CN217999591U - 用于tbm的隧道清渣装置及tbm - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及全断面掘进设备领域，特别是涉及到了一种用于TBM的隧道清渣装置及TBM。用于TBM的隧道清渣装置包括用于沿前后方向布置在TBM主梁或设备桥上的轨道，轨道上设有移动装置，移动装置上设有机械臂，机械臂的远离所述移动装置的一端安装有积渣破碎装置，该用于TBM的隧道清渣装置还包括碎渣清理装置，碎渣清理装置包括吸渣机构，所述吸渣机构具有吸渣口，所述吸渣口布置在所述积渣破碎装置附近，可抽吸积渣破碎装置破碎出的碎渣。与人工破碎积渣的方式相比，本实用新型采用机械化碎渣，清出的隧道洞壁将更加容易控制形状，从而解决了TBM施工过程中清理隧道固结积渣所存在的劳动强度大、清渣效率低及清渣后隧道洞壁表面平整度差的问题。

Description

用于TBM的隧道清渣装置及TBM

技术领域

本实用新型涉及全断面掘进设备领域，特别是涉及到了一种用于TBM的隧道清渣装置及TBM。

背景技术

授权公告号为CN215979391U、授权公告日为2022年3月8日的中国专利公开了一种TBM清渣系统及其清渣机构。所述清渣机构包括用于安装在TBM主梁上的行走轨道、与所述行走轨道配合行走小车以及行走驱动装置，其中行走小车上设有机械臂，在机械臂的远离行走小车的一端设有挖斗，TBM掘进时，通过机械臂带动挖斗来对隧道底的积渣进行清理。

另外，申请公布号为CN110359923A、申请公布日为2019年10月22日的中国专利申请公开了一种敞开式TBM底部清渣系统。该敞开式TBM底部清渣系统包括传动装置和除渣装置，其中传动装置安装在TBM主梁上，除渣装置包括安装在所述传动装置上的旋转梁和分别设于旋转梁两端的岩块清除装置和细渣清除装置，岩块清除装置采用的是铲斗，细渣清除装置采用的是抽渣斗，抽渣斗连接有吸气泵，为类似于吸尘器的结构。

上述两种清渣系统在面对TBM掘进过程中由于岩爆、顶部坍塌掉块等现象而产生的浮渣时，具有较好的清理效果。然而，在一些地层中含有丰富的地下水时，在水的作用下，积渣会固化在开挖后的隧道洞壁上，当地质条件较差，例如围岩破碎或富含大量的地下水时，往往采用文献《全断面岩石隧道掘进机(TBM)施工超前处置技术综述与思考》、《地铁隧道施工中复杂地质超前注浆加固施工技术》提到的方案，通过超前注浆预先填充围岩裂隙，实现对破碎地层加固，提高围岩的稳定性和抗渗性，为TBM掘进创造条件，但该举措可能造成注浆的浆液通过岩石缝隙流到主机后边，在开挖后的隧道底部与石渣混合、固化。上述固化后的积渣往往较为坚硬，而现有的清渣系统尚无法对固化的积渣进行清理，目前均需要采用人工破碎后，再由清渣系统清除，不仅劳动强度大、安全性差，而且施工效率低，另外，人工破碎固化积渣后，隧道洞壁表面平整度较差，还会影响后续的支护质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于TBM的隧道清渣装置，以解决TBM施工过程中清理隧道固结积渣所存在的劳动强度大、清渣效率低及清渣后隧道洞壁表面平整度差的问题。

同时，本实用新型的目的还在于提供使用了上述用于TBM的隧道清渣装置的TBM。

为了解决上述问题，本实用新型的用于TBM的隧道积渣清理装置采用以下技术方案：用于TBM的隧道清渣装置，包括用于沿前后方向布置在TBM主梁或设备桥上的轨道，所述轨道上设有移动装置，所述移动装置上设有机械臂，所述机械臂的远离所述移动装置的一端安装有积渣破碎装置，该用于TBM的隧道清渣装置还包括碎渣清理装置，所述碎渣清理装置包括吸渣机构，所述吸渣机构具有吸渣口，所述吸渣口布置在所述积渣破碎装置附近，可抽吸积渣破碎装置破碎出的碎渣。

