CN113482644B - 一种双结构tbm - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双结构TBM，包括主梁、鞍架、撑靴单元及两侧扭矩油缸，还包括刚性连接支撑单元，用于在盾体推进掘进模式下安装在两侧撑靴上，刚性连接支撑单元包括：刚性连接件，用于可拆地与两侧撑靴固定装配，使两侧撑靴相对固定以形成撑靴框架；底部支撑部，用于支撑在所述盾体后侧管片环的底部以形成支点。这样一来，在主推进掘进模式下，利用两侧扭矩油缸和撑靴油缸可实现调向需求，在盾体推进掘进模式下，可将刚性连接支撑单元安装在两侧撑靴上，使两侧撑靴相对固定以形成撑靴框架，同样可利用两侧扭矩油缸和撑靴油缸可实现调向需求，不需要再像现有技术中一样在后支撑单元上另外布置数量较多的油缸以满足调向需求。

Description

一种双结构TBM

技术领域

本发明涉及一种双结构TBM。

背景技术

随着中国盾构事业的蓬勃发展，硬岩掘进机（简称TBM）的应用也越来越多，TBM可分为敞开式TBM和护盾式TBM。

敞开式TBM工作时，采用喷锚支护方式，由主推进油缸为主机提供向前掘进的动力，支反力由撑紧洞壁的撑靴提供。TBM在通过破碎围岩段时，撑靴无法直接撑紧破碎围岩，获取不到足够的支反力，推力将大大降低，此时只能以较低的推力向前掘进，或等支护完成后才能恢复正常掘进，该过程中掘进效率大大降低。

护盾式TBM的盾体内布置有盾体推进油缸，采用管片支护方式，拼装的管片环为盾体推进油缸（见图1）提供推进反力。护盾式TBM较敞开式TBM的盾体长，容易增加卡机风险，尤其在大变形收敛地层掘进时，卡机处理时间较长，影响掘进效率。

由于地层结构复杂多样，单一结构形式TBM的推进系统无法满足施工需求，任何一种单一结构形式TBM的推进系统在面对情况复杂的围岩地质时，均有一定的局限性。

在申请公布号为CN109826637A的中国发明专利中公开了一种双结构TBM及双结构TBM施工方法，既配置了喷锚支护掘进单元，又配置了管片支护掘进单元，喷锚支护掘进单元包括主梁推进油缸和撑靴单元，主梁推进油缸的前端铰接在主梁上，后端与撑靴单元铰接，管片支护掘进单元包括管片拼装机和盾体推进油缸。当洞壁强度足够时，由撑靴单元撑紧洞壁，主梁推进油缸伸长，提供向前的推动力。在经过破碎围岩段时，由管片拼装机在洞壁内拼装管片环，由盾体推进油缸反向顶推管片环，盾体推进油缸伸出顶压在后方的管片环上，提供向前的推进力。

现有双结构TBM中，喷锚支护掘进单元工作时，TBM进入喷锚支护掘进模式，此时，可利用鞍架上的撑靴油缸和前部竖直调向油缸，实现左右调向、上下调向及回转调向。在管片支护掘进单元工作时，TBM进入管片支护掘进模式，由于管片拼装后背部未回填灌浆，撑靴无法撑紧洞壁以提供支反力及掘进调向转弯功能，虽然可采用盾体推进油缸提供掘进推力，但无法实现掘进调向转弯功能，可利用后支撑单元上设置的后部竖直调向油缸和横向布置的双作用油缸实现调向，具体而言，两侧后部竖直调向油缸配合使用可对应带动主梁上下摆动或驱动主梁绕自身轴线转动，双作用油缸在左右方向上伸缩动作可带动主梁左右摆动，实现左右调向。

上述TBM中，对于后支撑单元来讲，不仅配置有控制后支撑靴板升降的后支撑油缸，还配置有双作用油缸和后部竖向调向油缸，虽然这种布置方式可以满足管片支护掘进模式下的换步及转向，但是在后支撑单元上设置双作用油缸和后部竖向调向油缸会使得后支撑单元整体结构复杂，零部件数量多，会增大TBM的设计及制造成本。因此，有必要针对盾体推进掘进模式设计新的调向方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双结构TBM，相对于现有的依赖后支撑单元上相应油缸实现盾体推进掘进模式下调向的方式，能够提供一种盾体推进掘进模式下的新型调向方式。

