隧道敞开式TBM喷混系统及物料运输方法
技术领域
本发明涉及掘进机技术领域,具体涉及一种隧道敞开式TBM喷混系统及物料运输方法。
背景技术
在全断面隧道掘进机(TBM)施工过程中,喷混系统作为TBM中的一个关键子系统,通过对掘进后的隧道壁进行混凝土喷射,以实现隧道的衬砌和加固。目前,大直径敞开式TBM喷混系统物料转运系统无法穿过喷混段,所以一般布置在2#桥架上,距离刀盘掌子面较远,物料需要经过喷混系统之后再开始进行转运,会导致空间利用率下降的同时,还会导致无法对隧道壁进行及时支护,尤其在复杂地层掘进过程中,支护不及时往往会加大施工风险。
发明内容
本发明目的在于提供一种隧道敞开式TBM喷混系统及物料运输方法,以解决现有技术中的全断面隧道掘进机的喷混系统布置位置距离刀盘掌子面较远,导致无法对隧道壁进行及时支护的技术问题,具体技术方案如下:
本发明提供了一种隧道敞开式TBM喷混系统,包括:喷混桥和连接桥;该喷混桥的前端用于连接至掘进机的主梁支撑推进系统,该喷混桥的后端连接于该连接桥;该喷混桥上设有上部升降平台、喷混机械手和中部材料吊运机构,该上部升降平台安装于该喷混桥的前部位置,该喷混机械手和中部材料吊运机构安装于该喷混桥的后部位置,该中部材料吊运机构连接于该上部升降平台;该连接桥的中部位置设有下部升降平台,该连接桥上方设有上部材料吊运机构,该上部材料吊运机构连接于该中部材料吊运机构。
本发明隧道敞开式TBM喷混系统的进一步改进在于,还包括底部清渣机构,该底部清渣机构安装于该喷混桥的前端。
本发明隧道敞开式TBM喷混系统的进一步改进在于,该底部清渣机构包括清渣皮带机、主机皮带机和后配套皮带机,该清渣皮带机安装于该喷混桥的侧面,该主机皮带机用于安装在掘进机的主梁支撑推进系统,该后配套皮带机安装于该喷混桥下方。
本发明隧道敞开式TBM喷混系统的进一步改进在于,该喷混机械手包括旋转组件、行走轨道和喷头,该旋转组件滑动安装于该行走轨道上,该喷头安装于该旋转组件上。
本发明隧道敞开式TBM喷混系统的进一步改进在于,该旋转组件包括旋转框架和旋转小车,该旋转框架滑动安装于该行走轨道上,该旋转小车可转动地安装于该旋转框架上。
本发明隧道敞开式TBM喷混系统的进一步改进在于,该喷混机械手距离掘进机刀盘的掌子面36~40m之间。
本发明隧道敞开式TBM喷混系统的进一步改进在于,该喷混机械手距离掘进机刀盘的掌子面38m。
本发明隧道敞开式TBM喷混系统的进一步改进在于,还包括仰拱吊运机构,该仰拱吊运机构布置在该喷混桥与该连接桥的底部。
本发明隧道敞开式TBM喷混系统的进一步改进在于,还包括钢轨铺设机构,该钢轨铺设机构安装于该喷混桥的下方。
本发明还提供了一种采用如上所述的隧道敞开式TBM喷混系统的物料运输方法,包括如下步骤:通过外部设备将物料运送至连接桥下方;通过下部升降平台将物料运送至连接桥上方;通过上部材料吊运机构将物料转运到喷混桥中部;通过中部材料吊运机构将物料往前吊运;通过上部升降平台将物料输送到掘进机上方区域,完成物料运输。
应用本发明的技术方案,具有以下有益效果:
本发明隧道敞开式TBM喷混系统,通过将喷混桥直接连接在掘进机的主梁支撑推进系统的后端,从而喷混系统前置,能够提前对隧道壁进行支护,解决现有技术中的全断面隧道掘进机的喷混系统布置位置距离刀盘掌子面较远,导致无法对隧道壁进行及时支护的技术问题。本发明将上部升降平台和中部材料吊运机构在喷混桥上方对接,从而实现物料在喷混桥上进行运输,进而克服了传统喷混系统中物料无法穿过喷混段的问题;通过布置在喷混桥底部的仰拱吊运机构和钢轨铺设机构而满足正常的仰拱铺设和钢轨安装的施工,不影响喷混系统原有的功能。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明隧道敞开式TBM喷混系统的右侧的纵剖视图;
