CN111878101B - 开敞式tbm施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其伸缩式安全壳包括第一防护部，用于对开敞式TBM刀盘护盾后部形成保护；第二防护部，用于对开敞式TBM支承靴至设备桥形成保护；动力部和导向部；第一防护部在动力部的作用下通过导向部在第二防护部上方前后滑动。本发明为开敞式TBM护盾末端至机架桥部分提供了较好的安全防护，在预测到有岩爆或岩爆即将发生时，前端的第一防护钢板完全伸出，可在保证施工人员安全的前提下实现快速掘进；同时，第一防护钢板采用伸缩式结构，不影响TBM上搭载的超前钻机、钢拱架安装器、锚杆钻机及应急喷混装置等设备正常作业，保证人员和设备安全、提高掘进效率。
Description
技术领域
本发明涉及敞式TBM施工技术，尤其是涉及一种开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法。
背景技术
随着地下工程施工技术的飞速发展，TBM技术被越来越多地应用于长大隧道施工中。在隧道施工过程中，有时会遇到埋深大、地应力高、岩石完整性好的洞段，此时就非常容易发生岩爆。隧洞岩爆主要集中在顶拱120°范围内，主要表现形式为片帮、脱落及弹射等。隧洞岩爆不仅严重威胁着施工人员及设备的安全，而且影响施工进度，增加了施工成本。
由于开敞式TBM自身特有的结构和工作方式，相对于护盾式TBM，支护施工空间裸露，对施工人员的安全威胁较大，同时，在高地应力地区又常发生岩爆。目前防止岩爆常采用的措施有钢拱架+钢筋排、喷高强混凝土等，这些防护方法施工速度较慢，施工成本较高，造成了不必要的成本和工期的浪费。因此，设计一种针对开敞式TBM施工时的防岩爆方法就显得非常必要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供一种开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，采用了专用的伸缩式防岩爆安全壳，所述伸缩式防岩爆安全壳包括：
第一防护部，用于对开敞式TBM刀盘护盾后部形成保护；
第二防护部，用于对开敞式TBM支承靴至设备桥形成保护；
动力部；
导向部；
所述第一防护部在动力部的作用下通过导向部在所述第二防护部上方前后滑动；
具体防护方法为：
将所述伸缩式防岩爆安全壳第二防护部的支撑杆架固定连接在TBM支承靴至设备桥处的机架上，第一防护部的第一防护钢板在第二防护部的第二防护钢板上方前后滑动；
当开敞式TBM掘进至可能发生岩爆的洞段处，伸缩油缸推动第一防护钢板向前伸出，第一防护钢板前端搭接在刀盘护盾后部的V形定位钢板中进行定位，岩爆产生的碎石沿着第一防护钢板和第二防护钢板两侧滑下落入隧洞底部，经人工清理至皮带运输机输送至洞外，保证在施工人员安全的前提下实现了快速掘进；
当开敞式TBM掘进至软弱破碎带：
需要锚杆支护时，伸缩油缸推动第一防护钢板向前伸出，第一防护钢板前端搭接在刀盘护盾后部的V形定位钢板中进行定位，锚杆钻机通过第一防护钢板上开设的圆形通孔打设锚杆；
需要钢拱架支护时，伸缩油缸推动第一防护钢板至距离刀盘护盾50~60cm处，通过钢拱架安装器安装钢拱架；
需要钢筋网支护时，第一防护钢板完全或部分缩回，腾出钢筋网的支护空间，便于施工人员进行工作。
本发明专用的伸缩式防岩爆安全壳的第一防护部包括：
第一防护钢板，
第一支撑肋板，
所述第一支撑肋板间隔焊接在所述第一防护钢板内表面，为第一防护钢板提供支撑。
所述第一防护钢板的防护范围为120°±5°；在其板面上开设有若干圆形通孔。
本发明专用的伸缩式防岩爆安全壳的第二防护部包括：
第二防护钢板，
第二支撑肋板，
若干支撑杆架；
所述第二支撑肋板间隔焊接在所述第二防护钢板内表面，为第二防护钢板提供支撑；
所述支撑杆架的一端焊接在所述第二防护钢板的内表面，其另一端与TBM机架相连接。
所述第二防护钢板的防护范围为180~240°。
实际制造时，第一防护钢板和第二防护钢板的断面可为圆弧形、椭圆弧形或多边形，其顶部要保持约1:50的斜度。
本发明专用的伸缩式防岩爆安全壳的动力部包括伸缩油缸，所述伸缩油缸的缸筒固连于所述第二防护部上，其活塞杆与所述第一防护部相铰接。
本发明专用的伸缩式防岩爆安全壳的导向部包括：
一T形梁，
一对L形梁，
一滑块，
一滑板，
所述L形梁相背间隔焊接在所述第一防护部内侧，形成滑槽，所述滑板焊接在所述滑槽的槽底；
所述T形梁的竖板底部与所述第二防护部的外侧固连，其上部横板插入至所述滑槽内，所述滑块螺栓连接在所述横板上；