为实现上述目的，本发明所提供的双结构TBM的技术方案是：一种双结构TBM，包括：

主梁，其上沿前后方向滑移装配有鞍架；

撑靴单元，通过两侧扭矩油缸沿上下方向可相对移动地支撑安装在鞍架上，撑靴单元包括布置于主梁左右两侧的两侧撑靴，以及对应驱动两侧撑靴张开、回缩的两侧撑靴油缸；

两侧扭矩油缸，布置于主梁左右两侧，每侧扭矩油缸的一端与鞍架铰接，另一端与撑靴单元铰接；

在撑靴油缸张开撑紧隧道洞壁以形成支点时，两侧撑靴相对固定，两侧扭矩油缸同步伸缩能够实现主梁上下调向，一侧扭矩油缸伸出另一侧扭矩油缸回缩能够实现主梁回转调向，一侧撑靴油缸伸出另一侧撑靴油缸回缩能够实现主梁左右调向；

两侧主推进油缸，铰接连接在主梁和两侧撑靴之间，两侧主推进油缸主动伸缩动作以实现TBM掘进；

盾体，安装在主梁上，盾体上安装有盾体推进油缸，用于顶推盾体后侧的管片环，以实现TBM掘进；

刚性连接支撑单元，用于在盾体推进掘进模式下安装在两侧撑靴上；

刚性连接支撑单元包括：

刚性连接件，用于可拆地与两侧撑靴固定装配，使两侧撑靴相对固定以形成撑靴框架；

底部支撑部，用于支撑在所述盾体后侧管片环的底部以形成支点，所述底部支撑部至少采用下述其中一种方式与两侧撑靴可拆固定装配；

（1）所述底部支撑部一体或分体地设置在所述刚性连接件上；

（2）刚性连接支撑单元还包括两侧底部支腿，两侧底部支腿用于一一对应地与两侧撑靴可拆固定装配，所述底部支腿具有所述的底部支撑部。

有益效果是：本发明所提供的双结构TBM中，配置刚性连接支撑单元，在盾体推进掘进模式下，将刚性连接支撑安装在两侧撑靴上，刚性连接件与两侧撑靴可拆地固定装配，使得两撑靴相对固定以形成撑靴框架，并利用底部支撑部支撑在管片环的底部以形成支点，能够利用两侧扭矩油缸实现主梁上下调向和围绕主梁轴线的回转调向，能够利用两侧撑靴油缸实现主梁左右调向，不需要像现有技术中利用双结构后支撑单元上的相应油缸实现盾体推进掘进模式下调向，这样一来，也就不需要为了调向而在后支撑单元上设置油缸结构，仅在盾体推进掘进模式下将刚性连接支撑单元安装在两侧撑靴上，在主推进掘进模式下，可将刚性连接支撑单元从两侧撑靴上拆卸下来，保证两侧撑靴各自的独立性，保证主推进掘进模式的正常工作。

作为进一步地改进，所述刚性连接件包括底部支撑架体，所述的底部支撑部一体或分体地设置在所述底部支撑架体上，底部支撑架体上设有插入支撑部，插入支撑部用于向上顶撑两侧撑靴，在所述刚性连接件与所述两侧撑靴可拆固定装配时，所述插入支撑部插入两侧撑靴下方以撑顶两侧撑靴。

有益效果是：底部支撑架体上设置底部支撑部，并且，底部支撑架体具有插入支撑部，用于插入两侧撑靴下方以撑顶两侧撑靴，不仅使两侧撑靴相对固定，还实现有效的支撑，提高刚性支撑连接单元的支撑强度。

作为进一步地改进，所述两侧撑靴的后侧面上设有下可拆连接结构，所述底部支撑架体上设有竖向连接臂，竖向连接臂用于与两侧撑靴上的所述下可拆连接结构可拆固定连接，以实现刚性连接件与两侧撑靴的固定装配。

有益效果是：装拆时，可在两侧撑靴的后侧面上直接进行拆装，方便实现竖向连接臂和下可拆连接结构的装拆。

作为进一步地改进，所述底部支撑架体为弧形架体，弧形架体顶部的两端分别设有所述的竖向连接臂，每侧竖向连接臂分别与相应侧撑靴的所述下可拆连接结构可拆固定连接。

有益效果是：底部支撑架体为弧形架体，能够更好地与管片环支撑，提高支撑强度。

作为进一步地改进，所述的每侧竖向连接臂分别具有中间弯折结构和/或倾斜延伸段，使得竖向连接臂的上端相对于该竖向连接臂的下端在左右方向上朝着远离底部支撑架体的方向错位布置。

