CN111648802B - Tbm掘进机回撤用支撑装置及其支撑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TBM掘进机回撤用支撑装置，包括基础支撑部，其纵向底板通过横向活动杆连接，纵向底板上的竖向连接杆上开设有带有磁性吸附层的插装槽；伸缩支撑部包括设置在纵向底板上方的支撑板，支撑板的底部设置有插装杆，顶部设置有与电动推杆相连的滑块，滑块上设置有气压升降杆；顶撑部包括拱形壳体，其底部设置有连接孔，上表面开设有透孔，内部设置有气囊，气囊的进气管接头设置在拱形壳体的一端，带有控制阀的出气管接头设置在透孔的侧壁上；同时公开一种TBM掘进机回撤用的支撑方法。本发明的支撑装置结构简单，拆装方便，支撑牢固，安全防护能力强，使用上述支撑装置进行TBM掘进机回撤时，能够大幅提高TBM掘进机的回撤效率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及隧道掘进机回撤设备技术领域，尤其是涉及一种TBM掘进机回撤用支撑装置及其支撑方法。
背景技术
TBM是集机械、电子、液压、激光、控制等技术于一体的高度机械化和自动化的大型隧道开挖衬砌成套设备，是一种由电动机（或电动机——液压马达）驱动刀盘旋转、液压缸推进，使刀盘在一定推力作用下紧贴岩石壁面，通过安装在刀盘上的刀具破碎岩石，使隧道断面一次成型的大型工程机械。TBM施工具有自动化程度高、施工速度快、节约人力、安全经济、一次成型的优点，其不受外界气候影响，采用水下地下施工时不影响水中地面交通，开挖时可以控制地面沉陷，减少对地面建筑物的影响，是岩石隧道掘进最有发展潜力的机械设备。
TBM掘进机在回撤的时候需要用到支撑装置来对洞体进行支撑与固定，防止TBM掘进机在回撤时导致洞体坍塌。目前的支撑装置均是人工利用支撑钢管以及各种连接件将洞体支撑起来，整体安装比较繁琐，耗时耗力；由于结构固定，因此不能够实现定点支撑，具有一定的局限性；再者，其顶部不能与洞顶完全贴合，存在一定的缝隙，从而影响支撑效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种TBM掘进机回撤用支撑装置，同时提供一种TBM掘进机回撤支撑方法，具体可采取如下技术方案：
本发明所述的TBM掘进机回撤用支撑装置，包括
基础支撑部，其包括通过横向活动杆连接的纵向底板，所述纵向底板上设置有竖向连接杆，所述竖向连接杆顶部开设的插装槽内设置有磁性吸附层；
伸缩支撑部，其包括对应设置在纵向底板上方的支撑板，所述支撑板的底部设置有与所述插装槽相配合的插装杆，支撑板的顶部设置有纵向滑槽，所述纵向滑槽内设置有连接在电动推杆两端的滑块，所述滑块上设置有顶部带有螺纹连接头的气压升降杆；
顶撑部，其包括拱形壳体，所述拱形壳体的底部设置有与所述螺纹连接头相适配的连接孔，拱形壳体的上表面开设有透孔，拱形壳体内设置有气囊，所述气囊的进气管接头设置在拱形壳体的一端，气囊的出气管接头设置在所述透孔的侧壁上，且所述出气管接头上连接有控制阀。
所述纵向滑槽为燕尾槽。
所述拱形壳体内壁上依次设置有耐腐蚀层、耐磨层和防水层。
所述纵向底板和竖向连接杆之间设置有加强块。
所述拱形壳体包括端头段和中间段，所述端头段和中间段通过纵向伸缩杆相连。
所述端头段为两段。
所述气囊设置在所述中间段内。
所述连接孔设置在端头段上。
本发明所述的TBM掘进机回撤支撑方法，使用上述支撑装置，包括如下步骤：
第一步，将纵向底板平稳放置在隧道地面上，并根据隧道的宽度决定是否将横向活动杆从纵向底板中抽出；
第二步，将支撑板放置在纵向底板上方，通过将插装杆安装在插装槽内连接两者，再将滑块装配到纵向滑槽中，通过电动推杆使滑块在纵向滑槽中往复移动多次进行试运行，并排出纵向滑槽内的杂质；
第三步，通过螺纹连接头和连接孔的配合将拱形壳体安装在气压升降杆上，通过管道连接气泵和气囊的进气管接头，同时打开气囊出气管接头处的控制阀；
第四步，通过电动推杆使拱形壳体进行纵向伸/缩，直至气压升降杆到达合适位置，实现对隧道洞口的定位支撑；