所述滑板和滑块之间为滑动配合。
在刀盘护盾后部设置有第一防护部定位装置。
所述第一防护定位装置为焊接在刀盘护盾后侧开口向后截面为V形的定位钢板。
本发明的优点在于：该伸缩式防岩爆安全壳为开敞式TBM护盾末端至机架桥部分提供了较好的安全防护，在预测到有岩爆或岩爆即将发生时，前端的第一防护钢板完全伸出，可在保证施工人员安全的前提下实现快速掘进；同时，第一防护钢板采用伸缩式结构，不影响TBM上搭载的超前钻机、钢拱架安装器、锚杆钻机及应急喷混装置等设备正常作业，能够提高开敞式TBM在岩爆易发洞段的施工安全性，保证人员和设备安全、提高掘进效率。
附图说明
图1是本发明专用的伸缩式防岩爆安全壳的结构示意图。
图2是图1的A-A向剖视图。
图3是图2中I部放大图。
图4是图1中J部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更加详细的说明，以便于本领域技术人员的理解。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“内”、“外”、“上”、“下”以及“水平”、“竖直”等指示的方位和位置关系均是基于附图所示，此为帮助本领域技术人员对本申请的理解，不能理解为对本申请技术方案的限制。
如图1所示，本发明所述的开敞式TBM伸缩式防岩爆安全壳，包括：
第一防护部1，用于对开敞式TBM刀盘护盾后部形成保护；
第二防护部2，用于对开敞式TBM支承靴至设备桥形成保护；
动力部3；
导向部4；
第一防护部1在动力部3的作用下通过导向部4在第二防护部2上方前后滑动。
具体来说，如图1、图2所示：
本发明的第一防护部包括：第一防护钢板101，第一支撑肋板102，第一支撑肋板102间隔焊接在第一防护钢板101内表面，为第一防护钢板提供支撑。优选的，第一防护钢板101的防护范围为120°左右；在其板面上开设有若干圆形通孔。
本发明的第二防护部包括：第二防护钢板201，第二支撑肋板202，若干根（本申请采用四根）支撑杆架203；第二支撑肋板202间隔焊接在第二防护钢板201内表面，为第二防护钢板201提供支撑；支撑杆架203的一端焊接在第二防护钢板201的内表面，其另一端与TBM机架相连接。优选的，第二防护钢板201的防护范围为180~240°。
实际制造时，第一防护钢板101和第二防护钢板201的断面可为圆弧形、椭圆弧形或多边形，其顶部要保持约1:50的斜度，避免落下的石块卡在岩壁和安全壳之间，使之能够顺利的落到TBM下方。
本发明的动力部3包括伸缩油缸301（本申请采用两个），伸缩油缸301的缸筒固连于第二防护钢板201上，其活塞杆与第一防护钢板101相铰接。
本发明的导向部4如图3所示（本申请采用五组），以一组为例，其结构包括： 一T形梁401，一对L形梁402，一滑块403（材料可选用工程塑料合金），一滑板404（可采用不锈钢板）；一对L形梁402相背间隔焊接在第一防护钢板101内表面，形成滑槽，滑板404焊接在滑槽的槽底；T形梁401的竖板底部与第二防护钢板201的外表面焊接在一起，其上部横板插入至滑槽内，滑块403通过螺栓固连在T形梁401的横板上；第一防护钢板101前后移动时，滑板404和滑块403之间滑动配合，既为第一防护钢板101提供有效支承，又可以降低摩擦系数。同时，T形梁401和第二支撑肋板202分别增加了第二防护钢板201纵向和环向的强度和刚度；L形梁402和第一支撑肋板102分别增加了第一防护钢板101纵向和环向的强度和刚度。
在刀盘护盾后部设置有第一防护部定位装置，具体结构如图4所示：在刀盘护盾1001后侧焊接开口向后的V形定位钢板5（按照第一防护钢板101的弧度布置），当第一防护钢板101前伸时搭接在V形定位钢板5的槽中，可对第一防护钢板101提供较为有效的支撑。
本发明所述的一种开敞式TBM施工时防护岩爆的方法，采用本发明专用的伸缩式防岩爆安全壳，将伸缩式防岩爆安全壳第二防护部的支撑杆架203固定连接在TBM支承靴至设备桥处的机架上，第一防护钢板101可在第二防护钢板201上方前后滑动；
当开敞式TBM掘进至可能发生岩爆的洞段处，伸缩油缸301推动第一防护钢板101向前伸出，第一防护钢板101前端搭接在刀盘护盾后部的V形定位钢板5的槽中进行定位，岩爆产生的碎石沿着第一防护钢板101和第二防护钢板201两侧滑下落入隧洞底部，经人工清理至皮带运输机输送至洞外，保证在施工人员安全的前提下实现了快速掘进；
当开敞式TBM掘进至软弱破碎带：
需要锚杆支护时，伸缩油缸301推动第一防护钢板101向前伸出，第一防护钢板101前端搭接在刀盘护盾后部的V形定位钢板5的槽中进行定位，锚杆钻机通过第一防护钢板101上开设的圆形通孔打设锚杆；