有益效果是：竖向连接臂的上端相对下端错位布置，能够更好地适应管片环的环形结构。

作为进一步地改进，所述底部支撑架体在前后方向分为前支撑段和后安装段，前支撑段用于插入所述两侧撑靴的下方，所述前支撑段形成所述的插入支撑部，所述竖向连接臂固定安装在所述后安装段的顶部。

有益效果是：由前支撑段支撑两侧撑靴，在后安装段的顶部布置竖向连接臂，方便布置竖向连接臂，也方便实现竖向连接臂与两侧撑靴的固定装配。

作为进一步地改进，所述底部支撑架体的前支撑段在前后方向上的尺寸不小于两侧撑靴在前后方向上的尺寸。

有益效果是：前支撑段尺寸较大，方便实现对两侧撑靴的完整支撑，提高支撑效果。

作为进一步地改进，所述刚性连接件为下刚性连接件，双结构TBM还包括上刚性连接件，上刚性连接件用于在盾体推进掘进模式下可拆地与所述两侧撑靴固定装配，在上刚性连接件和下刚性连接件均与两侧撑靴固定装配时，上刚性连接件位于下刚性连接件上方。

有益效果是：对应配置上刚性连接件和下刚性连接件，可有效提高两侧撑靴的固定稳定性。

作为进一步地改进，所述两侧撑靴的顶端设有上可拆连接结构，用于与所述上刚性连接件可拆固定连接。

有益效果是：上可拆连接结构位于两侧撑靴的顶端，方便在顶端布置上刚性连接件。

作为进一步地改进，所述主梁上固定装配有后支撑单元，后支撑单元上通过后支撑油缸连接有后支撑靴板。

有益效果是：主梁上的轴支撑单元上设置后支撑靴板，可利用后支撑单元与安装在两侧撑靴上的刚性连接支撑单元上的底部支撑部配合，实现盾体推进掘进模式下的换步操作。

附图说明

图1为本发明所提供的双结构TBM的结构示意图；

图2为图1中主梁、上刚性连接件、两侧撑靴及底部支撑架体连接示意图。

附图标记说明：

1、上刚性连接件；2、两侧撑靴；21、左侧撑靴；22、右侧撑靴；3、管片环；4、两侧撑靴油缸；41、左上撑靴油缸；42、左下撑靴油缸；43、右上撑靴油缸；44、右下撑靴油缸；5、鞍架；6、下刚性连接件；61、竖向连接臂；62、底部支撑架体；7、主梁；8、主推进油缸；9、后支撑单元；91、后支撑靴板；10、两侧扭矩油缸；101、左侧扭矩油缸；102、右侧扭矩油缸；11、刀盘；12、上部中间连接件；13、下部中间连接件；14、盾体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的双结构TBM中，不仅具有主推进掘进模式，在洞壁较硬的场所实现快速掘进，还具有盾体推进掘进模式，以适用于洞壁强度不足而无法利用撑靴撑紧洞壁场所的掘进。

在主推进模式下，当两侧撑靴2撑紧隧道洞壁以形成支点时，两侧撑靴2相对固定，利用两侧的扭矩油缸实现主梁上下调向和回转调向，并利用两侧撑靴油缸4实现左右调向。

在盾体推进掘进模式下，将刚性连接支撑单元可拆地固定装配在两侧撑靴2上，使两侧撑靴2相对固定以形成撑靴框架，并使弹性连接支撑单元的底部支撑部支撑在管片环3的底部，以形成支点，同样可利用两侧的扭矩油缸实现主梁上下调向和回转调向，并利用两侧撑靴油缸4实现左右调向。

这样一来，仅通过增加刚性连接支撑单元即可利用两侧的扭矩油缸和撑靴油缸实现调向需求，不需要再另外加装油缸，可有效降低整个双结构TBM的成本。

本发明所提供的双结构TBM的具体实施例1：

如图1和图2所示，该实施例中的双结构TBM包括主梁7，在主梁7上由前向后地依次布置有刀盘11、盾体14、鞍架5及后支撑单元9，刀盘11安装在主梁7前端，盾体14固定安装在主梁7上，鞍架5沿前后方向滑移装配在主梁7上，后支撑单元9固定装配在主梁7上。

