CN113464156A - 一种辅助撑紧推进机构及隧道掘进机 - Google Patents

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Abstract

本案提供的辅助撑紧推进机构和隧道掘进机，辅助推进油缸连接主机和辅助撑靴，辅助撑紧机构底座与隧道接触。伸缩固定支撑组件设置于辅助撑紧机构底座上且两端分别与其两侧的辅助撑靴连接，满足辅助撑紧油缸行程要求。辅助撑紧油缸两端分别连接其两侧的辅助撑靴，以提供掘进所需撑紧力。通过调整辅助推进油缸的行程，使辅助撑紧推进机构在隧洞内滑动，直至满足辅助撑靴撑紧洞壁所需要的地质工况，辅助撑紧油缸伸出，使辅助撑靴撑紧洞壁后达到并保持一定的撑紧压力，辅助推进油缸无杆腔侧进油，推进油缸伸出，TBM开始掘进，直至达到一个掘进行程后停止掘进。由此，TBM可以借助辅助撑紧推进系统的支反力来辅助推进，满足在软弱围岩中正常掘进。

Description

一种辅助撑紧推进机构及隧道掘进机
技术领域
本发明属于隧道施工机械技术领域，特别涉及一种辅助撑紧推进机构及隧道掘进机。
背景技术
目前，硬岩TBM(Tunnel Boring Machine，全断面硬岩隧道掘进机)在岩石隧道施工中较成熟，广泛应用于城市地铁、引水等大型隧道工程，主要适用于岩石整体较完整、自稳性较好岩石地层。若遇到断层等破碎围岩时，硬岩TBM的撑靴因不能提供足够的支反力，而无法正常掘进。
因此，如何解决隧道掘进机在软弱围岩掘进过程中的正常掘进问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种辅助撑紧推进机构及隧道掘进机，隧道掘进机可以借助辅助撑紧推进系统的支反力辅助推进，满足在软弱围岩掘进过程中正常掘进的要求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种辅助撑紧推进机构，包括辅助推进油缸、伸缩固定支撑组件、辅助撑紧油缸、辅助撑靴和辅助撑紧机构底座，其中，
所述辅助推进油缸连接隧道掘进机的主机和所述辅助撑靴，为所述隧道掘进机的掘进提供推力；
所述辅助撑紧机构底座与隧道接触，用于支撑所述辅助撑紧推进机构；
所述伸缩固定支撑组件设置于所述辅助撑紧机构底座上且两端分别与其两侧的所述辅助撑靴连接；
所述辅助撑紧油缸两端分别连接其两侧的所述辅助撑靴；
当需要所述辅助撑紧推进机构撑紧时，所述辅助撑紧油缸伸出，同时带动所述伸缩固定支撑组件伸长至固定位，两侧的所述辅助撑靴撑紧隧道洞壁。
可选的，所述伸缩支撑组件包括分别位于前后两端的前部伸缩固定支撑和后部伸缩浮动支撑，所述前部伸缩固定支撑和所述后部伸缩浮动支撑均与所述辅助撑紧机构底座连接，且所述前部伸缩固定支撑和所述后部伸缩浮动支撑的两端分别连接两侧的所述辅助撑靴。
可选的，所述前部伸缩固定支撑为伸缩套筒，所述后部伸缩浮动支撑为浮动伸缩套筒。
可选的，还包括平衡油缸伸缩梁和平衡油缸，所述平衡油缸伸缩梁两端分别与两侧的所述辅助撑靴连接，所述平衡油缸的一端与所述辅助撑靴连接且另一端与所述平衡油缸伸缩梁连接。
可选的，所述平衡油缸为沿所述辅助撑紧推进机构中心轴线对称设置的两个。
可选的，所述辅助撑紧油缸为沿所述辅助撑紧推进机构中心轴线方向布置的多个。
