108625869A - 一种异形隧洞一次成型的tbm主机结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构及其施工方法。该主机结构包括刀盘，刀盘安装在前盾的前部，前盾内设有主驱动，主驱动驱动刀盘，前盾通过推进装置与尾盾连接，尾盾上设有撑紧装置，尾盾的下部设有辅助刀盘，尾盾通过辅助支撑与辅助刀盘连接，尾盾和辅助刀盘均位于前盾的后部。该主机结构的施工方法，包括如下步骤：完成一个掘进区间，形成圆形断面；完成整个隧洞的成形，形成拱形截面；准备继续掘进。本发明的优点：可以做到隧洞断面一次掘进成型；可以提高施工效率，提高开挖断面利用率，不需对成型后的隧洞进行二次作业，降低了施工造价。

Description

一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及隧洞施工技术领域，特别是指一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构及其施工方法。
背景技术
全断面硬岩隧道掘进机（TBM）施工具有安全、高效、自动化程度高等特点，是目前大型机械化配套隧洞施工最先进的设备之一，已被广泛应用于铁路、市政、水利等工程建设当中。根据地质条件、水力条件（有压或无压，或水头大小）、截流、通航、放木、方便施工、经济性等要求，隧洞断面有圆形、马蹄形、拱门形等型式。目前隧洞多采用圆形设计，但圆形隧洞有断面利用率不高,需二次施工，工程造价高等缺点。
发明内容
本发明提出一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构及其施工方法，解决了现有技术中圆形隧洞断面利用率低、造价高的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构，包括刀盘，所述的刀盘安装在前盾的前部，前盾内设有主驱动，主驱动驱动刀盘，前盾通过推进装置与尾盾连接，尾盾上设有撑紧装置，尾盾的下部设有辅助刀盘，尾盾通过辅助支撑与辅助刀盘连接，尾盾和辅助刀盘均位于前盾的后部。
所述的刀盘为圆形刀盘。
所述的推进装置为推进油缸。
所述的推进油缸包括横向油缸和斜向油缸，横向油缸的一端与前盾的上部连接，横向油缸的另一端与尾盾的上部连接，斜向油缸的一端与前盾的中部连接，斜向油缸的另一端与尾盾的下部连接。
所述的撑紧装置为撑靴。
所述的辅助支撑为辅助油缸。
所述的辅助刀盘为圆柱形刀盘。
一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构的施工方法，包括如下步骤：
a.撑紧装置支撑洞壁，对尾盾进行支撑，尾盾依靠推进装置为前盾提供推进力，同时前盾内的主驱动为前盾前部的刀盘提供驱动力，完成一个掘进区间，形成圆形断面；
b.撑紧装置收回，取消对尾盾的支撑，前盾依靠推进装置为后盾提供前进力，同时尾盾通过辅助支撑为尾盾下部的辅助刀盘提供前进力，再配合辅助刀盘自身的驱动旋转，完成整个隧洞的成形，形成拱形截面；
c.撑紧装置再次支撑洞壁，准备继续掘进。
本发明的优点：可以做到隧洞断面一次掘进成型；可以提高施工效率，提高开挖断面利用率，不需对成型后的隧洞进行二次作业，降低了施工造价。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
图1为本发明主视图。
图2为本发明右视图。
图3为掘进后隧洞断面图。
图中：1-刀盘、2-前盾、3-主驱动、4-推进油缸、5-尾盾、6-撑靴、7-辅助油缸、8-辅助刀盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构，包括刀盘1，所述的刀盘1安装在前盾2的前部，前盾2内设有主驱动3，主驱动3驱动刀盘1，前盾2通过推进装置与尾盾5连接，尾盾5上设有撑紧装置，尾盾5的下部设有辅助刀盘8，尾盾5通过辅助支撑与辅助刀盘8连接，尾盾5和辅助刀盘8均位于前盾2的后部。