在鞍架5上通过两侧扭矩油缸10沿上下方向可相对移动地支撑安装有撑靴单元。撑靴单元具体包括两侧撑靴2和两侧撑靴油缸4，两侧撑靴油缸4对应驱动两侧撑靴2张开、回缩，两侧撑靴2包括左侧撑靴21和右侧撑靴22，两侧撑靴油缸4包括左侧撑靴21油缸和右侧撑靴22油缸，左侧撑靴21油缸包括左上撑靴油缸41和左下撑靴油缸42，右侧撑靴22油缸包括右上撑靴油缸43和右下撑靴油缸44，其中，左上撑靴油缸41的一端与左侧撑靴21铰接，另一端通过上部中间连接件12与右上撑靴油缸43的相应端连接，左下撑靴油缸42的一端与左侧撑靴21铰接，另一端通过下部中间连接件13与右下撑靴油缸44的相应端连接，右上撑靴油缸43的一端与右侧撑靴22铰接，另一端通过上部中间连接件12与左上撑靴油缸41的相应端连接，右下撑靴油缸44的一端与右侧撑靴22铰接，另一端通过下部中间连接件13与左下撑靴油缸42的相应端连接，需要说明的是，上部中间连接件12和下部中间连接件13能够实现相应两侧撑靴油缸的同步上下动作。

两侧扭矩油缸10包括对应分布于主梁左右两侧的左侧扭矩油缸101和右侧扭矩油缸102，左侧扭矩油缸101的下端与鞍架5铰接，上端与左上撑靴油缸41铰接，以与撑靴单元连接，右侧扭矩油缸102的下端与鞍架5铰接，上端与右上撑靴油缸43铰接，以与撑靴单元连接。

在两侧扭矩油缸10同步伸缩时，可驱动撑靴单元相对鞍架5上下移动，相对应，在鞍架5上预留有足够的避让空间，以避免撑靴单元在上下方向移动时与鞍架5发生干涉。

实际上，在两侧撑靴2撑顶隧道洞壁以形成支点时，利用两侧扭矩油缸10，使得主梁7通过鞍架5、扭矩油缸支撑在两侧撑靴2上，不仅能够与后支撑单元9相配合实现主推进掘进时的换步，还能够实现掘进时的调向，即在撑靴油缸张开撑紧隧道洞壁以形成支点时，两侧撑靴2相对固定，两侧扭矩油缸10同步伸缩能够实现主梁上下调向，一侧扭矩油缸伸出另一侧扭矩油缸回缩能够实现主梁回转调向，一侧撑靴油缸伸出另一侧撑靴油缸回缩能够实现主梁左右调向。

在主梁7的左右两侧还设置有两侧主推进油缸8，每一侧的主推进油缸8分别铰接在主梁7和相应侧撑靴之间，两侧主推进油缸8主动伸缩动作以实现TBM掘进。

后支撑单元9包括由后支撑油缸驱动伸缩的后支撑靴板91，后支撑油缸伸出时，后支撑靴板91支撑在地面上，形成后支撑，在换步时，后支撑油缸缩回，后支撑靴板91离地，后支撑单元9跟随主梁7前行。

在主推进掘进模式下，两侧撑靴油缸4驱动两侧撑靴2张开以撑紧隧道洞壁，两侧主推进油缸8伸出，主梁7带着刀盘11向前掘进，此时，后支撑单元9跟随主梁7前进。在一个掘进行程完成时，后支撑单元9中的后支撑油缸伸长，后支撑靴板91支撑在地面上，形成后支撑，两侧撑靴油缸4缩回，两侧撑靴2回缩离开隧道洞壁，两侧主推进油缸8回缩，通过撑靴单元带着鞍架5前行，实现换步，在一个换步行程完成时，两侧撑靴油缸4重新驱动两侧撑靴2张开以撑紧隧道洞壁，进入掘进行程，循环往复即可。

当需要在主推进掘进过程中进行主梁上下调向时，两侧撑靴2张开撑顶隧道洞壁以形成支点时，两侧扭矩油缸10同步伸长，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元下移，当两侧扭矩油缸10同步回缩，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元上移，进而使得两侧扭矩油缸10能够驱动主梁上下摆动。当然，在主梁上下摆动过程中，鞍架5会相对主梁7少量滑移。

当需要在主推进掘进过程中进行主梁回转调向时，两侧撑靴2张开撑顶隧道洞壁以形成支点，在左侧扭矩油缸101伸长且右侧扭矩油缸102回缩时，由后向前看，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元进行顺时针回转调向。在右侧扭矩油缸102伸长且左侧扭矩油缸101回缩时，由后向前看，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元进行逆时针回转调向。

