CN212177170U - 一种敞开式tbm钢管片及与钢管片适配的撑靴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种敞开式TBM钢管片及与钢管片适配的撑靴，解决了现有技术中软岩或破碎围岩地层时TBM的掘进效率低的问题。本实用新型包括箱式钢管片和镂空钢管片，箱式钢管片和镂空钢管片通过轴向法兰板拼装成闭式环。所述箱式钢管片位于闭式环的上部和下部，镂空钢管片位于箱式钢管片之间，即位于左部和右部。本实用新型提出了一种特殊设计的钢管片及撑靴，当敞开式TBM在掘进过程中突遇软岩或破碎围岩时，通过拼装该特殊设计的钢管片并配合使用该特殊设计的撑靴，可有效应对撑靴无法撑紧洞壁从而无法为TBM掘进提供推进支反力的问题，保证敞开式TBM连续、高效掘进。

Description

一种敞开式TBM钢管片及与钢管片适配的撑靴

技术领域

本实用新型涉及掘进机技术领域，特别是指一种敞开式TBM钢管片及与钢管片适配的撑靴。

背景技术

敞开式TBM因为施工工序简单、掘进速度快，被广泛应用于地质条件较好的山岭隧道施工。敞开式TBM依靠撑靴撑紧围岩为刀盘和主机提供推进支反力，所以，撑靴能否撑紧围岩直接决定了敞开式TBM能否顺利向前推进。当敞开式TBM掘进过程中突遇软岩或破碎围岩时，撑靴无法撑紧围岩，也就无法为TBM掘进提供推进支反力。而申请号为201911374463.3的一种敞开式TBM的装配式支护钢管片结构及其与喷锚联合的支护方法的专利中公开的管片结构为半敞开式管片，遇到软岩或破碎围岩时仍需要停机，通过人工向围岩喷射或模筑混凝土加工，待围岩强度提升后再进行掘进施工，大大影响了敞开式TBM的掘进效率。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种敞开式TBM钢管片及与钢管片适配的撑靴，解决了现有技术中软岩或破碎围岩地层时TBM的掘进效率低的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种敞开式TBM钢管片，包括箱式钢管片和镂空钢管片，箱式钢管片和镂空钢管片通过轴向法兰板拼装成闭式环。

所述箱式钢管片位于闭式环的上部和下部，镂空钢管片位于箱式钢管片之间，即位于左部和右部。

所述箱式钢管片包括若干个相连接的箱式管片节，箱式管片节的外圆弧面上设有轴向开槽，箱式管片节的内圆弧面上设有注浆通孔。

所述镂空钢管片包括若干个相连接的弧形框式管片节，弧形框式管片节的宽度与箱式管片节的宽度相同。

一种撑靴，包括与上述的钢管片适配的靴板。

所述靴板的外弧面的中部设有环形开槽，靴板的径向端面的中部设有横向开槽，横向开槽与环形开槽形成相通的十字开槽。

所述靴板的环形开槽将靴板的外弧面分为均等的左顶撑部和右顶撑部。

相邻两个钢管片通过连接件相连接，连接件的宽度小于所述环形开槽的槽宽；连接件的高度小于所述环形开槽的槽深；所述左顶撑部的宽度和右顶撑部宽度小于镂空钢管片的镂空宽度。

所述轴向法兰板的厚度小于横向开槽的槽宽；轴向法兰板的高度小于横向开槽的槽深。

本实用新型提出了一种特殊设计的钢管片及撑靴，当敞开式TBM在掘进过程中突遇软岩或破碎围岩时，通过拼装该特殊设计的钢管片并配合使用该特殊设计的撑靴，可有效应对撑靴无法撑紧洞壁从而无法为TBM掘进提供推进支反力的问题，保证敞开式TBM连续、高效掘进。钢管片的镂空设计与靴板的十字开槽设计，可使撑靴穿过钢管片直接撑紧在隧洞壁上，且不与钢管片发生干涉，使撑靴的使用更加灵活有效，为TBM的掘进提供有力支撑，提高了在软岩或破碎围岩层施工的施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型钢管片整体结构示意图。

图2为本实用新型箱式钢管片结构示意图。

图3为与实施例1钢管片配合的撑靴侧视结构示意图。

图4为与实施例1钢管片配合的撑靴主视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，如图1、2所示，一种敞开式TBM钢管片，包括箱式钢管片1和镂空钢管片2，箱式钢管片1为箱式钢结构焊接的管片，镂空钢管片2为钢板和型钢焊接成的镂空的管片，箱式钢管片1和镂空钢管片2通过轴向法兰板5拼装成闭式环。相邻两个钢管片（沿隧洞轴向相邻的两环钢管片）通过连接件4相连接，连接件4可采用螺栓连接的法兰板，完成钢管片的逐环拼接。所述箱式钢管片1位于闭式环的上部和下部，镂空钢管片2位于箱式钢管片1之间，即位于闭式环的左右两侧，箱式钢管片与掘进机上的辅助推进油缸相对应，用于承受辅助推进油缸的推力，镂空钢管片与掘进机的撑靴结构相对应，一方面用于支撑重型钢管片，另一方面便于撑靴穿过镂空钢管片与隧洞壁直接接触。由于此时TBM向前推进的支反力由钢管片提供，撑靴的撑紧力仅用于为主梁后部提供支撑力，撑靴与围岩的接触比压较小。