可选的，所述辅助撑紧油缸设置于隧道中心面以上。
可选的，所述隧道掘进机为主梁式隧道掘进机，所述辅助推进油缸与所述主机的撑靴直径连接。
可选的，所述隧道掘进机为护盾式隧道掘进机，所述辅助推进油缸与所述主机的撑紧盾连接。
本方案还提供一种隧道掘进机，包括主机和如上文所述的辅助撑紧推进机构。
本方案提供一种辅助撑紧推进机构，有益效果在于：
辅助推进油缸连接隧道掘进机的主机和辅助撑靴，通过辅助推进油缸的伸缩实现辅助撑紧推进机构的步进或滑动。辅助撑紧机构底座与隧道接触，用于支撑辅助撑紧推进机构。伸缩固定支撑组件设置于辅助撑紧机构底座上且两端分别与其两侧的辅助撑靴连接，满足辅助撑紧油缸行程要求。辅助撑紧油缸两端分别连接其两侧的辅助撑靴，用于提供TBM掘进所需的撑紧力。通过调整辅助推进油缸的行程，使辅助撑紧推进机构在隧洞内滑动，直至满足辅助撑靴撑紧洞壁所需要的地质工况，辅助撑紧油缸伸出，使辅助撑靴撑紧洞壁后达到并保持一定的撑紧压力，辅助推进油缸无杆腔侧进油，推进油缸伸出，TBM开始掘进，直至达到一个掘进行程后停止掘进。由此，隧道掘进机可以借助辅助撑紧推进系统的支反力来辅助推进，满足在软弱围岩掘进过程中正常掘进的要求。
本发明还提供了一种具有上述辅助撑紧推进机构的隧道掘进机，因此，其同样具有上述有益效果，此处便不再赘述。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本方案提供的辅助撑紧推进机构的俯视图；
图2为图1在B-B向的剖视图。
上图中：
主机A、辅助推进油缸1、前部伸缩固定支撑2、辅助撑紧油缸3、辅助撑靴4、后部伸缩浮动支撑5、辅助撑紧机构底座6、平衡油缸伸缩梁7、平衡油缸8。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种辅助撑紧推进机构及隧道掘进机，隧道掘进机可以借助辅助撑紧推进系统的支反力辅助推进，满足在软弱围岩掘进过程中正常掘进的要求。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，本发明提供一种辅助撑紧推进机构，包括辅助推进油缸1、伸缩固定支撑组件、辅助撑紧油缸3、辅助撑靴4和辅助撑紧机构底座6。其中，
辅助推进油缸1连接隧道掘进机的主机A和辅助撑靴4，为隧道掘进机的掘进提供推力，通过辅助推进油缸1的伸缩实现辅助撑紧推进机构的步进或滑动，为TBM的掘进提供推力和换步需求。
辅助撑紧机构底座6与隧道接触，用于支撑辅助撑紧推进机构。伸缩固定支撑组件设置于辅助撑紧机构底座6上且两端分别与其两侧的辅助撑靴4连接，用于向辅助撑靴4提供支撑力，满足辅助撑紧油缸3行程要求。
辅助撑紧油缸3两端分别连接其两侧的辅助撑靴4，用于提供TBM掘进所需的撑紧力。
当隧道掘进机掘进时，辅助撑紧油缸3伸出，同时带动伸缩固定支撑组件伸长至固定位，两侧的辅助撑靴4撑紧隧道洞壁。
