CN111720133A - 支撑装置和盾构设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种支撑装置和盾构设备。其中，支撑装置，包括：第一环；第二环，沿第一环的轴线方向设于第一环的一端，第二环包括：多个伸缩组件，至少一个伸缩组件与第一环相连接，多个伸缩组件依次连接并沿第一环的轴线的周向分布；其中，任一伸缩组件包括斜楔块，斜楔块在移动过程中能够靠近或远离第一环的轴线。本发明提供的支撑装置，由于支撑装置通过至少一个伸缩组件直接与第一环相连接，且伸缩组件包括斜楔块，结构简单紧凑，体积较小，方便安装和拆卸，进而有利于缩短盾构设备不同工作模式的切换时间，提高盾构设备的工作效率。

Description

支撑装置和盾构设备

技术领域

本发明涉及隧道掘进设备技术领域，具体而言，涉及一种支撑装置和一种盾构设备。

背景技术

目前，随着隧道工程掘进技术的不断发展，复合式盾构机逐渐被更多地应用于复杂地质条件的隧道工程。针对既有软土地层，又有硬岩地层的复杂地质隧道工程，一种能相互切换EBP(软土地层掘进)模式和TBM(硬岩地层掘进)模式的新型双模盾构机已广泛应用。这种双模盾构机在软土地层段，采用EBP模式掘进时，利用已拼装完成的管片为设备提供掘进反力；在硬岩地层段，采用TBM模式掘进时，利用支撑装置为设备提供掘进反力。

但是，目前的支撑装置通常利用撑紧油缸带动上下撑靴实现支撑，上下撑靴通过卡套与传力环连接，结构复杂，不利于工作模式切换，进而影响工作效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种支撑装置。

本发明的第二方面提出一种盾构设备。

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种支撑装置，包括：第一环；第二环，沿第一环的轴线方向设于第一环的一端，第二环包括：多个伸缩组件，至少一个伸缩组件与第一环相连接，多个伸缩组件依次连接并沿第一环的轴线的周向分布；其中，任一伸缩组件包括斜楔块，斜楔块在移动过程中能够靠近或远离第一环的轴线。

本发明提供的支撑装置，包括第一环和第二环，第二环包括多个伸缩组件，其中，第一环为传力环，第二环为撑紧环。多个伸缩组件依次连接并沿第一环的轴线的周向分布，以拼接成第二环的一部分，任一伸缩组件包括斜楔块，斜楔块在移动过程中能够靠近或远离第一环的轴线，进而在伸缩组件动作使斜楔块远离第一环的轴线时，使得斜楔块能够与隧道的洞壁相抵接，由于多个伸缩组件依次连接，且至少一个伸缩组件与第一环相连接，进而当盾构设备在硬岩地层段采用TBM模式掘进，传力环与盾构设备的主体(如推进油缸)相连接时，利用斜楔块与洞壁之间的摩擦力为盾构设备提供前进的顶推反力，使盾构设备前进。当伸缩组件动作使斜楔块靠近第一环的轴线时，斜楔块与洞壁相分离，此时，盾构设备可以通过第一环带动第二环前进，以进行下一循环动作，或者，可以将支撑装置与盾构设备的主体拆卸开来，进行适于软土地层段的EBP模式掘进动作，进而实现了盾构设备的TBM模式掘进和EBP模式掘进的切换，扩大了产品的使用范围。

进一步地，由于支撑装置通过至少一个伸缩组件直接与第一环相连接，避免了相关技术中的支撑装置的滑靴通过卡套与传力环相连接，结构简单紧凑，体积较小，方便安装和拆卸，进而有利于盾构设备不同工作模式之间的切换，使得盾构设备工作模式切换效率有所提高，进而提高了盾构设备的工作效率，同时，简单的结构有利于降低制造成本，适于推广应用。

进一步地，伸缩组件包括斜楔块，即伸缩组件为斜楔机构，斜楔机构为面接触式结构，且具有自锁功能，进而有利于提高支撑装置的可靠性，能够满足盾构设备不同推进反力的需求，扩大产品的使用范围，并保证良好的掘进效果，提高产品使用的可靠性。