图2是本发明隧道敞开式TBM喷混系统的左侧的纵剖视图;
图3是本发明隧道敞开式TBM喷混系统的喷混桥的纵剖视图;
图4是本发明隧道敞开式TBM喷混系统的连接桥的横剖视图;
图5是本发明隧道敞开式TBM喷混系统的喷混桥的横剖视图;
图6是本发明隧道敞开式TBM喷混系统的喷混机械手的侧视图。
其中,1、刀盘;2、主梁支撑推进系统;3、清渣皮带机;4、仰拱吊运机构;5、喷混桥;501、喷混机械手;5011、旋转框架;5012、旋转小车; 5013、喷头;5014、行走轨道;502、上部升降平台;503、中部材料吊运机构;6、连接桥;601、下部升降平台;602、上部材料吊运机构;7、主控室;8、润滑泵站;9、主机皮带机;10、后配套皮带机;11、除尘系统;12、主泵站。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
参见图1~图4所示,一种隧道敞开式TBM喷混系统,包括:喷混桥5和连接桥6;该喷混桥5的前端用于连接至掘进机的主梁支撑推进系统2,该喷混桥5的后端连接于该连接桥6;该喷混桥5上设有上部升降平台502、喷混机械手501和中部材料吊运机构503,该上部升降平台502安装于该喷混桥5的前部位置,该喷混机械手501和中部材料吊运机构503安装于该喷混桥5的后部位置,该中部材料吊运机构503连接于该上部升降平台502;该连接桥6的中部位置设有下部升降平台601,该连接桥6上方设有上部材料吊运机构602,该上部材料吊运机构602连接于该中部材料吊运机构503。
具体的,该掘进机的主梁支撑推进系统2的后端即为1#桥架,而本发明中,则直接将喷混桥5设置在1#桥架上,在喷混桥5上设置的下部升降平台601、上部材料吊运、中部材料吊运和上部升降平台502构成桥架段的物料运输系统,可将拱架锚杆等支护材料由TBM下部转运至TBM中部再转运至TBM上部,从而完成物料运输,本发明通过对喷混桥5和连接桥6进行空间的合理布置,能够满足将喷混机械手501位置前置的同时,不影响底部清渣、仰拱吊运、钢轨铺设、物料转运等工作的顺利进行。在1#桥架的后方为2#桥架,本发明则将连接桥6设置在2#桥架上,连接桥6上还布置有主泵站12、主控室7、润滑泵站8、除尘系统11、下部升降平台601和上部材料吊运,可以在连接喷混桥5与后配套台车的同时,进行材料的中转,并承载一些必须的液压泵站、电气控制柜、除尘风机等元器件。
喷混桥5前端与主梁支撑推进系统2通过拖拉油缸与坦克小车配合搭接,后端与连接桥6用拉耳相连,该喷混桥5上设有上部升降平台502、喷混机械手501和中部材料吊运机构503,中部材料吊运机构503安装于该喷混桥5的后部位置,包括中部吊机轨道及辅助吊机,接收由连接桥6运送来的拱架锚杆等支护材料将其转运至上部升降平台502,上部升降平台502再将材料运送至整机上部辅助完成锚杆安装及拱架拼接等工作,上部升降平台为现有技术中的常规结构(中国专利申请CN202110286562.7一种升降平台);仰拱吊运系统4包括吊运轨道、仰拱吊机及仰拱块,位于连接桥及喷混桥下方为铺设隧道仰拱提供运输;连接桥6上方设有上部材料吊运机构602和下部升降平台601,该上部材料吊运机构602包括上部吊机轨道及辅助吊机,前部连接于该喷混桥的中部材料吊运机构503,后部接收由下部升降平台601从整机下部转运的拱架锚杆等支护材料.