所述的刀盘1为圆形刀盘。
所述的推进装置为推进油缸4。
所述的推进油缸4包括横向油缸和斜向油缸，横向油缸的一端与前盾2的上部连接，横向油缸的另一端与尾盾5的上部连接，斜向油缸的一端与前盾2的中部连接，斜向油缸的另一端与尾盾5的下部连接。
所述的撑紧装置为撑靴6。
所述的辅助支撑为辅助油缸7。
所述的辅助刀盘8为圆柱形刀盘。
刀盘通过法兰与主驱动连接，刀盘可进行旋转运动，前盾与尾盾通过若干根推进油缸连接，尾盾下方有辅助油缸连接辅助刀盘，辅助刀盘可通过辅助油缸与自身的驱动进行周向旋转和前进，撑靴与尾盾相连，可做伸出与收回运动。
本发明的具体开挖工序为：撑靴伸出撑紧洞壁，依靠推进油缸的推进力与主驱动的驱动力刀盘完成一个掘进区间，形成图3的圆形断面；换步的过程中撑靴收回，推进油缸收回，在收回的过程中，通过辅助油缸的连接带动辅助刀盘完成前进运动，再加上辅助刀盘本身的驱动完成整个异性隧洞的成型，成型后的隧洞截面如图3所示；撑靴再次伸出准备继续掘进。
一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构的施工方法，包括如下步骤：
a.撑紧装置支撑洞壁，对尾盾进行支撑，尾盾依靠推进装置为前盾提供推进力，同时前盾内的主驱动为前盾前部的刀盘提供驱动力，完成一个掘进区间，形成圆形断面；
b.撑紧装置收回，取消对尾盾的支撑，前盾依靠推进装置为后盾提供前进力，同时尾盾通过辅助支撑为尾盾下部的辅助刀盘提供前进力，再配合辅助刀盘自身的驱动旋转，完成整个隧洞的成形，形成拱形截面；
c.撑紧装置再次支撑洞壁，准备继续掘进。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构，包括刀盘（1），其特征在于：所述的刀盘（1）安装在前盾（2）的前部，前盾（2）内设有主驱动（3），主驱动（3）驱动刀盘（1），前盾（2）通过推进装置与尾盾（5）连接，尾盾（5）上设有撑紧装置，尾盾（5）的下部设有辅助刀盘（8），尾盾（5）通过辅助支撑与辅助刀盘（8）连接，尾盾（5）和辅助刀盘（8）均位于前盾（2）的后部。
2.根据权利要求1所述的异形隧洞一次成型的TBM主机结构，其特征在于：所述的刀盘（1）为圆形刀盘。
3.根据权利要求1所述的异形隧洞一次成型的TBM主机结构，其特征在于：所述的推进装置为推进油缸（4）。
4.根据权利要求3所述的异形隧洞一次成型的TBM主机结构，其特征在于：所述的推进油缸（4）包括横向油缸和斜向油缸，横向油缸的一端与前盾（2）的上部连接，横向油缸的另一端与尾盾（5）的上部连接，斜向油缸的一端与前盾（2）的中部连接，斜向油缸的另一端与尾盾（5）的下部连接。
5.根据权利要求1所述的异形隧洞一次成型的TBM主机结构，其特征在于：所述的撑紧装置为撑靴（6）。
6.根据权利要求1所述的异形隧洞一次成型的TBM主机结构，其特征在于：所述的辅助支撑为辅助油缸（7）。
7.根据权利要求1所述的异形隧洞一次成型的TBM主机结构，其特征在于：所述的辅助刀盘（8）为圆柱形刀盘。
8.一种异形隧洞一次成型的TBM主机结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.撑紧装置支撑洞壁，对尾盾进行支撑，尾盾依靠推进装置为前盾提供推进力，同时前盾内的主驱动为前盾前部的刀盘提供驱动力，完成一个掘进区间，形成圆形断面；
b.撑紧装置收回，取消对尾盾的支撑，前盾依靠推进装置为后盾提供前进力，同时尾盾通过辅助支撑为尾盾下部的辅助刀盘提供前进力，再配合辅助刀盘自身的驱动旋转，完成整个隧洞的成形，形成拱形截面；
c.撑紧装置再次支撑洞壁，准备继续掘进。
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