具体地，至少一个伸缩组件与第一环相连接，由于多个伸缩组件依次连接，通过不同数量的伸缩组件与第一环相连接，均可实现多个伸缩组件的斜楔块与洞壁相抵接的摩擦力为盾构设备的前进提供反推力。进一步地，一方面，任一伸缩组件与第一环相连接，即每个伸缩组件与第一环相连接，另一方面，一个或两个伸缩组件与第一环相连接，或其他数量的伸缩组件与第一环相连接，能够满足伸缩组件、第一环不同结构的需求，适用范围广泛。

另外，本发明提供的上述技术方案中的支撑装置还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，进一步地，伸缩组件还包括：滑架，相邻的滑架相连接，滑架设置有滑槽，滑槽的底壁沿第一环至第二环的方向倾斜向下，斜楔块位于滑槽的内部；伸缩部，伸缩部的一端与滑架相连接，另一端与斜楔块相连接；其中，伸缩部伸缩运动带动斜楔块沿滑槽移动，斜楔块能够靠近或远离第一环的轴线。

在该技术方案中，伸缩组件还包括滑架和伸缩部，其中，相邻的滑架相连接，滑架设置有滑槽，滑槽的底壁沿第一环至第二环的方向倾斜向下，即滑槽的底壁倾斜设置，斜楔块位于滑槽的内部，具体地，斜楔块与滑槽的底壁接触的面沿第一环至第二环的方向倾斜向下，即斜楔块与滑槽的底壁接触的面为斜面。通过伸缩部的一端与滑架相连接，另一端与斜楔块相连接，当伸缩部伸缩运动带动斜楔块沿滑槽由第二环至第一环的方向滑动时，斜楔块同时向远离第一环的轴线的方向移动，进而使得斜楔块能够与隧道的洞壁相抵接，即第二环支撑在隧道的洞壁上，实现支撑作业，并为盾构设备提供前进的反推力；当伸缩部伸缩运动带动斜楔块沿滑槽由第一环至第二环的方向滑动时，斜楔块同时向靠近第一环的轴线的方向移动，进而使得斜楔块能够与隧道的洞壁相分离，方便盾构设备主体带动第一环、第二环前进或移动。

在上述任一技术方案中，进一步地，第二环还包括：支撑部，多个滑架分布于支撑部的两端，支撑部与相邻的两个滑架相连接，支撑部和多个滑架拼接成环状结构。

在该技术方案中，第二环还包括支撑部，多个滑架分布在支撑部的两端，支撑部与相邻的两个滑架相连接，支撑部和多个滑架拼接成环状结构，即支撑部和多个伸缩组件拼接成第二环，其中，支撑部用于与隧道的地面接触，即通过支撑部支撑多个伸缩组件，以保证伸缩组件动作能够可靠、顺利地进行，进而实现斜楔块与洞壁相抵接或相分离，进而保证支撑装置工作的可靠性。

在上述任一技术方案中，进一步地，支撑部包括：本体，本体与滑架相连接；支腿，设置于本体，支腿间隔分布于本体远离第一环的轴线的一侧。

在该技术方案中，支撑部包括本体和支腿，本体与滑架相连接，支腿间隔地分布于本体远离第一环的轴线的一侧，即通过支腿与隧道的地面接触以实现支撑作用，减少了支撑部与地面的接触面积，进而有利于支撑部随着第一环的移动而移动，有利于提高盾构设备的前进效率。

在上述任一技术方案中，进一步地，本体设置有凹槽结构，凹槽结构沿第一环的轴线方向贯穿本体，凹槽结构与支腿位于本体的同一侧，支腿分布于凹槽结构的两侧。

在该技术方案中，通过本体设置有凹槽结构，凹槽结构与支腿位于本体的同一侧并沿第一环的轴线方向贯穿本体，使得在支撑装置工作过程中，若第二环朝向第一环的一侧的隧道地面上有碎石、土渣等残留物料时，可以将残留物料通过凹槽结构运输至第二环远离第一环的一侧，进而不会影响盾构设备的前进，进一步地，当残留的物料较少或不便于运输时，可以将残留的物料摊放在凹槽结构中，进而保证支撑装置在盾构设备主体的动作下顺利前进，提高盾构设备的工作效率。

