CN208137951U - 一种过渡环 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种过渡环，所述过渡环用于轴向支撑拼装在隧道上的管片以平衡管片的轴向受力，所述过渡环包括有环片和支撑结构，所述环片用于支撑所述管片，所述支撑结构用于支撑所述环片。本申请提供的过渡环，在采用隧道掘进机进行隧道施工的过程中，在有管片和无管片施工的过渡段，当推进油缸不支撑在隧道洞壁上的管片上时，过渡环的环片在支撑结构的支撑下可对管片不受力的端面进行支撑，以平衡管片在轴向上的受力，使管片受力均衡，从而能够保持稳定。

Description

一种过渡环

技术领域

本实用新型属于隧道掘进设备技术领域，具体涉及一种过渡环。

背景技术

隧道掘进机(TBM)是专门用于岩石地层隧道开挖的大型成套施工装备。在采用隧道掘进机进行隧道施工的过程中，由于开挖隧道的距离通常比较长，隧道线路所穿越的地层的地质条件往往是不均一的，例如一条15km的岩石隧道，极有可能先后穿越软弱围岩、断层破碎带、以及构造完整的中硬岩层，在围岩条件较差的地段，需要在隧道洞壁拼装管片进行衬砌，以提高洞壁的稳定性，而在围岩构造完整的中硬岩层中，隧道的洞壁具备较好的稳定性和安全性，无需采用拼装管片对隧道洞壁进行衬砌。在拼装有管片的施工段，隧道掘进机的推进油缸支撑在管片的端面以提供推进力，而在无管片的施工段，推进油缸由隧道掘进机的自身部件进行支撑，不需要支撑在管片上，因此，在有管片和无管片施工的过渡段，当推进油缸不支撑在管片上时，拼装在隧道洞壁上的管片的一端面没有受到支撑力，管片在沿隧道轴向上的受力不均衡，从而管片可能会因受力不平衡而发生轴向移动。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种过渡环，在有管片和无管片施工的过渡段，可对管片不受力的端面进行支撑，以平衡管片在轴向上的受力，使管片受力均衡，从而能够保持稳定。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种过渡环，所述过渡环用于轴向支撑拼装在隧道上的管片以平衡管片的轴向受力，所述过渡环包括有环片和支撑结构，所述环片用于支撑所述管片，所述支撑结构用于支撑所述环片。

进一步的，所述支撑结构包括充填材料，所述环片上垂直于所述过渡环的轴向设有通孔，所述充填材料经所述通孔注入并充填在所述管片与隧道洞壁之间的间隙。

进一步的，所述支撑结构还包括锚杆，所述锚杆经所述通孔插入隧道洞壁。

进一步的，所述过渡环上垂直所述过渡环轴向设有插口，所述插口位于所述通孔之间，所述插口用于插入挡板。

进一步的，所述插口沿隧道轴向交错布置。

进一步的，所述支撑结构包括支撑件和支撑座，所述支撑件用于支撑所述环片，所述支撑座用于支撑所述支撑件。

本实用新型提供的过渡环，包括有环片和支撑结构，支撑结构用于撑紧管片，在采用隧道掘进机进行隧道施工的过程中，在有管片和无管片施工的过渡段，当推进油缸不支撑在隧道洞壁上的管片上时，过渡环的环片在支撑结构的支撑下可对管片不受力的端面进行支撑，以平衡管片在轴向上的受力，使管片受力均衡，从而能够保持稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的隧道掘进机的结构示意图；