当需要在主推进掘进过程中进行主梁左右调向时，两侧撑靴2张开撑顶隧道洞壁以形成支点，在左侧撑靴21油缸伸长且右侧撑靴22油缸回缩时，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元向右移，在右侧撑靴22油缸伸长且左侧撑靴21油缸回缩时，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元向左移，进而使得两侧撑靴油缸驱动主梁左右摆动。同样的，在主梁左右摆动过程中，鞍架5也会相对主梁7少量滑移。

本实施例所提供的双结构TBM中，在盾体14上安装有一圈盾体推进油缸，盾体推进油缸用于顶推后侧铺装好的管片环3，管片环3由管片铺装机对应铺装管片所形成，盾体推进油缸顶推在管片环3上时，可通过盾体14顶推主梁7带着刀盘11向前掘进，以进入盾体推进掘进模式。

为实现正常换步和利用两侧扭矩油缸10、两侧撑靴油缸4实现主梁7调向，对应撑靴单元配置有刚性连接支撑单元，刚性连接支撑单元在主推进掘进模式下并不安装，仅在盾体推进掘进模式下可拆地安装在两侧撑靴2上。

本实施例中，刚性连接支撑单元主要包括上刚性连接件1和下刚性连接件6，在盾体推进掘进模式下，两刚性连接件分别与两侧撑靴2固定连接，可以使两侧撑靴2相对固定。

上刚性连接件1为三段式结构，上刚性连接件1用于可拆地固定安装在两侧撑靴2的顶部，相应地，在两侧撑靴2顶部设置上可拆连接结构，具体可选择顶部法兰板，上刚性连接件1两端分别设置对接法兰板，可通过紧固螺栓将上刚性连接件1和两侧撑靴2可拆地固定连接在一起。本实施例中，上刚性连接件1沿前后方向布置有两个，每个上刚性连接件1分别固定连接在两侧撑靴2的顶端。

下刚性连接件6主体为底部支撑架体62，底部支撑架体62用于插装入撑靴单元上方，底部支撑架体62在前后方向分为前支撑段和后安装段，前支撑段用于插入两侧撑靴2的下方，前支撑段能够形成插入支撑部，用于向上顶撑两侧撑靴2，在将下刚性连接件6与两侧撑靴2可拆固定装配时，前支撑段插入两侧撑靴2下方以撑顶两侧撑靴2。

实际上，在盾体推进掘进模式下，在隧道洞壁内铺设管片以形成管片环3，因此，为保证良好支撑，底部支撑架体62为弧形架体，其与管片环3形状保持一致，底部支撑架体62的外表面形成底部支撑部，用于支撑在管片环3的底部以形成支点。

在本实施例中，底部支撑架体62上在前后方向上的尺寸大于两侧撑靴2在前后方向上的尺寸，使得后安装段位于两侧撑靴2的后方，在后安装段顶部的两端分别固设有一个竖向连接臂61，每侧竖向连接臂61分别与相应侧撑靴可拆固定连接，具体来讲，两侧撑靴2的后侧面上分别设有下可拆连接结构，下可拆连接结构具体为下部法兰板，竖向连接臂61的上端对应设置配合法兰板，通过紧固螺栓实现下部法兰板和配合法兰板的紧固装配，每侧竖向连接臂61分别与相应侧撑靴的下可拆连接结构可拆固定连接，从而可将下刚性连接件6与两侧撑靴2固定装配在一起，在两侧扭矩油缸10同步伸出时，可驱动撑靴单元上行，底部支撑架体62离开管片环3底部，在两侧扭矩油缸10同步回缩时，可驱动撑靴单元下行，使得底部支撑架体62支撑在管片环3底部。

由于管片环3整体为环状，底部尺寸偏小，为方便装配，每侧竖向连接臂61分别具有中间弯折结构和倾斜延伸段，使得竖向连接臂61的上端相对于该竖向连接臂61的下端在左右方向上朝着远离底部支撑架体62的方向错位布置。

每侧竖向连接臂61分体地可拆安装在底部支撑架体62上，当然，在其他实施例中，也可将两侧竖向连接臂61与底部支撑架体62一体设置，如采用焊接连接方式固定。

实际上，对于上刚性连接件1和下刚性连接件6来讲，均是在盾体推进掘进模式下可拆地与两侧撑靴2固定装配，使得两侧撑靴2相对固定以形成整体，在主推进掘进模式下，由于需要撑靴往复动作，因此，当由盾体推进掘进模式转为主推进掘进模式时，需要将上刚性连接件1和下刚性连接件6从两侧撑靴2上拆卸下来，保证正常两侧撑靴2正常伸缩，在由主推进掘进模式转为盾体推进掘进模式时可以将上刚性连接件1和下刚性连接件6重新与两侧撑靴2固定装配。安装时，上刚性连接件1位于下刚性连接件6上方。