在上述任一技术方案中，进一步地，任一伸缩组件与第一环可拆卸连接；支撑部与第一环可拆卸连接。

在该技术方案中，任一伸缩组件与第一环可拆卸连接，支撑部与第一环为可拆卸连接，使得当盾构设备在硬岩地层段采用TBM模式掘进时，将任一伸缩组件、支撑部与第一环相连接，并将第一环与盾构设备的主体相连接，即可利用多个伸缩组件的斜楔块与洞壁的摩擦力为盾构设备的前进提供反推力；当盾构设备在软土地层段采用EBP模式掘进时，将盾构设备主体与第一环拆卸开来，即可利用已拼装完成的管片为盾构设备提供掘进反推力，进而方便盾构设备工作模式的切换，有利于提高工作效率，同时，结构简单，有利于降低制造成本。

在上述任一技术方案中，进一步地，伸缩部包括：至少一个液压缸。

在该技术方案中，伸缩部包括至少一个液压缸，即通过液压缸连接滑架和斜楔块，并带动斜楔块沿滑槽滑动，液压缸控制灵敏，可靠，且能够实现自锁功能，进而有利于提高伸缩装置工作的可靠性，提高盾构设备工作的可靠性。

在上述任一技术方案中，进一步地，第一环包括：多个分片，多个分片拼接成第一环，相邻的两个分片为可拆卸连接。

在该技术方案中，通过多个分片拼接成第一环，相邻的两个分片为可拆卸连接，使得在需要使用支撑装置时，通过可拆卸连接实现各个分片的快速安装以拼接成第一环，当不需要使用支撑装置时，通过可拆卸连接实现各个分片的快速拆卸，进而可实现隧道内快速拆装第一环，方便盾构设备工作模式的切换，有利于提高工作效率。

根据本发明的第二个方面，提供了一种盾构设备，包括：主体；以及第一方面任一技术方案的支撑装置，主体与第一环为可拆卸连接。

本发明提供的盾构设备，包括主体以及第一方面任一技术方案的支撑装置，主体与第一环为可拆卸连接，由于盾构设备包括上述任一技术方案的支撑装置，因此具有该支撑装置的全部有益效果，在此不再赘述。进一步地，主体包括推进油缸，推进油缸与第一环可拆卸连接，使得可以根据盾构设备的工作模式，可选择地将推进油缸与第一环相连接或拆卸分离。

在上述技术方案中，进一步地，还包括：管片拼装机，与主体活动连接。

在该技术方案中，盾构设备还包括管片拼装机，在软上地层施工时，可以通过管片拼装机拼装完成的管片来为盾构设备提供前进的顶推反力。可以理解的是，盾构设备在硬岩地层施工时，利用支撑装置为盾构设备提供前进的顶推反力，此时，由于管片拼装机与主体活动连接，可以将管片拼装机移动至主体内部，以保证管片拼装机不妨碍盾构设备的正常工作。因此，该盾构设备既能在软上地层施工，又能在硬岩地层施工，其地质适应范围大，降低施工成本的同时减少了盾构设备的工作效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例提供的盾构设备的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例提供的第二环的结构示意图；

图3示出了图2所示实施例的一个视角的结构示意图；

图4示出了图3所示实施例的A处的局部放大示意图。

其中，图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100支撑装置，110第一环，112分片，120第二环，130伸缩组件，132斜楔块，134滑架，136伸缩部，138滑槽，140支撑部，142本体，144支腿，146凹槽结构，200盾构设备，210主体，220管片拼装机，230推进油缸，240刀盘。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图4描述根据本发明一些实施例的支撑装置100和盾构设备200。

实施例1：

如图1至图4所示，根据本发明的第一个方面，提供了一种支撑装置100，包括第一环110和第二环120，第二环120包括多个伸缩组件130，其中，第一环110为传力环，第二环120为撑紧环。