进一步，所述箱式钢管片1包括若干个相连接的箱式管片节1-1，箱式管片节1-1的弧度采用相同弧度。箱式管片节1-1的外圆弧面上设有轴向开槽1-2，轴向开槽一方面用于容纳掉落的破碎围岩，防止掉落伤人，另一方面为收敛围岩提供收敛空间。箱式管片节1-1的内圆弧面上设有注浆通孔1-3，通过注浆通孔向箱式钢管片与隧洞壁之间注浆进行加固。优选地，所述镂空钢管片2包括若干个相连接的弧形框式管片节2-1，弧形框式管片节2-1的宽度与箱式管片节1-1的宽度相同，保证钢管片整体厚度一致，弧形框式管片节的镂空处可采用直接喷浆的方式对相应位置处的隧洞壁进行喷浆加固。

实施例2：如图3、4所示，一种撑靴，包括与上述的钢管片适配的靴板3，靴板3能穿过镂空钢管片直接撑紧在隧洞壁上，为TBM的主梁提供支撑力。

进一步，所述靴板3的外弧面的中部设有环形开槽3-1，靴板3的径向端面的中部设有横向开槽3-2，横向开槽3-2与环形开槽3-1形成相通的十字开槽。十字开槽的设置可使靴板很好避开钢管片上的连接件和轴向法兰板，使靴板能直接撑紧在隧洞壁上，且不受钢管片限制。

进一步，所述靴板3的环形开槽3-1将靴板3的外弧面分为均等的左顶撑部3-3和右顶撑部3-4，即左顶撑部3-3和右顶撑部3-4宽度相同。相邻两个钢管片通过连接件4相连接，连接件4的宽度S1小于所述环形开槽3-1的槽宽S2，并留有一定余量；连接件4的高度d1小于所述环形开槽3-1的槽深d2，并留有一定余量；所述左顶撑部3-3的宽度和右顶撑部3-4宽度S4小于镂空钢管片2的镂空宽度S3，并留有一定余量。所述轴向法兰板5的厚度S5小于横向开槽3-2的槽宽S6，并留有一定余量；轴向法兰板5的高度d3小于横向开槽3-2的槽深d4，并留有一定余量。上述设计保证撑靴能够顺利撑紧洞壁并且不和钢管片干涉。

此外，虽然山岭隧道施工前都会进行地质勘探，但由于地质勘探往往是分段取样，而且有些隧道因为埋深较大，根本无法钻芯取样，所以我们一般无法做到对地质情况有非常准确的掌握。敞开式TBM由于掘进速度快，所以地质条件比较好山岭隧道都会优先采用敞开式TBM进行隧道的开挖。但是，由于地质条件的不确定性，敞开式TBM掘进施工中一旦遇到软岩或破碎围岩，就需要采用本发明所提出的钢管片及撑靴，才能保证敞开式TBM的连续、高效掘进。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种敞开式TBM钢管片，其特征在于：包括箱式钢管片（1）和镂空钢管片（2），箱式钢管片（1）和镂空钢管片（2）通过轴向法兰板（5）拼装成闭式环。

2.根据权利要求1所述的敞开式TBM钢管片，其特征在于：所述箱式钢管片（1）位于闭式环的上部和下部，镂空钢管片（2）位于箱式钢管片（1）之间。

3.根据权利要求1或2所述的敞开式TBM钢管片，其特征在于：所述箱式钢管片（1）包括若干个相连接的箱式管片节（1-1），箱式管片节（1-1）的外圆弧面上设有轴向开槽（1-2），箱式管片节（1-1）的内圆弧面上设有注浆通孔（1-3）。

4.根据权利要求3所述的敞开式TBM钢管片，其特征在于：所述镂空钢管片（2）包括若干个相连接的弧形框式管片节（2-1），弧形框式管片节（2-1）的宽度与箱式管片节（1-1）的宽度相同。

5.一种撑靴，其特征在于：包括与权利要求4所述的钢管片适配的靴板（3）。

6.根据权利要求5所述的撑靴，其特征在于：所述靴板（3）的外弧面的中部设有环形开槽（3-1），靴板（3）的径向端面的中部设有横向开槽（3-2），横向开槽（3-2）与环形开槽（3-1）形成相通的十字开槽。

7.根据权利要求5所述的撑靴，其特征在于：所述靴板（3）的环形开槽（3-1）将靴板（3）的外弧面分为均等的左顶撑部（3-3）和右顶撑部（3-4）。

8.根据权利要求7所述的撑靴，其特征在于：相邻两个钢管片通过连接件（4）相连接，连接件（4）的宽度小于所述环形开槽（3-1）的槽宽；连接件（4）的高度小于所述环形开槽（3-1）的槽深；所述左顶撑部（3-3）的宽度和右顶撑部（3-4）宽度小于镂空钢管片（2）的镂空宽度。

9.根据权利要求7所述的撑靴，其特征在于：所述轴向法兰板（5）的厚度小于横向开槽（3-2）的槽宽；轴向法兰板（5）的高度小于横向开槽（3-2）的槽深。

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