有益效果：本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置通过改进现有技术，将现有清渣装置机械臂末端的清渣部件替代为了积渣破碎装置和碎渣清理装置，并且所述碎渣清理装置包括了吸渣机构，吸渣机构的吸渣口布置在了所述积渣破碎装置附近，可抽吸积渣破碎装置破碎出的碎渣。因此，清渣过程中，可通过所述积渣破碎装置对固化的积渣进行破碎，并同步的通过吸渣机构进行抽吸清理，与人工破碎积渣的方式相比，采用机械化碎渣，施工人员的劳动强度将大大降低，并且清出的隧道洞壁将更加容易控制形状，从而解决了TBM施工过程中清理隧道固结积渣所存在的劳动强度大、清渣效率低及清渣后隧道洞壁表面平整度差的问题。

更进一步地，所述积渣破碎装置包括机械式破碎部分。机械式的破碎部分技术成熟，有着更高的破碎效率并且易于控制。

更进一步地，所述机械式破碎部分为铣挖刀盘。铣挖刀盘基于“铣挖”的工作原理，能够对积渣进行更好的、更细(破碎出的碎渣粒径更小)的破碎，可便于吸渣机构吸出；另外，铣挖刀盘也更加容易保证作业后形成的隧道洞壁的平整。

更进一步地，所述铣挖刀盘与机械臂铰接，并与机械臂之间设有用于驱使其绕铰接轴线摆动的俯仰驱动装置，所述铰接轴线与铣挖刀盘的轴线平行。俯仰驱动装置及相关结构的设置可以实现铣挖刀盘的往复“扫铣”，针对一些较难铣削的积渣，可带来更好的破碎效果。

更进一步地，所述积渣破碎装置包括射流破碎部分，所述射流破碎部分包括可破碎积渣的高压喷头，所述高压喷头设于所述机械臂上或者积渣破碎装置上。高压喷头一方面可以协助机械式破碎部分进行积渣破碎，另一方面还可以起到降尘的作用。

更进一步地，所述吸渣机构包括抽吸罩，所述抽吸罩固定安装在所述机械臂或者积渣破碎装置上。抽吸罩能够起到增大抽吸范围的作用，保证吸渣机构的清渣效果。

更进一步地，所述吸渣机构还包括碎渣存储装置，所述碎渣存储装置与所述抽吸罩之间通过管道连接。碎渣存储装置可以实现碎渣的暂时存储，避免由于管道长度导致的，机械臂在主梁底部沿隧道轴线移动的距离受限。

更进一步地，所述机械臂为可带动所述积渣破碎装置对隧道底及隧道侧壁的积渣进行清理的折臂。折臂结构有着更多的自由度，更有助于积渣破碎装置充分发挥其碎渣功效。

本实用新型的TBM采用以下技术方案：一种TBM，包括刀盘、盾体、主梁、设备桥以及出渣皮带机，所述主梁或设备桥上设有清渣装置，所述清渣装置包括用于沿前后方向布置在TBM主梁或设备桥上的轨道，所述轨道上设有移动装置，所述移动装置上设有机械臂，所述机械臂的远离所述移动装置的一端安装有积渣破碎装置，所述清渣装置还包括碎渣清理装置，所述碎渣清理装置包括吸渣机构，所述吸渣机构具有吸渣口，所述吸渣口布置在所述积渣破碎装置附近，可抽吸积渣破碎装置破碎出的碎渣。