当TBM通过破碎围岩地带时，两侧撑靴2不能有效撑紧隧道洞壁，无法为主推进油缸8提供足够有效的支反力，可利用由盾体推进油缸推进TBM向前掘进。

利用钢管片拼装机在盾体14后侧铺装管片环3，两侧扭矩油缸10回缩，使得撑靴单元带着下刚性连接件6下行，底部支撑架体62支撑在管片环3底部形成支点，保证主梁7掘进时的支撑平衡，此时，盾体推进油缸伸出顶推管片环3，由管片环3提供支反力，可反向驱动主梁7带着刀盘11向前掘进，后支撑单元9跟随主梁7前进。

在掘进行程中，由于撑靴单元支撑在管片环3上，主梁7要前进，为保证正常动作，此时，主推进油缸8处于浮动状态，鞍架5和主梁7发生相对滑移，处于浮动状态的主推进油缸8会被动伸长。

在一个掘进行程完成时，后支撑单元9中的后支撑油缸伸长，后支撑靴板91会支撑在管片环3底部，形成后支撑，两侧扭矩油缸10伸长，推动撑靴单元带着下刚性连接件6上行，底部支撑架体62离开管片环3，此时，主推进油缸8主动回缩，通过两侧撑靴2带着鞍架5相对主梁7前行，实现换步，在一个换步行程完成时，两侧扭矩油缸10重新回缩，底部支撑架体62重新支撑在管片环3底部以形成支点，盾体推进油缸同步顶推管片环3，进入掘进行程，循环往复即可。

当需要在盾体14推进掘进过程中进行主梁上下调向时，在保证底部支撑架体62支撑在管片环3底部以形成支点的基础上，两侧扭矩油缸10同步伸长，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元下移，当两侧扭矩油缸10同步回缩，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元上移，进而使得两侧扭矩油缸10能够驱动主梁上下摆动。当然，在主梁上下摆动过程中，鞍架5会相对主梁7少量滑移。

当需要在盾体14推进掘进过程中进行主梁回转调向时，保证底部支撑架体62支撑在管片环3底部以形成支点的基础上，在左侧扭矩油缸101伸长且右侧扭矩油缸102回缩时，由后向前看，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元进行顺时针回转调向。在右侧扭矩油缸102伸长且左侧扭矩油缸101回缩时，由后向前看，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元进行逆时针回转调向。

当需要在盾体14推进掘进过程中进行主梁左右调向时，保证底部支撑架体62支撑在管片环3底部以形成支点的基础上，在左侧撑靴21油缸伸长且右侧撑靴22油缸回缩时，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元向右移，在右侧撑靴22油缸伸长且左侧撑靴21油缸回缩时，可驱动鞍架5带着主梁7相对撑靴单元向左移，进而使得两侧撑靴油缸驱动主梁左右摆动。同样的，在主梁左右摆动过程中，鞍架5也会相对主梁7少量滑移。

需要特别说明的是，为保证在两刚性连接件与两侧撑靴2固定装配时能够正常工作，需要使两侧撑靴油缸4向外伸出一定距离，使得两侧撑靴2会向外张开但是并不会撑顶在管片环3上，伸出距离不能过大，撑顶在管片环3上，影响撑靴单元的正常滑移，但是，伸出的距离也不能过小，避免不能满足正常的左右调向半径。

本实施例所提供的双结构TBM中，在主推进掘进模式下，可利用两侧扭矩油缸和两侧撑靴油缸实现主梁的调向要求，在盾体推进掘进模式下，将上刚性连接件和下刚性连接件与两侧撑靴固定装配，两侧撑靴相对固定装配以形成整体结构，底部支撑架体支撑在管片环上，以形成支点，在盾体推进掘进模式下，不仅可满足掘进时的换步操作，还能够利用两侧扭矩油缸和两侧撑靴油缸实现主梁调向，不需要再在后支撑单元上另外配置多种油缸，有效降低了TBM的制造成本。并且，由于刚性连接支撑单元可拆地与两侧撑靴装配，在盾体推进掘进模式下，将两刚性连接件与两侧撑靴油缸固定装配，在主推进掘进模式下，则将两刚性连接件从两侧撑靴上拆卸下来。而且，本实施例中，将尺寸较大的下刚性连接件设计成后端插入的模式，方便由后向前的推入两侧撑靴下方，装拆均较为方便。