需要说明的是，TBM掘进遇到断层等破碎围岩时，TBM的撑靴因不能提供足够的支反力而不能正常掘进，因此，将辅助撑紧推进机构设置于TBM主机后方初次支护后区域，通过辅助推进油缸1与主机A连接，能够为TBM正常掘进提供足够的支反力和推力。辅助撑紧推进机构的操作方法是，通过调整辅助推进油缸1的行程，使辅助撑紧推进机构在隧洞内滑动，直至满足辅助撑靴4撑紧洞壁所需要的地质工况，辅助撑紧油缸3伸出，使辅助撑靴4撑紧洞壁后达到并保持一定的撑紧压力，辅助推进油缸1无杆腔侧进油，推进油缸伸出，TBM开始掘进，直至达到一个掘进行程后停止掘进。由此，隧道掘进机可以借助辅助撑紧推进系统的支反力来辅助推进，满足在软弱围岩掘进过程中正常掘进的要求。
本实施例中，伸缩支撑组件包括分别位于前后两端的前部伸缩固定支撑2和后部伸缩浮动支撑5，前部伸缩固定支撑2和后部伸缩浮动支撑5均与辅助撑紧机构底座6连接，且前部伸缩固定支撑2和后部伸缩浮动支撑5的两端分别连接两侧的辅助撑靴4。
需要说明的是，前部伸缩固定支撑2与辅助撑紧机构底座6固定，同时前部伸缩固定支撑2的两端与辅助撑靴4铰接。后部伸缩浮动支撑5与辅助撑紧机构底座6活动连接，如搭接，使后部伸缩浮动支撑5可以在辅助撑紧机构底座6上移动，形成浮动支撑，同时前部伸缩固定支撑2的两端与辅助撑靴4铰接，以应对因隧道不平导致辅助撑靴不平行，从而造成伸缩固定支撑受力过大而破坏。
具体的，前部伸缩固定支撑2和后部伸缩浮动支撑5均与辅助撑靴4采用铰接连接形式。前部伸缩固定支撑2为伸缩套筒，后部伸缩浮动支撑5为浮动伸缩套筒，采用浮动支撑形式，该结构设计既满足辅助撑紧油缸3的行程需求，又满足辅助撑靴4与隧道轴线不平行时的工况需求。其中，前部伸缩固定支撑2和后部伸缩浮动支撑5可采用相同的伸缩套筒结构，在一定范围内具有伸缩量，可承受径向力，在提供支撑的同时还可吸收设备振动。
本方案还包括平衡油缸伸缩梁7和平衡油缸8，平衡油缸伸缩梁7两端分别与两侧的辅助撑靴4连接，平衡油缸8的一端与辅助撑靴4连接且另一端与平衡油缸伸缩梁7连接，当辅助撑靴4受力不均时，平衡油缸8有杆腔始终保持一定的油压，该设置方式，平衡油缸8在竖直方向上的分力可使辅助撑靴4保持竖直，平衡油缸8在水平方向的分力通过平衡油缸伸缩梁7的长度伸缩调节达到平衡，以保证辅助撑靴4正常伸出与缩回，提供平衡支撑。
在本实施例中，辅助撑紧油缸3为沿辅助撑紧推进机构中心轴线方向布置的多个。由于辅助撑靴由前后两组伸缩支撑机构支撑，辅助撑靴4可采用多组辅助撑紧油缸3共同撑紧，既保证撑紧力满足掘进要求，又可增大撑靴面积，降低接地比压，以适应软弱围岩地质工况。
为防止辅助撑紧机构底座6与隧道洞底部挤压造成辅助撑紧机构底座6破坏，辅助撑紧油缸3设置于隧道中心面以上，使撑紧隧道洞壁时辅助撑紧油缸3有一个向上的趋势。
在本实施例中，隧道掘进机可为多种形式的隧道掘进机，若TBM为主梁式隧道掘进机，辅助推进油缸1与主机A的撑靴直径连接，此时，鞍架下部应有支撑机构用于支撑主梁后部所有重量，且撑靴需要一定压力撑紧洞壁；若TBM为护盾式隧道掘进机，辅助推进油缸1与主机A的撑紧盾连接。
具体操作过程为：当TBM为主梁式隧道掘进机，后支撑油缸伸出，达到一定支撑压力后，使辅助推进油缸1进回油直连油箱，撑紧油缸缩回，鞍架支撑机构缩回，辅助撑紧油缸3缩回，推进油缸缩回，完成一个掘进循环。当TBM为护盾式隧道掘进机，推进油缸进回油直连油箱，利用辅助推进油缸1完成撑紧盾前移，辅助撑紧油缸3缩回，完成一个推进循环。在TBM掘进与换步过程中，平衡油缸8有杆腔始终保持一定的油压，使辅助撑靴4保持竖直。