第五步，调节气压升降杆，使拱形壳体与隧道洞顶相贴合，同时，打开气泵，对隧道洞顶的碎石杂质进行吹扫；如果隧道洞体出现小范围坍塌时，关闭气囊出气管接头处的控制阀，使气囊迅速膨胀，降低碎石掉落对人员、设备造成的损伤程度；
第六步，TBM掘进机回撤后，关闭气泵，切断气泵和气囊进气管接头的连接，调节气压升降杆至初始高度，解除拱形壳体与气压升降杆的连接，之后，解除滑块和纵向滑槽的连接，解除支撑板和纵向底板的连接，将各部件搬离隧道，完成施工。
本发明提供的TBM掘进机回撤用支撑装置，结构简单，拆装方便，支撑牢固，安全防护能力强，使用上述支撑装置进行TBM掘进机回撤时，能够大幅提高TBM掘进机的回撤效率和安全性。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
1.本发明进行整体安装较为简单，不需要耗费大量劳动力，大大降低了工人劳动强度，节约了安装时间，提高了工作效率，为接下来的回撤过程提供了有利基础。
2.本发明通过调节气压升降杆能够使拱形壳体与隧道洞顶相贴合，同时，拱形壳体上表面设置的透孔，能够提高拱形顶盖与隧道洞顶之间的摩擦力，有效提高了支撑效果；进一步地，通过与气泵连通的气囊出气管接头，对隧道洞顶的碎石杂质进行吹扫，使拱形壳体和隧道洞顶更加贴合；如果隧道洞体出现小范围坍塌，还可关闭气囊出气管接头处的控制阀，使气囊迅速膨胀，达到安全气囊的效果，从而降低碎石掉落对人员、设备造成的损伤程度。
3.本发明通过电动推杆带动拱形壳体伸缩，实现了对隧道洞顶的定点支撑，提高了支撑装置的整体灵活性，方便在回撤过程中改变对洞体的支撑位置，大大加快了回撤工作效率。
4.本发明在拱形壳体内侧依次设置耐腐蚀层、耐磨层和防水层，有效提高了伸缩式顶撑部的使用寿命，节省了施工成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中基础支撑部的结构示意图。
图3是图1中伸缩支撑部的结构示意图。
图4是图1中顶撑部的结构示意图。
图5是图1中顶撑部的内部结构示意图。
图6是图4中的A部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为前提，并给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1-6所示，本发明所述的TBM掘进机回撤用支撑装置，由基础支撑部、伸缩支撑部和顶撑部组成。具体地，基础支撑部包括通过横向活动杆1.1连接的纵向底板1.2，纵向底板1.2上焊接有多个加强块1.3，每个加强块1.3上均焊接有一个竖向连接杆1.4，每个竖向连接杆1.4顶部开设的插装槽1.5内均设置有磁性吸附层。伸缩支撑部包括对应设置在纵向底板1.2上方的支撑板2.1，每个支撑板2.1的底部均焊接有与插装槽1.5相配合的插装杆2.2，每个支撑板2.1的顶部均安装有一个纵向滑槽2.3，为了提高稳定性，上述纵向滑槽2.3选用燕尾槽，纵向滑槽2.3内安装有连接在电动推杆2.4两端的滑块2.5，每个滑块2.5上均安装有顶部带有螺纹连接头2.6的气压升降杆2.7。
顶撑部为包覆有柔性外膜的钢制拱形壳体3.1，该拱形壳体3.1是由两个端头段3.1a和一个中间段3.1b组成，中间段3.1b均通过纵向伸缩杆3.1c与端头段3.1a相连。拱形壳体3.1的端头段3.1a底部设置有与螺纹连接头2.6相适配的连接孔3.2，拱形壳体3.1的中间段3.1b内安装有气囊3.4，且中间段3.1b的上表面开设有多个透孔3.3，气囊3.4的进气管接头3.5设置在拱形壳体3.1的其中一个端头段3.1a上，气囊3.4的出气管接头3.6位于在透孔3.3的侧壁上，并且，出气管接头3.6上连接有控制阀3.7。为了提高设备使用寿命，在端头段3.1a和中间段3.1b的内壁上依次设置有耐腐蚀层、耐磨层和防水层，上述耐腐蚀层采用环氧树脂材料制成，耐磨层采用碳化铬与高锰钢复合制成，防水层采用防水性能良好的聚氨酯材料制成。
当电动推杆2.4伸长时，滑块2.5沿纵向滑槽2.3移动，滑块2.5上的气压升降杆2.7带动拱形壳体3.1的端头段3.1a随之移动，从而使纵向伸缩杆3.1c产生拉伸；相反，电动推杆2.4进行收缩时，拱形壳体3.1进行收缩。同时，气压升降杆2.7为拱形壳体3.1提供支持作用，从而使拱形壳体3.1实现支撑和伸缩的双重功能。