需要钢拱架支护时，伸缩油缸301推动第一防护钢板101至距离刀盘护盾50~60cm处，通过钢拱架安装器安装钢拱架；
需要钢筋网支护时，第一防护钢板101完全或部分缩回，腾出钢筋网的支护空间，便于施工人员进行工作。
Claims (9)
1.一种开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其特征在于：采用专用的伸缩式防岩爆安全壳，所述伸缩式防岩爆安全壳包括：
第一防护部，用于对开敞式TBM刀盘护盾后部形成保护；
第二防护部，用于对开敞式TBM支承靴至设备桥形成保护；
动力部；
导向部；
所述第一防护部在动力部的作用下通过导向部在所述第二防护部上方前后滑动；
具体防护方法为：
将所述伸缩式防岩爆安全壳第二防护部的支撑杆架固定连接在TBM支承靴至设备桥处的机架上，第一防护部的第一防护钢板在第二防护部的第二防护钢板上方前后滑动；
当开敞式TBM掘进至可能发生岩爆的洞段处，伸缩油缸推动第一防护钢板向前伸出，第一防护钢板前端搭接在刀盘护盾后部的V形定位钢板中进行定位，岩爆产生的碎石沿着第一防护钢板和第二防护钢板两侧滑下落入隧洞底部，经人工清理至皮带运输机输送至洞外，保证在施工人员安全的前提下实现了快速掘进；
当开敞式TBM掘进至软弱破碎带：
需要锚杆支护时，伸缩油缸推动第一防护钢板向前伸出，第一防护钢板前端搭接在刀盘护盾后部的V形定位钢板中进行定位，锚杆钻机通过第一防护钢板上开设的圆形通孔打设锚杆；
需要钢拱架支护时，伸缩油缸推动第一防护钢板至距离刀盘护盾50~60cm处，通过钢拱架安装器安装钢拱架；
需要钢筋网支护时，第一防护钢板完全或部分缩回，腾出钢筋网的支护空间，便于施工人员进行工作。
2.根据权利要求1所述的开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其特征在于：所述第一防护部包括：
第一防护钢板，
第一支撑肋板，
所述第一支撑肋板间隔焊接在所述第一防护钢板内表面，为第一防护钢板提供支撑。
3.根据权利要求2所述的开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其特征在于：所述第一防护钢板的防护范围为120°±5°；在其板面上开设有若干圆形通孔。
4.根据权利要求1所述的开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其特征在于：所述第二防护部包括：
第二防护钢板，
第二支撑肋板，
若干支撑杆架；
所述第二支撑肋板间隔焊接在所述第二防护钢板内表面，为第二防护钢板提供支撑；
所述支撑杆架的一端焊接在所述第二防护钢板的内表面，其另一端与TBM支承靴至设备桥处的机架相连接。
5.根据权利要求4所述的开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其特征在于：所述第二防护钢板的防护范围为180~240°。
6.根据权利要求1所述的开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其特征在于：所述动力部包括伸缩油缸，所述伸缩油缸的缸筒固连于所述第二防护部上，其活塞杆与所述第一防护部相铰接。
7.根据权利要求1所述的开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其特征在于：所述导向部包括：
一T形梁，
一对L形梁，
一滑块，
一滑板，
所述L形梁相背间隔焊接在所述第一防护部内侧，形成滑槽，所述滑板焊接在所述滑槽的槽底；
所述T形梁的竖板底部与所述第二防护部的外侧固连，其上部横板插入至所述滑槽内，所述滑块螺栓连接在所述横板上；
所述滑板和滑块之间为滑动配合。
8.根据权利要求1所述的开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其特征在于：在刀盘护盾后部设置有第一防护部定位装置。
9.根据权利要求8所述的开敞式TBM施工时采用伸缩式安全壳防护岩爆的方法，其特征在于：所述第一防护部定位装置为焊接在刀盘护盾后侧开口向后截面为V形的定位钢板。
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| CN111878101A (zh) | 2020-11-03 |
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