本案提供的辅助撑紧推进机构，该机构位于主机的后部，并通过辅助推进油缸与主机连接，该区域处于初次支护区域，既保证了围岩撑紧条件优于前部，又不影响主机灵活调向。该结构设计合理、结构紧凑、操作空间合理、满足TBM掘进及撑紧需求，解决了TBM在软弱工况下正常掘进的难题。
此外，本申请还公开了一种隧道掘进机，包括主机A和辅助撑紧推进机构，辅助撑紧推进机构为如上述实施例中公开的辅助撑紧推进机构。因此，具有该辅助撑紧推进机构的隧道掘进机也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种辅助撑紧推进机构，其特征在于，包括辅助推进油缸(1)、伸缩固定支撑组件、辅助撑紧油缸(3)、辅助撑靴(4)和辅助撑紧机构底座(6)，其中，
所述辅助推进油缸(1)连接隧道掘进机的主机(A)和所述辅助撑靴(4)，为所述隧道掘进机的掘进提供推力；
所述辅助撑紧机构底座(6)与隧道接触，用于支撑所述辅助撑紧推进机构；
所述伸缩固定支撑组件设置于所述辅助撑紧机构底座(6)上且两端分别与其两侧的所述辅助撑靴(4)连接；
所述辅助撑紧油缸(3)两端分别连接其两侧的所述辅助撑靴(4)；
当需要所述辅助撑紧推进机构撑紧时，所述辅助撑紧油缸(3)伸出，同时带动所述伸缩固定支撑组件伸长至固定位，两侧的所述辅助撑靴(4)撑紧隧道洞壁。
2.根据权利要求1所述的辅助撑紧推进机构，其特征在于，所述伸缩支撑组件包括分别位于前后两端的前部伸缩固定支撑(2)和后部伸缩浮动支撑(5)，所述前部伸缩固定支撑(2)和所述后部伸缩浮动支撑(5)均与所述辅助撑紧机构底座(6)连接，且所述前部伸缩固定支撑(2)和所述后部伸缩浮动支撑(5)的两端分别连接两侧的所述辅助撑靴(4)。
3.根据权利要求2所述的辅助撑紧推进机构，其特征在于，所述前部伸缩固定支撑(2)为伸缩套筒，所述后部伸缩浮动支撑(5)为浮动伸缩套筒。
4.根据权利要求1所述的辅助撑紧推进机构，其特征在于，还包括平衡油缸伸缩梁(7)和平衡油缸(8)，所述平衡油缸伸缩梁(7)两端分别与两侧的所述辅助撑靴(4)连接，所述平衡油缸(8)的一端与所述辅助撑靴(4)连接且另一端与所述平衡油缸伸缩梁(7)连接。
5.根据权利要求4所述的辅助撑紧推进机构，其特征在于，所述平衡油缸(8)为沿所述辅助撑紧推进机构中心轴线对称设置的两个。
6.根据权利要求1所述的辅助撑紧推进机构，其特征在于，所述辅助撑紧油缸(3)为沿所述辅助撑紧推进机构中心轴线方向布置的多个。
7.根据权利要求1-6任一项所述的辅助撑紧推进机构，其特征在于，所述辅助撑紧油缸(3)设置于隧道中心面以上。
8.根据权利要求1-6任一项所述的辅助撑紧推进机构，其特征在于，所述隧道掘进机为主梁式隧道掘进机，所述辅助推进油缸(1)与所述主机(A)的撑靴直径连接。
9.根据权利要求1-6任一项所述的辅助撑紧推进机构，其特征在于，所述隧道掘进机为护盾式隧道掘进机，所述辅助推进油缸(1)与所述主机(A)的撑紧盾连接。
10.一种隧道掘进机，其特征在于，包括主机(A)和如权利要求1-9任一项所述的辅助撑紧推进机构。
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