图2为本实施例提供的隧道掘进机的撑紧盾的结构示意图；

图3为本实施例提供的隧道掘进机的撑紧盾的正面剖视图；

图4为本实施例提供的隧道掘进机的支撑环轴向宽度计算示意图；

图5为本实施例提供的隧道掘进机的结构示意图；

图6为本实施例提供的隧道掘进机的过渡环的结构示意图；

图7为本实施例提供的隧道掘进机的过渡环的剖面结构示意图；

图8为本实施例提供的隧道掘进机由有管片施工向无管片施工过渡段拼装过渡环的施工结构示意图；

图9为本实施例提供的加固过渡环的施工结构示意图；

图10为本实施例提供的隧道掘进机由有管片施工向无管片施工过渡的结构示意图；

图11为本实施例提供的隧道掘进机由无管片施工向有管片施工过渡段拼装过渡环的施工结构示意图；

图12为本实施例提供的隧道掘进机由无管片施工向有管片施工过渡段拆卸支撑环的施工结构示意图；

图13为本实施例提供的隧道掘进机由无管片施工向有管片施工过渡段加固过渡环及拼装管片的施工结构示意图；

图14为本实施例提供的隧道掘进机由无管片施工向有管片施工过渡段拆卸支撑盾的施工结构示意图。

附图标记说明：支撑环1；撑紧盾2；撑靴201；撑紧油缸202；护盾203；铰接座204；推进油缸3；过渡环4；环片401；通孔402；插口403；挡板404；锚杆405；拼装机5；管片6；盾尾7；管片吊机8；拖拉油缸9；托梁10；洞壁围岩11；充填材料12；喂片机13。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

首先需要说明的是，本申请中所述的“向前”、“前侧”或“前方”所指向的方向，是指隧道掘进机掘进前进的方向；反之，“后”所指的方向，为与隧道掘进机掘进前进方向相反的方向。

如图1至图14所示，本实施例提供的一种过渡环，所述过渡环4用于轴向支撑拼装在隧道上的管片6以平衡管片6的轴向受力，所述过渡环4包括有环片401和支撑结构，所述环片401用于支撑所述管片6，所述支撑结构用于支撑所述环片401。

本实施例提供的过渡环，包括有环片401和支撑结构，支撑结构用于撑紧管片6，在采用隧道掘进机进行隧道施工的过程中，洞壁围岩11较差的情况下，采用有管片衬砌的施工，而在洞壁围岩11较好的地段，采用无管片衬砌的施工，在有管片6和无管片6施工的过渡段，当推进油缸3不支撑在隧道洞壁上的管片6上时，过渡环4的环片401在支撑结构的支撑下可对管片6不受力的端面进行支撑，以平衡管片6在轴向上的受力，使管片6受力均衡，从而能够保持稳定，防止管片6沿隧道轴向发生膨胀位移。

具体的，如图6至图7所示，环片401可以至少是两块及以上，多块环片401拼装成环形结构。支撑结构可以是沿隧道轴向对环片401，从而使环片401轴向支撑拼装在隧道洞壁上的管片6，使管片6在轴向上受力均衡而保持稳定。支撑结构也可以是沿隧道径向对环片406，使环片406与隧道洞壁紧密接触保持稳定，从而具备足够的稳定强度以支撑管片6，平衡管片6在轴向上的受力。

更具体的，所述支撑结构包括充填材料12，所述环片401上垂直于所述过渡环4的轴向设有通孔，所述充填材料12经所述通孔402注入并充填在所述管片6与隧道洞壁之间的间隙。通过过渡环4上的通孔402，向过渡环4外壁与隧道之间的间隙注入填充材料12，使其完全填充密实后，并对过渡环4的通孔402的孔口进行临时封堵，避免填充材料12回流。向过渡环4外侧空隙注入速凝填充材料，以使过渡环4与隧道洞壁进行良好的密实贴合，将过渡环4与隧道洞壁进行固定，提高过渡环4的安装稳定性，使过渡环4具有足够的强度来阻止管片6的轴向位移。

优化的，所述支撑结构还包括锚杆405，所述锚杆经所述通孔插入隧道洞壁。为了使过渡环4的加固效果更好，在注入充填材料12之前，还可以从过渡环4上的通孔402向隧道洞壁打入锚杆405，打入锚杆405的数量可根据实际需要来确定。

更优化的，所述过渡环4上垂直所述过渡环4轴向设有插口，所述插口位于所述通孔之间，所述插口用于插入挡板。在过渡环4上的插口403插入挡板404，直至挡板404抵紧隧道洞壁，固定挡板404，挡板404用于阻挡充填材料12，当充填材料12从通孔402向过渡环4外侧注入挡板404之间的空隙，挡板404可防止充填材料12从过渡环4上的其他通孔402流出，此外，挡板404从插口403插入直抵隧道洞壁，也对过渡环4在洞壁上具有一定的固定作用。