有益效果：本实用新型的TBM通过改进其清渣装置，将现有清渣装置机械臂末端的清渣部件替代为了积渣破碎装置和碎渣清理装置，并且所述碎渣清理装置包括了吸渣机构，吸渣机构的吸渣口布置在了所述积渣破碎装置附近，可抽吸积渣破碎装置破碎出的碎渣。因此，清渣过程中，可通过所述积渣破碎装置对固化的积渣进行破碎，并同步的通过吸渣机构进行抽吸清理，与人工破碎积渣的方式相比，采用机械化碎渣，施工人员的劳动强度将大大降低，并且清出的隧道洞壁将更加容易控制形状，从而解决了TBM施工过程中清理隧道固结积渣所存在的劳动强度大、清渣效率低及清渣后隧道洞壁表面平整度差的问题。

更进一步地，所述积渣破碎装置包括机械式破碎部分。机械式的破碎部分技术成熟，有着更高的破碎效率并且易于控制。

更进一步地，所述机械式破碎部分为铣挖刀盘。铣挖刀盘基于“铣挖”的工作原理，能够对积渣进行更好的、更细(破碎出的碎渣粒径更小)的破碎，可便于吸渣机构吸出；另外，铣挖刀盘也更加容易保证作业后形成的隧道洞壁的平整。

更进一步地，所述铣挖刀盘与机械臂铰接，并与机械臂之间设有用于驱使其绕铰接轴线摆动的俯仰驱动装置，所述铰接轴线与铣挖刀盘的轴线平行。俯仰驱动装置及相关结构的设置可以实现铣挖刀盘的往复“扫铣”，针对一些较难铣削的积渣，可带来更好的破碎效果。

更进一步地，所述积渣破碎装置包括射流破碎部分，所述射流破碎部分包括可破碎积渣的高压喷头，所述高压喷头设于所述机械臂上或者积渣破碎装置。高压喷头一方面可以协助机械式破碎部分进行积渣破碎，另一方面还可以起到降尘的作用。

更进一步地，所述吸渣机构包括抽吸罩，所述抽吸罩固定安装在所述机械臂或者积渣破碎装置上。抽吸罩能够起到增大抽吸范围的作用，保证吸渣机构的清渣效果。

更进一步地，所述吸渣机构还包括碎渣存储装置，所述碎渣存储装置与所述抽吸罩之间通过管道连接。碎渣存储装置可以实现碎渣的暂时存储，避免由于管道长度导致的，机械臂在主梁底部沿隧道轴线移动的距离受限。

更进一步地，所述机械臂为可带动所述积渣破碎装置对隧道底及隧道侧壁的积渣进行清理的折臂。折臂结构有着更多的自由度，更有助于积渣破碎装置充分发挥其碎渣功效。

更进一步地，所述吸渣机构的排渣口通向所述出渣皮带机。吸渣机构的排渣口直接通向出渣皮带机后，将可借助清渣皮带机直接将收集的碎渣运出，从而可避免对碎渣的二次转运，进一步提高施工效率。

附图说明

图1是本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例1的使用状态示意图，也是本实用新型的TBM的结构示意图；

图2是本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例1的另一使用状态示意图；

图3是本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例1的主视；

图4是图3的A向视图。

图中：101、轨道；102、移动装置；103、机械臂；104、积渣破碎装置；105、碎渣清理装置；106、TBM主梁；107、出渣皮带机；108、刀盘；109、盾体；200、清渣装置；31、第一臂；32、第二臂；33、第一油缸；34、第二油缸；41、机械式破碎部分；411、驱动箱；412、铣挖盘；42、射流破碎部分；43、俯仰驱动装置；51、抽吸罩；52、管道。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型，即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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，可能出现的术语如“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实际的关系或者顺序。而且，术语如“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……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例1：

如图1-4所示，该用于TBM的隧道清渣装置的实施例1包括轨道101、移动装置102、机械臂103、积渣破碎装置104以及碎渣清理装置105。

轨道101用于沿前后方向布置在TBM主梁106上或者设备桥上，移动装置102安装在轨道101上，可沿轨道101往复运动，机械臂103可绕竖直轴线转动的安装在移动装置102上，具体采用的是折臂结构，包括了第一臂31、第二臂32、第一油缸33、第二油缸34。上述轨道101、移动装置102以及机械臂103的结构均为现有技术(如授权公告号为CN215979391U、授权公告日为2022年3月8日的中国专利公开了相关结构)，此处不予赘述。