需要说明的是，本申请提供的支撑装置100主要用于盾构设备200，使盾构设备200在硬岩地层施工时无需拼装管片也能工作。

具体地，如图1和图2所示，多个伸缩组件130依次连接并沿第一环110的轴线的周向分布，以拼接成第二环120的一部分，任一伸缩组件130包括斜楔块132，斜楔块132在移动过程中能够靠近或远离第一环110的轴线，进而在伸缩组件130动作使斜楔块132远离第一环110的轴线时，使得斜楔块132能够与隧道的洞壁相抵接，由于多个伸缩组件130依次连接，且至少一个伸缩组件130与第一环110相连接，进而当盾构设备200在硬岩地层段采用TBM模式掘进，传力环与盾构设备200的主体210(如推进油缸230)相连接时，利用斜楔块132与洞壁之间的摩擦力为盾构设备200提供前进的顶推反力，使盾构设备200前进。当伸缩组件130动作使斜楔块132靠近第一环110的轴线时，斜楔块132与洞壁相分离，此时，盾构设备200可以通过第一环110带动第二环120前进，以进行下一循环动作，或者，可以将支撑装置100与盾构设备200的主体210拆卸开来，进行适于软土地层段的EBP模式掘进动作，进而实现了盾构设备200的TBM模式掘进和EBP模式掘进的切换，扩大了产品的使用范围。

进一步地，由于支撑装置100通过至少一个伸缩组件130直接与第一环110相连接，避免了相关技术中的支撑装置100的滑靴通过卡套与传力环相连接，结构简单紧凑，体积较小，方便安装和拆卸，进而有利于缩短盾构设备200切换不同工作模式的时间，使得盾构设备200工作模式切换效率有所提高，进而提高了盾构设备200的工作效率，同时，简单的结构有利于降低制造成本，适于推广应用。

进一步地，伸缩组件130包括斜楔块132，即伸缩组件130为斜楔机构，斜楔机构为面接触式结构，且具有自锁功能，进而有利于提高支撑装置100的可靠性，能够满足盾构设备200不同推进反力的需求，扩大产品的使用范围，并保证良好的掘进效果，提高产品使用的可靠性。

具体地，至少一个伸缩组件130与第一环110相连接，由于多个伸缩组件130依次连接，通过不同数量的伸缩组件130与第一环110相连接，均可实现多个伸缩组件130的斜楔块132与洞壁相抵接的摩擦力为盾构设备200的前进提供反推力。进一步地，一方面，任一伸缩组件130与第一环110相连接，即每个伸缩组件130与第一环110相连接，另一方面，一个或两个伸缩组件130与第一环110相连接，或其他数量的伸缩组件130与第一环110相连接，能够满足伸缩组件130、第一环110不同结构的需求，适用范围广泛。

实施例2：

如图1至图4所示，本发明的一个实施例中，在上述实施例1的基础上，进一步地，伸缩组件130还包括：滑架134，相邻的滑架134相连接，滑架134设置有滑槽138，滑槽138的底壁沿第一环110至第二环120的方向倾斜向下，斜楔块132位于滑槽138的内部；伸缩部136，伸缩部136的一端与滑架134相连接，另一端与斜楔块132相连接；其中，伸缩部136伸缩运动带动斜楔块132沿滑槽138移动，斜楔块132能够靠近或远离第一环110的轴线。

在该实施例中，如图2、图3和图4所示，伸缩组件130还包括滑架134和伸缩部136，其中，相邻的滑架134相连接，滑架134设置有滑槽138，滑槽138的底壁沿第一环110至第二环120的方向倾斜向下，即滑槽138的底壁倾斜设置，斜楔块132位于滑槽138的内部，具体地，斜楔块132与滑槽138的底壁接触的面沿第一环110至第二环120的方向倾斜向下，即斜楔块132与滑槽138的底壁接触的面为斜面。通过伸缩部136的一端与滑架134相连接，另一端与斜楔块132相连接，当伸缩部136伸缩运动带动斜楔块132沿滑槽138由第二环120至第一环110的方向滑动时，斜楔块132同时向远离第一环110的轴线的方向移动，进而使得斜楔块132能够与隧道的洞壁相抵接，即第二环120支撑在隧道的洞壁上，实现支撑作业，并为盾构设备200提供前进的反推力；当伸缩部136伸缩运动带动斜楔块132沿滑槽138由第一环110至第二环120的方向滑动时，斜楔块132同时向靠近第一环110的轴线的方向移动，进而使得斜楔块132能够与隧道的洞壁相分离，方便盾构设备200主体210带动第一环110、第二环120前进或移动。

