單護(hù)盾tbm平面滑行步進(jìn)裝置及其步進(jìn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)及施工領(lǐng)域，具體為一種單護(hù)盾TBM平面滑行步進(jìn)裝置及其步進(jìn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]TBM (Tunnel Boring Machine)，中文名稱，全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)、支護(hù)、出渣等施工工序并行連續(xù)作業(yè)，是機(jī)、電、液、光、氣等系統(tǒng)集成的工廠化流水線隧道施工裝備，具有掘進(jìn)速度快、利于環(huán)保、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鉆爆法難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜地理地貌深埋長隧洞的施工，在中國水利、水電、交通、礦山、市政等隧道工程中應(yīng)用正在迅猛增長。
[0003]在施工過程中，TBM組裝完畢后都需要向前步進(jìn)到始發(fā)掌子面才能開始掘進(jìn)，另外前一段隧道掘進(jìn)貫通后也需步進(jìn)轉(zhuǎn)移下一隧道段掘進(jìn)，這都需要步進(jìn)裝置來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)步進(jìn)采用一種滾動(dòng)式步進(jìn)裝置，對大直徑TBM而言，由于重量過大，有限的滾動(dòng)軌道難以支撐實(shí)現(xiàn)步進(jìn)，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝成本高；現(xiàn)有技術(shù)中，對于大直徑TBM步進(jìn)的方法就是，步進(jìn)隧道段需要開挖并用混凝土澆筑弧形座板，TBM在弧形座板上推進(jìn)滑行，該方法開挖和回填量大、成本高、工期長；步進(jìn)方法就是，利用支撐件實(shí)現(xiàn)換步功能，步進(jìn)隧道需要開挖并用混凝土澆筑導(dǎo)向槽，借助步進(jìn)座板安裝導(dǎo)向輪，以此實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移到下一隧道段掘進(jìn)，該方法同樣需要開挖和回填、導(dǎo)向單一、成本高、工期長。
[0004]因此，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，施工成本低廉，施工工期短，且TBM步進(jìn)快速，并且調(diào)向靈活的步進(jìn)裝置及其步進(jìn)方法，已經(jīng)是一個(gè)值得研宄的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，施工成本低廉，施工工期短，且TBM步進(jìn)快速，并且調(diào)向靈活的單護(hù)盾TBM平面滑行步進(jìn)裝置及其步進(jìn)方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種單護(hù)盾TBM平面滑行步進(jìn)裝置，包括設(shè)置在混凝土底板6上的座板1、防盾體扭轉(zhuǎn)卡塊3及與TBM盾體連接的舉升機(jī)構(gòu)2 ;所述舉升機(jī)構(gòu)2設(shè)置于座板I左右兩側(cè)且與盾體焊接連接；所述座板上放置有TBM刀盤與盾體，同時(shí)與盾體內(nèi)的推進(jìn)液壓缸4活動(dòng)連接；
所述座板I包括兩塊對稱安裝的平板101和一塊推進(jìn)液壓缸底座102 ;所述的平板101與推進(jìn)液壓缸底座102之間采用螺栓連接；所述的兩塊對稱平板101上面分別固定有兩塊平行的凸起耐磨鋼板1001 ；
所述舉升機(jī)構(gòu)2包括上托架201、下托架202以及設(shè)于上托架201與下托架202之間的舉升液壓缸204、回拉液壓缸205和導(dǎo)向柱203 ;所述上托架201位于座板I兩側(cè)，分別對稱與TBM盾體前部5左右兩側(cè)焊接連接；所述的舉升液壓缸204放置在下托架202上的舉升液壓缸固定環(huán)2021內(nèi)，其活塞桿與上托架201螺栓連接；所述的回拉液壓缸205與托架201和下托架202之間分別采用銷耳連接； 所述的推進(jìn)液壓缸4為TBM自設(shè)四個(gè)液壓缸，安裝在TBM盾體底部，其中間兩個(gè)推進(jìn)液壓缸4的推進(jìn)液壓缸靴板401嵌裝于推進(jìn)液壓缸底座102上的兩組推進(jìn)液壓缸靴板嵌裝固定卡塊103內(nèi)；
所述防盾體扭轉(zhuǎn)卡塊3分別對稱焊接在TBM盾體兩側(cè)，位于上托架201與座板I中間。
[0007]所述的單護(hù)盾TBM平面滑行步進(jìn)裝置的步進(jìn)方法，包括以下步驟:
步進(jìn)裝置的安裝
1)TBM組裝前，確定刀盤、盾體安裝區(qū)域，主要是盾體中線的確定，在此區(qū)域的混凝土底板6上安裝座板I ;