本发明所述的使用上述支撑装置的TBM掘进机回撤支撑方法，包括如下步骤：
第一步，将纵向底板1.2平稳放置在隧道地面上，并根据隧道的宽度决定是否将横向活动杆1.1从纵向底板1.2中抽出；
第二步，将支撑板2.1放置在纵向底板1.2上方，通过将插装杆2.2安装在插装槽1.5内连接两者，再将滑块2.5装配到纵向滑槽2.3中，通过电动推杆2.4使滑块2.5在纵向滑槽2.3中往复移动多次进行试运行，并排出纵向滑槽2.3内的杂质；
第三步，通过螺纹连接头2.6和连接孔3.2的配合将拱形壳体3.1安装在气压升降杆2.7上，通过管道连接气泵和气囊3.4的进气管接头3.5，同时打开气囊3.4出气管接头处的控制阀3.7；
第四步，通过电动推杆2.4使拱形壳体3.1进行纵向伸/缩，直至气压升降杆2.7到达合适位置，实现对隧道洞口的定位支撑；
第五步，调节气压升降杆2.7，使拱形壳体3.1与隧道洞顶相贴合，同时，打开气泵，对隧道洞顶的碎石杂质进行吹扫；如果隧道洞体出现小范围坍塌时，关闭气囊3.4出气管接头3.6处的控制阀3.7，使气囊3.4迅速膨胀，降低碎石掉落对人员、设备造成的损伤程度；
第六步，TBM掘进机回撤后，关闭气泵，切断气泵和气囊3.4进气管接头3.5的连接，调节气压升降杆2.7至初始高度，解除拱形壳3.1体与气压升降杆2.7的连接，之后，解除滑块2.5和纵向滑槽2.3的连接，解除支撑板2.1和纵向底板1.2的连接，将各部件搬离隧道，完成施工。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直”、“水平”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种TBM掘进机回撤用支撑装置，其特征在于：包括
基础支撑部，其包括通过横向活动杆连接的纵向底板，所述纵向底板上设置有竖向连接杆，所述竖向连接杆顶部开设的插装槽内设置有磁性吸附层；
伸缩支撑部，其包括对应设置在纵向底板上方的支撑板，所述支撑板的底部设置有与所述插装槽相配合的插装杆，支撑板的顶部设置有纵向滑槽，所述纵向滑槽内设置有连接在电动推杆两端的滑块，所述滑块上设置有顶部带有螺纹连接头的气压升降杆；
顶撑部，其包括拱形壳体，所述拱形壳体的底部设置有与所述螺纹连接头相适配的连接孔，拱形壳体的上表面开设有透孔，拱形壳体内设置有气囊，所述气囊的进气管接头设置在拱形壳体的一端，气囊的出气管接头设置在所述透孔的侧壁上，且所述出气管接头上连接有控制阀。
2.根据权利要求1所述的TBM掘进机回撤用支撑装置，其特征在于：所述纵向滑槽为燕尾槽。
3.根据权利要求1所述的TBM掘进机回撤用支撑装置，其特征在于：所述拱形壳体内壁上依次设置有耐腐蚀层、耐磨层和防水层。
4.根据权利要求1所述的TBM掘进机回撤用支撑装置，其特征在于：所述纵向底板和竖向连接杆之间设置有加强块。
5.根据权利要求1所述的TBM掘进机回撤用支撑装置，其特征在于：所述拱形壳体包括端头段和中间段，所述端头段和中间段通过纵向伸缩杆相连。
6.根据权利要求5所述的TBM掘进机回撤用支撑装置，其特征在于：所述端头段为两段。
7.根据权利要求5所述的TBM掘进机回撤用支撑装置，其特征在于：所述气囊设置在所述中间段内。
8.根据权利要求5所述的TBM掘进机回撤用支撑装置，其特征在于：所述连接孔设置在端头段上。
9.一种使用权利要求1所述的TBM掘进机回撤用支撑装置的支撑方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，将纵向底板平稳放置在隧道地面上，并根据隧道的宽度决定是否将横向活动杆从纵向底板中抽出；
第二步，将支撑板放置在纵向底板上方，通过将插装杆安装在插装槽内连接两者，再将滑块装配到纵向滑槽中，通过电动推杆使滑块在纵向滑槽中往复移动多次进行试运行，并排出纵向滑槽内的杂质；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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