进一步地，伸缩部136包括至少一个液压缸，即通过液压缸连接滑架134和斜楔块132，并带动斜楔块132沿滑槽138滑动，液压缸控制灵敏，可靠，且能够实现自锁功能，进而有利于提高伸缩装置工作的可靠性，提高盾构设备200工作的可靠性。

进一步地，一方面，伸缩部136包括一个液压缸，即通过一个液压缸连接一个滑架134和一个斜楔块132，另一方面，伸缩部136包括两个液压缸，通过两个液压缸连接一个滑架134和一个斜楔块132，可以理解的是，也可以通过其他数量的液压缸连接一个滑架134和一个斜楔块132，液压缸的不同数量能够满足斜楔块132、液压缸不同结构的需求，适用范围广泛。

具体地，通过两个液压缸连接一个滑架134和一个斜楔块132，有利于提高支撑装置100支撑作业的可靠性，进而提高盾构设备200工作的可靠性。

进一步地，伸缩部136也可以为满足要求的其他结构，如伸缩部136的动力源为电机。

实施例3：

如图1至图4所示，本发明的一个实施例中，在上述实施例2中，进一步地，第二环120还包括：支撑部140，多个滑架134分布于支撑部140的两端，支撑部140与相邻的两个滑架134相连接，支撑部140和多个滑架134拼接成环状结构。

在该实施例中，如图2和图3所示，第二环120还包括支撑部140，多个滑架134分布在支撑部140的两端，支撑部140与相邻的两个滑架134相连接，支撑部140和多个滑架134拼接成环状结构，即支撑部140和多个伸缩组件130拼接成第二环120，其中，支撑部140用于与隧道的地面接触，即通过支撑部140支撑多个伸缩组件130，以保证伸缩组件130动作能够可靠、顺利地进行，进而实现斜楔块132与洞壁相抵接或相分离，进而保证支撑装置100工作的可靠性。

进一步地，支撑部140包括：本体142，本体142与滑架134相连接；支腿144，设置于本体142，支腿144间隔分布于本体142远离第一环110的轴线的一侧。

具体地，支撑部140包括本体142和支腿144，本体142与滑架134相连接，支腿144间隔地分布于本体142远离第一环110的轴线的一侧，即通过支腿144与隧道的地面接触以实现支撑作用，减少了支撑部140与地面的接触面积，进而有利于支撑部140随着第一环110的移动而移动，有利于提高盾构设备200的前进效率。

具体地，支腿144的数量为多个，多个支腿144的设置，有利于提高支撑部140支撑的可靠性和稳定性，进而提高产品的可靠性。

实施例4：

如图1至图4所示，本发明的一个实施例中，在上述实施例3中，进一步地，本体142设置有凹槽结构146，凹槽结构146沿第一环110的轴线方向贯穿本体142，凹槽结构146与支腿144位于本体142的同一侧，支腿144分布于凹槽结构146的两侧。

在该实施例中，如图2所示，通过本体142设置有凹槽结构146，凹槽结构146与支腿144位于本体142的同一侧并沿第一环110的轴线方向贯穿本体142，使得在支撑装置100工作过程中，若第二环120朝向第一环110的一侧的隧道地面上有碎石、土渣等残留物料时，可以将残留物料通过凹槽结构146运输至第二环120远离第一环110的一侧，进而不会影响盾构设备200的前进，进一步地，当残留的物料较少或不便于运输时，可以将残留的物料摊放在凹槽结构146中，进而保证支撑装置100在盾构设备200主体210的动作下顺利前进，提高盾构设备200的工作效率。