优选的,还包括底部清渣机构,该底部清渣机构安装于该喷混桥5的前端。
具体的,该底部清渣机构包括清渣皮带机3、主机皮带机9和后配套皮带机10,该清渣皮带机3安装于该喷混桥5的侧面,该主机皮带机9用于安装在掘进机的主梁支撑推进系统2,该后配套皮带机10安装于该喷混桥5下方。该清渣皮带机3的数量为两个,两个清渣皮带机3位于喷混桥5的箱梁两侧,从掘进机底部斜至喷混桥5上部,主梁支撑推进系统2底部布置有吊运轨道,底部渣土经由吊运轨道运至清渣皮带机3,再通过物料转运送至洞外。主机皮带机9和后配套皮带机10布置于掘进机中部区域,将上面的渣土经过皮带传输到洞外。清渣皮带机3、主机皮带机9和后配套皮带机10的具体结构可参考中国专利申请CN201210219715.7, TBM主机皮带机的清碴装置;中国专利申请CN202222712463.3,一种TBM清渣系统及TBM;中国专利申请CN202021249167.9,一种盾构机渣土运输系统;中国专利申请CN202211690631.1,一种皮带机调整装置、后配套皮带机及掘进机。
优选的,该喷混机械手501包括旋转组件、行走轨道5014和喷头5013,该旋转组件滑动安装于该行走轨道5014上,该喷头5013安装于该旋转组件上。该行走轨道5014为沿掘进机轴线方向布置,则旋转组件通过在行走轨道移动,可实现喷头5013沿轴向在隧道洞壁上进行喷混作业。
优选的,该旋转组件包括旋转框架5011和旋转小车5012,该旋转框架滑动安装于该行走轨道5014上,该旋转小车5012可转动地安装于该旋转框架5011上。通过该旋转框架5011和旋转小车5012可实现喷头5013进行周向自由运动,从而实现对隧道洞壁的全面喷混作业。喷混机械手501为现有技术中的常规结构(中国专利申请CN202211239605.7一种大直径小转弯TBM新型喷混结构)。
具体的,该喷混机械手距离掘进机刀盘1的掌子面36~40m之间。优选的,该喷混机械手距离掘进机刀盘1的掌子面38m。传统的大直径敞开式TBM的喷混系统布置在2#桥架上,距离刀盘1掌子面约65m,本发明将整个喷混的位置前置了约27m,从而能够提前对隧道壁进行提前支护。
优选的,该仰拱吊运机构4布置在该喷混桥5与该连接桥6的底部。仰拱吊运机构4包括仰拱吊机,将连接桥6后方转运来得仰拱块通过仰拱吊机运往喷混桥5下方铺轨区域。
优选的,该钢轨铺设机构安装于该喷混桥5的下方。钢轨铺设机构将运来的仰拱块铺设桥架及铺设后配套行走步进轨道。
本发明还提供了一种采用如上所述的隧道敞开式TBM喷混系统的物料运输方法,包括如下步骤:通过外部设备将物料运送至连接桥6下方;通过下部升降平台601将物料运送至连接桥6上方;通过上部材料吊运机构602将物料转运到喷混桥5中部;通过中部材料吊运机构503将物料往前吊运;通过上部升降平台502将物料输送到掘进机上方区域,完成物料运输。该物料包括拱架锚杆等支护材料以及仰拱或钢轨等,仰拱和钢轨则在喷混桥5下方时即进行了安装施工,而无需进行后续运输工作。
本发明隧道敞开式TBM喷混系统,通过将喷混桥5直接连接在掘进机的主梁支撑推进系统2的后端,从而喷混系统前置,能够提前对隧道壁进行支护,解决现有技术中的全断面隧道掘进机的喷混系统布置位置距离刀盘1掌子面较远,导致无法对隧道壁进行及时支护的技术问题。本发明将上部升降平台502和中部材料吊运机构503在喷混桥5上方对接,从而实现物料在喷混桥5上进行运输,进而克服了传统喷混系统中物料无法穿过喷混段的问题;通过布置在喷混桥5底部的仰拱吊运机构4和钢轨铺设机构而满足正常的仰拱铺设和钢轨安装的施工,不影响喷混系统原有的功能。
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。