进一步的，所述插口403沿隧道轴向交错布置。优选插口403至少设有两个，沿隧道轴向交错布置，且挡板404沿隧道轴向交错布置，对充填材料12的阻挡效果更好。

本实施例提供另一种支撑结构的实施方式，所述支撑结构包括支撑件和支撑座，所述支撑件用于支撑所述环片401，所述支撑座用于支撑所述支撑件。支撑件可以是支撑杆、支撑柱、支撑块或者支撑板等，支撑件可以设置有多个，支撑件一端或一面支撑顶紧在管片上，另一端或者另一面支撑在支撑座上，支撑座用于给支撑件提供支撑力以使支撑件具有足够的支撑强度，并保持稳定支撑。

本实施例还提供的一种隧道掘进机，包括掘进机本体和撑紧盾2，所述掘进机本体上连接有推进油缸3，所述撑紧盾2设于所述推进油缸3的后方，用于撑紧隧道以给所述推进油缸3提供反推力，所述撑紧盾2的外侧设有过渡环4，所述过渡环4用于轴向支撑拼装在隧道洞壁上的管片6以平衡管片6的轴向受力。

本实施例提供的隧道掘进机，包括掘进机本体和撑紧盾2，掘进机本体上连接有推进油缸3，撑紧盾2用于支撑推进油缸3并承受推进油缸3的反推力，在地质条件一般或者较好的隧道施工过程中，隧道洞壁在不拼装管片6进行衬砌时仍具备良好的安全稳定性的条件下，撑紧盾2直接撑紧在隧道两侧的洞壁上，依靠撑紧盾2与洞壁围岩11之间的摩擦力，以承受推进油缸3的反推力和扭矩。撑紧盾2为推进油缸3提供支撑，使该掘进机在不需对隧道洞壁拼装管片6的条件下，也能实现正常的掘进和步进，降低了施工工作量，从而可大大提高施工效率，极大地节省了施工成本，具有良好的经济效益；另外，该隧道掘进机可在传统的隧道掘进机上进行改进，增加撑紧盾2，可改变了传统掘进机对管片支撑的依赖，扩大了设备的适应范围。并且，设置有过渡环4，在有管片6和无管片6施工的过渡段，过渡环4的环片401在支撑结构的支撑下可对管片6进行支撑，以平衡管片6在轴向上的受力，使管片6受力均衡，从而能够保持稳定。

优选的，该隧道掘进机还包括支撑环1，支撑环1可拆卸设置在撑紧盾2的前侧，支撑环1用于支撑推进油缸3，撑紧盾2用于支撑支撑环1以平衡推进油缸3的反推力。所述支撑环1包括有至少两块支撑片，所述支撑片拼装成环形结构。本实施例支撑环1与所述撑紧盾2可拆卸连接，优选采用法兰与螺栓对支撑环1与撑紧盾2进行可拆卸的固定连接，便于支撑环1与撑紧盾2的运输、拆卸、安装和维护。支撑片优选采用钢材质的弧形支撑片，多块支撑片拼装成圆环形结构。各支撑片可由掘进机本体现有的管片拼装机5进行拼装成环，支撑片之间采用螺栓或其它连接装置进行可拆卸固定连接，便于支撑环1的运输、拆卸、安装和维护。

其中，所述支撑环1外径与洞壁上的管片6外径相等，所述支撑环1内径与洞壁上管片6内径相等。支撑环1内、外径分别设计成与拼装管片6的内、外径相等，有利于支撑环1对推进油缸3进行支撑。并且，在隧道施工中，围岩较差的施工段需要对洞壁拼装管片6进行衬砌，而在围岩较好的地段时，采用本实施例提供的隧道掘进机，不需要拼装管片6衬砌隧道洞壁，因此，在围岩较好的施工段与围岩较差的施工段的过渡段，支撑环1内、外径分别设计成与拼装管片6的内、外径相等，可使支撑环1与隧道洞壁上已拼装的管片6具有很好的过渡连接作用。

更优选的，所述支撑环1的轴向宽度大于等于一环管片6的宽度。具体的，支撑环1的轴向宽度大于等于整数倍一环管片6的宽度，支撑环1具有一定的宽度，是为了具备较强的支撑能力，能够更好地承受推进油缸3的反推力。如图4所示，支撑环1宽度的计算方法为：