积渣破碎装置104包括了机械式破碎部分41和射流破碎部分42。机械式破碎部分41在本实施例中具体采用的是铣挖刀盘，铣挖刀盘包括驱动箱411和铣挖盘412，其通过驱动箱411与机械臂103的末端相连，具体连接结构为铰接结构，铰接轴的轴线与铣挖盘412的轴线互相平行，机械臂103与铣挖刀盘之间设置了俯仰驱动装置43，在本实施例中，俯仰驱动装置43具体采用的是俯仰驱动油缸，通过俯仰驱动油缸可驱使铣挖刀盘绕其与机械臂103连接处的铰接轴线摆动，实现对相应位置处的反复铣挖。射流破碎部分42包括高压喷头，高压喷头被布置在铣挖刀盘的径向一侧处，用以辅助铣挖刀盘进行积渣破碎，也可以在施工过程中起到降尘的作用，保持隧道内的环境相对洁净。此处需要特别说明的是，虽然说明书图中未显示，本领域技术人员应当能够理解，高压喷头配置有压力泵以及液体箱。

碎渣清理装置105包括了吸渣机构，吸渣机构包括抽吸罩51和管道52，抽吸罩51被固定在了积渣破碎装置104上，可从更大的范围内抽吸被积渣破碎装置104破碎出的碎渣，如图3、4所示，抽吸罩51被设在了铣挖刀盘的上方，在工作过程中，除了能够抽吸碎渣外，还能够起到除尘的作用。管道52的一端与抽吸罩51连接，另一端在使用时可连接于TBM的出渣装置，例如将真空装置布置在主梁内，通过管路与吸渣口连接，直接将渣排放在TBM主梁106中出渣皮带机107上，此时无需积渣暂存装置。

虽然附图中未显示抽吸泵、风机等抽吸动力装置，但是本领域的技术人员应当知晓，管道52上连接了上述动力装置。管道52为软管，在本实施例中具体为波纹管。当然，在其它实施例中，管道52还可为橡胶管道，或者像机械臂一样由多个刚性的管节连接而成，此处的连接既可以是软连接，也可以是铰接。另外，在本实施例中，吸渣机构还包括了碎渣存储装置(图中未示出)，碎渣存储装置具体采用的是储渣箱，其工作原理类似于吸尘器的收尘盒，可用于暂存抽吸的碎渣，避免管路对机械臂轴向移动的限制，实现机械臂在主梁底部的轴向移动范围的最大化。

在使用该用于TBM的隧道清渣装置进行隧道积渣清理时，面对隧道底或者隧道洞壁其它位置固结的积渣，可通过机械臂103带动积渣破碎装置104首先对其进行破碎处理，在本实施例中，即通过铣挖刀盘对其进行铣削破碎，铣挖刀盘具有能够对积渣研磨的作用，可以将其破碎成较小的渣块，同时可以得到较为平整的隧道洞壁。固结的积渣在被积渣破碎装置104处理的同时，碎渣清理装置105可将破碎后的积渣进行实时清理，在本实施例中，即通过吸渣机构对碎渣进行抽吸集中，被抽吸的碎渣可通过管道直接被输送至TBM的出渣装置(出渣皮带机)，也可以通过碎渣存储装置进行暂存，定期集中处理。当然，在一些时候，积渣破碎装置和碎渣清理装置还可不必同时工作，例如仅需对隧道底部的浮渣进行处理时，仅开启碎渣清理装置即可。