可以理解的是，在第一环110靠近地面的一侧，也可以设置贯穿槽，贯穿槽与凹槽结构146相连通，以将第一环110背离第二环120一侧的隧道内残留的物料依次通过贯穿槽、凹槽结构146运输至第二环120背离第一环110的一侧或隧道外。

进一步地，多个支腿144分布于凹槽结构146的两侧，以保证支撑结构能够稳定、可靠地支撑多个伸缩组件130，进而提高产品工作的可靠性。

实施例5：

如图1至图4所示，本发明的一个实施例中，在上述实施例3或实施例4的基础上，进一步地，任一伸缩组件130与第一环110可拆卸连接；支撑部140与第一环110可拆卸连接。

在该实施例中，任一伸缩组件130与第一环110可拆卸连接，支撑部140与第一环110为可拆卸连接，使得当盾构设备200在硬岩地层段采用TBM模式掘进时，将任一伸缩组件130、支撑部140与第一环110相连接，并将第一环110与盾构设备200的主体210相连接，即可利用多个伸缩组件130的斜楔块132与洞壁的摩擦力为盾构设备200的前进提供反推力；当盾构设备200在软土地层段采用EBP模式掘进时，将盾构设备200主体210与第一环110拆卸开来，即可利用已拼装完成的管片为盾构设备200提供掘进反推力，进而方便盾构设备200工作模式的切换，有利于提高工作效率，同时，结构简单，有利于降低制造成本。

进一步地，任一伸缩组件130与第一环110可拆卸连接，支撑部140与第一环110可拆卸连接，即本申请的支撑装置100为包括第一环110、多个伸缩组件130、支撑部140的模块化设计，进而在需要使用支撑装置100时，通过可拆卸连接实现各个模块的快速安装，当不需要使用支撑装置100时，通过可拆卸连接实现各个模块的快速拆卸，进而可实现隧道内快速拆装支撑装置100，方便盾构设备200工作模式的切换，有利于提高工作效率。具体地，可拆卸连接可以为螺栓连接、铰接或卡接等，以及满足要求的其他连接方式。

实施例6：

如图1至图4所示，本发明的一个实施例中，在上述实施例1至实施例5中任一实施例的基础上，进一步地，第一环110包括：多个分片112，多个分片112拼接成第一环110，相邻的两个分片112为可拆卸连接。

在该实施例中，通过多个分片112拼接成第一环110，相邻的两个分片112为可拆卸连接，使得在需要使用支撑装置100时，通过可拆卸连接实现各个分片112的快速安装以拼接成第一环110，当不需要使用支撑装置100时，通过可拆卸连接实现各个分片112的快速拆卸，进而可实现隧道内快速拆装第一环110，方便盾构设备200工作模式的切换，有利于提高工作效率。

进一步地，任一分片112的形状可相同或不同，第一环110可以由同一种形状的分片112拼接而成，也可以由不同形状的分片112拼接而成。

具体地，分片112为钢管片，或者满足要求的其他材质的分片112，进一步地，分片112为弧形钢管片。

实施例7：

如图1至图4所示，根据本发明的第二个方面，提供了盾构设备200，包括主体210以及第一方面任一技术方案的支撑装置100，主体210与第一环110为可拆卸连接，由于盾构设备200包括上述任一技术方案的支撑装置100，因此具有该支撑装置100的全部有益效果，在此不再赘述。

进一步地，主体210包括推进油缸230，推进油缸230与第一环110可拆卸连接，使得可以根据盾构设备200的工作模式，可选择地将推进油缸230与第一环110相连接或拆卸分离。具体地，盾构设备还包括刀盘240，推进油缸230的一端与第一环110铰接，另一端与刀盘240连接。