L＝m+n

其中，L—支撑环宽度；

m—隧道洞壁上已拼装管片6前端面到掘进机本体的盾尾7后端的距离，或推进油缸3回缩后推进油缸3支撑的端面到掘进机本体的盾尾7后端的距离；

n—调整宽度。

本实施例对撑紧盾进行进一步说明，所述撑紧盾2包括撑靴201、撑紧油缸202和护盾203，所述撑靴201与所述撑紧油缸202设于所述护盾203内部，所述撑紧油缸202用于驱动所述撑靴201伸出所述护盾203并撑紧在洞壁上。

撑紧盾2安装完毕后，撑紧盾2内部具有足够的物料运输空间，能够允许管片吊机8吊装着管片6或者支撑片通过，或其允许其它管片运输装置将管片6或支撑片运输至拼装机抓取区域。护盾203为整体固定连接的钢结构，撑靴201在撑紧油缸202推动下可伸出护盾203，并撑紧在隧道两侧的洞壁上，依靠撑靴201与洞壁围岩11之间的摩擦力，来平衡由支撑环1传递到撑紧盾2上的推进油缸3的反推力和扭矩。撑靴201与洞壁接触位置还可以设置有稳定器，便于控制撑靴201的移动方向，使撑靴201在洞壁上撑紧更稳，而不会发生晃动。当推进油缸3完成一个掘进循坏后，推进油缸3回缩，撑紧油缸3回缩带动撑靴201离开洞壁，然后将该隧道掘进机向前移动一环管片的宽度，撑紧油缸202驱动撑靴201伸出撑紧洞壁，推进油缸3伸出顶紧在支撑环1的前端面，继续下一掘进循环。

优选的，至少设置有两个所述撑紧油缸202，每一所述撑紧油缸202上均连接有撑靴201，所述撑紧油缸202沿隧道轴向布置。设置多个撑紧油缸202和撑靴201，撑紧在洞壁上，为了使撑紧盾2与洞壁之间具有足够大的摩擦力，以平衡推进油缸3的反推力和扭矩。更优选的，所述撑紧油缸202与所述撑靴201铰接，便于撑紧油缸202带动撑靴201进行伸缩运动。

具体的，所述护盾203上设有铰接座204，所述撑靴201与所述铰接座204铰接。铰接座204设置在护盾203下部两侧，铰接座204与撑靴201铰接，撑靴201在撑紧油缸202推动下可沿铰接座204转动从而伸出护盾203。

为了使该隧道掘进机移动更加方便，本实施例提供的隧道掘进机，还包括有移动机构，所述移动机构与所述撑紧盾2连接，用于使所述撑紧盾2向前移动。

本实施例还提供另一种实施方式，该隧道掘进机包括有拖拉油缸9，拖拉油缸9的两端分别连接在前方掘进机本体的盾体上和支撑环1上，当推进油缸3完成一个掘进循环时，推进油缸3回缩，拖拉油缸9随后回缩，从而拉动支撑环1和撑紧盾2一同回缩向前移动。拖拉油缸9结构简单，操作方便快捷，占用的空间小。为了更好地配合移动机构移动支撑环1与撑紧盾2，掘进机本体的拼装机5的托梁10从支撑环1与撑紧盾2的中部穿过，且使支撑环1与撑紧盾2可在托梁10的轨道上滑动，从而使支撑环1与撑紧盾2在移动机构的作用下移动更加容易。

如图8至图10所示，该隧道掘进机从有管片6到无管片6的过渡段的施工过程为：

拼装过渡环4。由管片小车运输过渡环环片401到掘进机本体的后配套系统的前端，由管片吊机8将过渡环4的环片401抓取并输送到管片拼装区域的喂片机13上，再由喂片机13逐块运输给拼装机5并由拼装机5拼装成环。

加固过渡环4。当过渡环4拼装完成后，在第一环过渡环4环片401被推出盾尾7后，随即对过渡环4进行加固，具体可采用如下加固措施：检查过渡环4环片401与管片6之间的纵向螺栓紧固情况，确保其紧固；在过渡环4上的插口403内插入挡板404直至挡板404抵紧隧道洞壁，并固定挡板404；从过渡环4的通孔402往隧道壁面打入锚杆405，锚杆405打入数量根据需要选择，必要时向所有通孔402打入锚杆405；通过过渡环4上的通孔402，向过渡环4外壁与隧道之间的间隙注入填充材料12，并对挡板404间的空隙进行初始封挡，当充填材料12完全填充密实后，并对过渡环4的通孔402的孔口进行临时封堵，避免填充材料12回流。