本发明所提供的双结构TBM的具体实施例2：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，刚性连接支撑单元包括上刚性连接件和下刚性连接件，两刚性连接件上下配合，可有效提高两侧撑靴相对固定装配的稳定性。在本实施例中，刚性连接支撑单元仅包括下刚性连接件，下刚性连接件的结构与实施例1中的下刚性连接件的结构相同，在此不再赘述。当然，此时，为保证对两侧撑靴的有效固定，可在两竖向连接臂上设置多处固定连接处，以能够实现两侧撑靴相对固定为准。

本发明所提供的双结构TBM的具体实施例3：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，，刚性连接支撑单元包括上刚性连接件和下刚性连接件。在本实施例中，刚性连接支撑单元可设置上刚性连接件和下刚性连接件，上刚性连接件的结构与实施例1中的上刚性连接件的结构相同，下刚性连接件的结构与实施例1中的上刚性连接件的结构相同，下刚性连接件可连接在两侧撑靴的后侧面上，另外，为保证两侧撑靴能有效支撑在管片环上，刚性连接支撑单元还包括单独配置的两侧底部支腿，两侧底部支腿用于一一对应地与两侧撑靴可拆固定装配，底部支腿具有底部支撑部，用于支撑在管片环的底部以形成支点。

在盾体推进掘进模式下，将两刚性连接件和两侧底部支腿安装在两侧撑靴上，使两侧撑靴相对固定，并在底部支腿支撑在管片环底部时形成支点，满足盾体推进掘进模式下的换步及调向要求，保证TBM正常工作。

本发明所提供的双结构TBM的具体实施例4：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，底部支撑架体的顶部两端设置两个竖向连接臂，在满足支撑强度的情况下，可减轻下刚性连接件的自身重量，方便移动。在本实施例中，底部支撑架体后侧可设置竖向连接板，竖向连接板上设置凹槽，以避让鞍架结构，为保证正常连接，竖向连接板的左右两侧分别设置相应的可拆连接结构，用于与两侧撑靴的下可拆连接结构可拆固定装配，同样可通过下刚性连接件将两侧撑靴固定装配在一起。

本发明所提供的双结构TBM的具体实施例5：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，为使得竖向连接臂的上端相对于下端错位布置，竖向连接臂分别具有中间弯折结构和倾斜延伸段。在本实施例中，为实现错位布置，也可仅使竖向连接臂具有倾斜延伸段或中间弯折结构，保证其具有足够强度即可。

本发明所提供的双结构TBM的具体实施例6：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，底部支撑架体具有前支撑段和后安装段，方便与两侧撑靴的后侧固定连接，便于装配。在本实施例中，也可省去后安装段，底部支撑架体前后方向上的尺寸与两侧撑靴前后方向上的相等，或者小于两侧撑靴前后方向上的尺寸，在将底部支撑架体完全推入两侧撑靴下方后，直接将两侧撑靴底端设置的下可拆连接结构与底部支撑架体可拆固定连接即可。

本发明所提供的双结构TBM的具体实施例7：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，在两侧撑靴的顶部安装上可拆连接结构，方便将上刚性连接件可拆地固定安装在两侧撑靴顶部。在本实施例中，可将上可拆连接结构设置在两侧撑靴的上部后侧面上，此时，可将上刚性连接件固定连接在两侧撑靴的后侧面上。

本发明所提供的双结构TBM的具体实施例8：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，盾体推进油缸布置在位于鞍架前方的盾体内。在本实施例中，在鞍架后侧设置有相应推进盾体，该推进盾体内可设置盾体推进油缸，以满足实现盾体推进掘进模式，当然，此时，固定在主梁上的后支撑单元可以位于推进盾体的前方，也可位于后方，可以根据实际情况需要布置，以能够实现正常的掘进模式下的换步操作为准。

最后需要说明的是，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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)

1.一种双结构TBM，包括：

主梁（7），其上沿前后方向滑移装配有鞍架（5）；

撑靴单元，通过两侧扭矩油缸（10）沿上下方向可相对移动地支撑安装在鞍架（5）上，撑靴单元包括布置于主梁左右两侧的两侧撑靴（2），以及对应驱动两侧撑靴（2）张开、回缩的两侧撑靴油缸（4）；