进一步地，盾构设备200还包括：管片拼装机220，与主体210活动连接。

具体地，盾构设备200还包括管片拼装机220，在软上地层施工时，可以通过管片拼装机220拼装完成的管片来为盾构设备200提供前进的顶推反力。可以理解的是，盾构设备200在硬岩地层施工时，利用支撑装置100为盾构设备200提供前进的顶推反力，此时，由于管片拼装机220与主体210活动连接，可以将管片拼装机220移动至主体210内部，以保证管片拼装机220不妨碍盾构设备200的正常工作。因此，该盾构设备200既能在软上地层施工，又能在硬岩地层施工，其地质适应范围大，降低施工成本的同时减少了盾构设备200的工作效率。

具体实施例

目前的支撑装置(无管片撑紧装置)，通常利用撑紧油缸带动上下撑靴实现支撑，上下撑靴通过卡套与传力环连接，结构庞大笨重，制作成本高，对于安装、使用、推进、拆解等十分困难，同时盾构设备在隧道内进行掘进模式切换更加困难，严重影响施工效率。

如图1所示，本发明提供的盾构设备200包括主体210、支撑装置100和管片拼装机220，具体地，主体210包括推进油缸230和刀盘240，推进油缸230的一端与支撑装置100连接，另一端与刀盘240连接。

如图2、图3和图4所示，支撑装置100采用模块化设计，包括前、后两部分，具体地，前部为第一环110(传力环)，后部为第二环120(撑紧环)，第一环110由多块弧形钢管片拼装而成，各个弧形钢管片之间采用可拆卸方式连接。第二环120由多个伸缩组件130和支撑部140拼装组成；与支撑部140相邻的两个伸缩组件130与支撑部140之间采用可拆卸方式连接。其中每个伸缩组件130包括伸缩部136(连接油缸)、滑架134和斜楔块132，滑架134设置有滑槽138，滑槽138由第一环110至第二环120的方向倾斜向下，斜楔块132设置于滑架134的斜面滑槽138内，连接油缸一端固定在滑架134上，另一端与斜楔块132相连接。斜楔块132在连接油缸伸缩带动下沿斜面滑槽138移动，实现与隧道洞壁的接触和分离，从而实现第二环120的撑紧和回缩。

进一步地，第二环120与第一环110之间采用可拆装方式连接，第二环120与盾构设备200的推进油缸230之间采用铰接方式连接。第一环110位于盾构设备200的尾部的内侧(盾尾内部)，与盾构设备200的推进油缸230相连接；第二环120连接于第一环110的尾部，且第二环120整体位于盾构设备200主机的尾部。盾构设备200在TBM模式掘进时，支撑装置100的伸缩组件130动作使第二环120撑紧洞壁，为其前部推进油缸230提供顶推反力。由于第二环120的伸缩组件130采用面接触式斜楔自锁结构，其结构紧凑简单，能够适应大推进反力，以及不同推进反力的需求，并可实现隧道内利用管片拼装机220进行快速拆装，有利于缩短盾构设备200的不同工作模式的切换时间，进而提高施工效率，降低整体施工成本。

具体地，盾构设备200在TBM模式下利用支撑装置100工作的步骤如下：

步骤一：安装支撑装置100。利用管片拼装机220，按照第二环120至第一环110的顺序进行安装，即先安装第二环120，后安装第一环110。具体地，利用管片拼装机220紧固伸缩组件130的滑架134与支撑部140的本体142之间的连接螺栓或连接装置以拼接成第二环120，其中，第二环120远离第一环110的一侧应与已经拼装好的管片之间留出一定的调整间隙，并利用管片拼装机220紧固第一环110的各个钢管片之间的连接螺栓或其他连接装置，将各个钢管片与滑架134、本体142、以及推进油缸230相连接。

步骤二：盾构设备200在TBM模式利用支撑装置100进行推进。

1、置于主机尾部的第二环120中的斜楔块132在连接油缸(伸缩部136)的回缩下沿滑架134的斜面滑槽138运动产生径向位移，从而与隧道洞壁接触；当连接油缸(伸缩部136)回缩到位时，具体地，多个伸缩组件130的多个连接油缸均回收到位时，整个第二环120便已撑紧在周围洞壁上，依靠第二环120与洞壁围岩之间的摩擦力承受第一环110前端的推进油缸230的推力；