本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例2：

在本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例1中，所述积渣破碎装置的机械式破碎部分采用的是铣挖刀盘。在本实施例中，机械式破碎部分采用的是液压锤，其同样可以起到破碎固结积渣的作用，而且有着更高的破碎效率，此时若碎得的碎渣块粒径较大，可采用液压锤通过二次破碎的方式使其能够被抽吸。

本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例3：

在本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例1中，所述积渣破碎装置同时包含了机械式破碎部分和射流破碎部分。在本实施例中，仅采用了机械式破碎部分，该部分单独同样能够满足破碎积渣的需求。

本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例4：

在本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例1中，所述积渣破碎装置同时采用了机械式破碎部分加射流破碎部分的结构形式。在本实施例中，积渣破碎装置为激光破碎装置。

本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例5：

在本实用新型的用于TBM的隧道清渣装置的实施例1中，碎渣清理装置直接被设在了积渣破碎装置上。在本实施例中，碎渣清理装置具有独立的支撑臂，该支撑臂能够随机械臂同步运动，使碎渣清理装置能够保持在积渣破碎装置附近。

本实用新型的TBM的实施例1：

如图1所示，该TBM包括刀盘108、盾体109、TBM主梁106、设备桥以及出渣皮带机107，TBM主梁106上(其它实施例中还可以是设备桥上)设置有清渣装置200，所述清渣装置200即为本实用新型的清渣装置，此处不予赘述。

Claims (10)

1.用于TBM的隧道清渣装置，包括用于沿前后方向布置在TBM主梁(106)或设备桥上的轨道(101)，所述轨道(101)上设有移动装置(102)，所述移动装置(102)上设有机械臂(103)，其特征在于，所述机械臂(103)的远离所述移动装置(102)的一端安装有积渣破碎装置(104)，该用于TBM的隧道清渣装置还包括碎渣清理装置(105)，所述碎渣清理装置(105)包括吸渣机构，所述吸渣机构具有吸渣口，所述吸渣口布置在所述积渣破碎装置(104)附近，可抽吸积渣破碎装置(104)破碎出的碎渣。

2.根据权利要求1所述的用于TBM的隧道清渣装置，其特征在于，所述积渣破碎装置(104)包括机械式破碎部分(41)。

3.根据权利要求2所述的用于TBM的隧道清渣装置，其特征在于，所述机械式破碎部分(41)为铣挖刀盘。

4.根据权利要求3所述的用于TBM的隧道清渣装置，其特征在于，所述铣挖刀盘与机械臂(103)铰接，并与机械臂(103)之间设有用于驱使其绕铰接轴线摆动的俯仰驱动装置(43)，所述铰接轴线与铣挖刀盘的轴线平行。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于TBM的隧道清渣装置，其特征在于，所述积渣破碎装置(104)包括射流破碎部分(42)，所述射流破碎部分(42)包括可破碎积渣的高压喷头，所述高压喷头设于所述机械臂(103)上或者积渣破碎装置(104)上。

6.根据权利要求1-4任一项所述的用于TBM的隧道清渣装置，其特征在于，所述吸渣机构包括抽吸罩(51)，所述抽吸罩(51)固定安装在所述机械臂(103)或者积渣破碎装置(104)上。

7.根据权利要求6所述的用于TBM的隧道清渣装置，其特征在于，所述吸渣机构还包括碎渣存储装置，所述碎渣存储装置与所述抽吸罩(51)之间通过管道(52)连接。

8.根据权利要求1-4任一项所述的用于TBM的隧道清渣装置，其特征在于，所述机械臂(103)为可带动所述积渣破碎装置(104)对隧道底及隧道侧壁的积渣进行清理的折臂。

9.一种TBM，包括刀盘(108)、盾体(109)、TBM主梁(106)、设备桥以及出渣装置，所述主梁或设备桥上设有清渣装置(200)，其特征在于，所述清渣装置(200)为权利要求1-8任一项所述的用于TBM的隧道清渣装置。

10.根据权利要求9所述的TBM，其特征在于，所述吸渣机构的排渣口通向所述出渣装置。

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