安装支撑环1和撑紧盾2。按照支撑环1→撑紧盾2的顺序安装，紧固支撑环1各支撑片之间的螺栓或其他连接装置，以及紧固支撑环与撑紧盾之间的连接螺栓或其他连接装置，并且使撑紧盾2后方与已拼装的过渡环4之间留出一定调整间隙n，n的大小根据实际情况来确定。此步骤中，可以同时安装好移动机构。

进行隧道掘进机的无管片推进。将隧道掘进机的各个部件及电气管线安装完毕后，将管片拼装机5退回到托梁10最前端并锁定，喂片机13临时存放在后配套系统的拖车上或运出洞外；启动撑紧油缸202推动撑靴201伸出护盾203并撑紧在洞壁上，缓慢升高撑紧力直至达到设计指标；推进油缸3伸出直至其末端抵紧在支撑环1的端面；启动刀盘及其他系统，缓慢提高推进油缸3压力直至预期掘进参数，隧道掘进机开始进行无管片推进。

该隧道掘进机在进行无管片施工的过程中，其推进-换步流程为：推进油缸3伸出并支撑在支撑环1上；隧道掘进机前进开挖隧道；完成一个掘进循环的开挖距离后，停机，推进油缸3回缩；撑紧盾2的撑紧油缸202回缩带动撑靴201缩回，使撑靴201与洞壁脱离接触；拖拉油缸9回缩，拖动支撑环1及与之固定连接的撑紧盾2前进一个掘进循环距离；撑紧盾2的撑紧油缸202再次驱动撑靴201撑紧在洞壁上，推进油缸3伸出并顶紧在支撑环1端面，开始下一个掘进循环。

如图11至图14所示，该隧道掘进机从无管片6到有管片6的过渡段的施工过程为：

拼装过渡环4。推进油缸3推动支撑环1往盾尾后部移动大于一环管片宽度的距离，然后推进油缸3回缩，回缩后的推进油缸3末端与撑紧盾2端面之间的距离L大于整数倍隧道管片的宽度；

拆卸撑紧环1，拼装过渡环4。分块拆卸支撑环1及拖拉油缸9；并使用管片拼装机5拼装过渡环4环片401，如需连续拼装多环过渡环4，应逐环拼装，随后推进油缸3将过渡环4往后顶推直至抵紧在撑紧盾2端面；撑紧盾2的撑靴201撑紧洞壁，隧道掘进机进行掘进。

加固过渡环4。加固流程同前述，在加固的过渡环4环数达到要求后，停止拼装过渡环4，并改为拼装管片6，对管片6外壁与隧道洞壁之间进行填充以加强拼装的管片6，可优选采用速凝填充材料进行充填。

拆卸撑紧盾2。在隧道管片6拼装长度达到能够承载推进油缸3的反推力后，可拆卸撑紧盾2，最终隧道掘进机进行有管片推进。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种过渡环，所述过渡环用于轴向支撑拼装在隧道上的管片以平衡管片的轴向受力，其特征在于，所述过渡环包括有环片和支撑结构，所述环片用于支撑所述管片，所述支撑结构用于支撑所述环片。

2.根据权利要求1所述的过渡环，其特征在于，所述支撑结构包括充填材料，所述环片上垂直于所述过渡环的轴向设有通孔，所述充填材料经所述通孔注入并充填在所述管片与隧道洞壁之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的过渡环，其特征在于，所述支撑结构还包括锚杆，所述锚杆经所述通孔插入隧道洞壁。

4.根据权利要求2所述的过渡环，其特征在于，所述过渡环上垂直所述过渡环轴向设有插口，所述插口位于所述通孔之间，所述插口用于插入挡板。

5.根据权利要求4所述的过渡环，其特征在于，所述插口沿隧道轴向交错布置。

6.根据权利要求1所述的过渡环，其特征在于，所述支撑结构包括支撑件和支撑座，所述支撑件用于支撑所述环片，所述支撑座用于支撑所述支撑件。