2、推进油缸230活塞杆伸出直至其末端抵紧在第一环110端面，其中部分推进油缸230活塞杆末端与第一环110的端面(远离第二环120一端的端面)之间铰接连接；

3、将管片拼装机220退回到托梁最前端并锁定；

4、转动刀盘240并启动其他控制系统，缓慢提高推进油缸230压力直至预期掘进参数，盾构设备200开始无管片掘进；

5、完成一个步进循环的开挖距离(例如1米距离)，停机，连接油缸伸出，斜楔块132沿滑架134的斜面滑槽138移动，当连接油缸伸出到位后，第二环120随之与隧道洞壁产生一定间隙；

6、推进油缸230活塞杆回缩，同时带动第一环110和第二环120前进一个步进循环距离(例如1米距离)。随后连接油缸回缩带动斜楔块132沿滑架134的斜面滑槽138移动，当连接油缸回缩到位时，整个第二环120撑紧在隧道洞壁上，推进油缸230伸出并顶紧在第一环110的端面，开始下一个掘进循环。

步骤三：当盾构设备200需切换成EBP模式时，只需通过管片拼装机220将第二环120和第一环110依次拆卸即可。

本发明提出的支撑装置100，采用面接触式斜楔自锁结构，结构紧凑简单，能匹配盾构设备200不同推进反力的需求，且本发明提供的支撑装置100，采用模块化设计，每个部件由多个可拆装小分块组成，可利用盾构设备200已配备的运输小车，管片拼装机220，进行隧道洞内运输拆装，缩短了盾构设备200工作模式切换时间，提高了施工效率，降低整个工程项目的施工成本。

本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，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；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种支撑装置，其特征在于，包括：

第一环；

第二环，沿所述第一环的轴线方向设于所述第一环的一端，所述第二环包括：

多个伸缩组件，至少一个所述伸缩组件与所述第一环相连接，多个所述伸缩组件依次连接并沿所述第一环的轴线的周向分布；

其中，任一所述伸缩组件包括斜楔块，所述斜楔块在移动过程中能够靠近或远离所述第一环的轴线。

2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述伸缩组件还包括：

滑架，相邻的所述滑架相连接，所述滑架设置有滑槽，所述滑槽的底壁沿所述第一环至所述第二环的方向倾斜向下，所述斜楔块位于所述滑槽的内部；

伸缩部，所述伸缩部的一端与所述滑架相连接，另一端与所述斜楔块相连接；

其中，所述伸缩部伸缩运动带动所述斜楔块沿所述滑槽移动，所述斜楔块能够靠近或远离所述第一环的轴线。

3.根据权利要求2所述的支撑装置，其特征在于，所述第二环还包括：

支撑部，多个所述滑架分布于所述支撑部的两端，所述支撑部与相邻的两个所述滑架相连接，所述支撑部和多个所述滑架拼接成环状结构。

4.根据权利要求3所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑部包括：

本体，所述本体与所述滑架相连接；

支腿，设置于所述本体，所述支腿间隔分布于所述本体远离所述第一环的轴线的一侧。

5.根据权利要求4所述的支撑装置，其特征在于，

所述本体设置有凹槽结构，所述凹槽结构沿所述第一环的轴线方向贯穿所述本体，所述凹槽结构与所述支腿位于所述本体的同一侧，所述支腿分布于所述凹槽结构的两侧。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的支撑装置，其特征在于，

任一所述伸缩组件与所述第一环可拆卸连接；

所述支撑部与所述第一环可拆卸连接。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的支撑装置，其特征在于，所述伸缩部包括：

至少一个液压缸。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的支撑装置，其特征在于，所述第一环包括：

多个分片，多个所述分片拼接成所述第一环，相邻的两个所述分片为可拆卸连接。

9.一种盾构设备，其特征在于，包括：

主体；以及

如权利要求1至8中任一项所述的支撑装置，所述主体与所述第一环为可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的盾构设备，其特征在于，还包括：

管片拼装机，与所述主体活动连接。

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