两侧扭矩油缸（10），布置于主梁左右两侧，每侧扭矩油缸的一端与鞍架（5）铰接，另一端与撑靴单元铰接；

在撑靴油缸张开撑紧隧道洞壁以形成支点时，两侧撑靴（2）相对固定，两侧扭矩油缸（10）同步伸缩能够实现主梁上下调向，一侧扭矩油缸伸出另一侧扭矩油缸回缩能够实现主梁回转调向，一侧撑靴油缸伸出另一侧撑靴油缸回缩能够实现主梁左右调向；

两侧主推进油缸（8），铰接连接在主梁（7）和两侧撑靴（2）之间，两侧主推进油缸（8）主动伸缩动作以实现TBM掘进；

盾体（14），安装在主梁（7）上，盾体（14）上安装有盾体推进油缸，用于顶推盾体（14）后侧的管片环（3），以实现TBM掘进；

其特征在于，双结构TBM还包括：

刚性连接支撑单元，用于在盾体推进掘进模式下安装在两侧撑靴（2）上；

刚性连接支撑单元包括：

刚性连接件，用于可拆地与两侧撑靴（2）固定装配，使两侧撑靴（2）相对固定以形成撑靴框架；

底部支撑部，用于支撑在所述盾体（14）后侧管片环（3）的底部以形成支点，所述底部支撑部至少采用下述其中一种方式与两侧撑靴（2）可拆固定装配；

（1）所述底部支撑部一体或分体地设置在所述刚性连接件上；

（2）刚性连接支撑单元还包括两侧底部支腿，两侧底部支腿用于一一对应地与两侧撑靴（2）可拆固定装配，所述底部支腿具有所述的底部支撑部。

2.根据权利要求1所述的双结构TBM，其特征在于，所述刚性连接件包括底部支撑架体（62），所述的底部支撑部一体或分体地设置在所述底部支撑架体（62）上，底部支撑架体（62）上设有插入支撑部，插入支撑部用于向上顶撑两侧撑靴（2），在所述刚性连接件与所述两侧撑靴（2）可拆固定装配时，所述插入支撑部插入两侧撑靴（2）下方以撑顶两侧撑靴（2）。

3.根据权利要求2所述的双结构TBM，其特征在于，所述两侧撑靴（2）的后侧面上设有下可拆连接结构，所述底部支撑架体（62）上设有竖向连接臂（61），竖向连接臂（61）用于与两侧撑靴（2）上的所述下可拆连接结构可拆固定连接，以实现刚性连接件与两侧撑靴（2）的固定装配。

4.根据权利要求3所述的双结构TBM，其特征在于，所述底部支撑架体（62）为弧形架体，弧形架体顶部的两端分别设有所述的竖向连接臂（61），每侧竖向连接臂（61）分别与相应侧撑靴的所述下可拆连接结构可拆固定连接。

5.根据权利要求4所述的双结构TBM，其特征在于，所述的每侧竖向连接臂（61）分别具有中间弯折结构和/或倾斜延伸段，使得竖向连接臂（61）的上端相对于该竖向连接臂（61）的下端在左右方向上朝着远离底部支撑架体（62）的方向错位布置。

6.根据权利要求4所述的双结构TBM，其特征在于，所述底部支撑架体（62）在前后方向分为前支撑段和后安装段，前支撑段用于插入所述两侧撑靴（2）的下方，所述前支撑段形成所述的插入支撑部，所述竖向连接臂（61）固定安装在所述后安装段的顶部。

7.根据权利要求6所述的双结构TBM，其特征在于，所述底部支撑架体（62）的前支撑段在前后方向上的尺寸不小于两侧撑靴（2）在前后方向上的尺寸。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的双结构TBM，其特征在于，所述刚性连接件为下刚性连接件（6），双结构TBM还包括上刚性连接件（1），上刚性连接件（1）用于在盾体推进掘进模式下可拆地与所述两侧撑靴（2）固定装配，在上刚性连接件（1）和下刚性连接件（6）均与两侧撑靴（2）固定装配时，上刚性连接件（1）位于下刚性连接件（6）上方。

9.根据权利要求8所述的双结构TBM，其特征在于，所述两侧撑靴（2）的顶端设有上可拆连接结构，用于与所述上刚性连接件（1）可拆固定连接。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的双结构TBM，其特征在于，所述主梁（7）上固定装配有后支撑单元（9），后支撑单元（9）上通过后支撑油缸连接有后支撑靴板（91）。

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