2)將TBM刀盤、盾體放置在座板I上，先放置中盾；
3)在距座板外邊緣水平50mm的盾體上劃線，將防盾體扭轉(zhuǎn)卡塊3焊接到盾體上；
4)確定舉升機(jī)構(gòu)2的放置位置，再分別按由下到上的順序放置下托架202、舉升液壓缸204和導(dǎo)向柱206 ；
5)在盾體上劃線，確定上托架201的焊接安裝位置，焊接完畢后，將舉升液壓缸204和回拉液壓缸205安裝在上托架201和下托架202之間；
6)液壓管路連接；
7)將推進(jìn)液壓缸4的活塞桿伸出至推進(jìn)液壓缸底座102，將推進(jìn)液壓缸靴板401嵌裝在推進(jìn)液壓缸靴板嵌裝卡塊103內(nèi)，使推進(jìn)液壓缸靴板401可在推進(jìn)液壓缸靴板嵌裝卡塊103的卡槽內(nèi)上下移動(dòng)；
步進(jìn)方法
1)收縮所述舉升液壓缸204和回拉液壓缸205，使下托架202提起，與地面脫離有一定間隙；
2)液壓動(dòng)力站為四根推進(jìn)液壓缸4加壓，推動(dòng)TBM在座板I上與兩塊平行的凸起耐磨鋼板1001摩擦前移，此時(shí)，舉升液壓缸204、回拉液壓缸205以及上托架201和下托架202隨TBM —起前移；
3)當(dāng)推進(jìn)液壓缸4推進(jìn)達(dá)到一個(gè)行程后，舉升液壓缸204和回拉液壓缸205加壓，使其活塞桿伸出，下托架202下移，接觸地面，將TBM盾體前部5與座板I分離，并產(chǎn)生一定間隙；此時(shí)，四根推進(jìn)液壓缸4的中間兩根推進(jìn)液壓缸的推進(jìn)液壓缸靴板401在推進(jìn)液壓缸底座102上的推進(jìn)液壓缸靴板嵌裝卡塊103內(nèi)上移。
[0008]4)步進(jìn)裝置所使用的中間兩根推進(jìn)液壓缸4收縮，帶動(dòng)座板I前行，完成換步；
5 )當(dāng)推進(jìn)液壓缸4收縮達(dá)到一個(gè)行程后，步進(jìn)裝置的舉升液壓缸204和回拉液壓缸205泄壓，使其活塞收縮，將TBM盾體前部5的重量壓在座板I上，進(jìn)入下一個(gè)步進(jìn)推進(jìn)循環(huán)。
[0009]積極有益效果:本發(fā)明設(shè)置了座板以及上托架和下托架，利用TBM自設(shè)的推進(jìn)液壓缸，在推進(jìn)液壓缸的作用下，帶動(dòng)TBM向前步進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步進(jìn)可靠快速，利用TBM盾體與步進(jìn)裝置座板兩側(cè)的凸起耐磨鋼板，在推進(jìn)液壓缸作用下，TBM盾體摩擦向前步進(jìn)實(shí)現(xiàn)TBM步進(jìn)前移；本步進(jìn)裝置不用導(dǎo)輪和導(dǎo)向槽實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向功能，節(jié)約了 TBM步進(jìn)成本?；凇耙簤翰睢痹恚?，通過調(diào)節(jié)TBM自設(shè)4根推進(jìn)液壓缸的外側(cè)兩根的液壓壓力差，從而達(dá)到調(diào)節(jié)活塞桿行程的效果，進(jìn)而調(diào)節(jié)步進(jìn)裝置座板前移方向，實(shí)現(xiàn)調(diào)向功能，且導(dǎo)向靈活，可在隧道斷面中線變化的情況下自由調(diào)向步進(jìn)。實(shí)際應(yīng)用證明，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)TBM通過轉(zhuǎn)彎半徑為50米的隧道；本發(fā)明操作方式有兩種:本地控制操作和無線操作，即，通過TBM本地控制盒按鈕操作步進(jìn)和手持式遙控器按鈕操作；本發(fā)明設(shè)置了防盾體扭轉(zhuǎn)卡塊，實(shí)現(xiàn)了在TBM步進(jìn)過程中，盾體因振動(dòng)而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象；本步進(jìn)裝置作業(yè)環(huán)境為混凝土平整底板，無需施作導(dǎo)向槽、預(yù)埋鋼軌等；本發(fā)明步進(jìn)裝置拆卸方便、技術(shù)可靠、步進(jìn)速度快，能在較短工期內(nèi)完成長距離步進(jìn)；本發(fā)明適用于單護(hù)盾TBM步進(jìn)，特別適用于重量大的大直徑單護(hù)盾TBM步進(jìn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的后視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的底板側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明的底板俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明的底板主視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明的舉升機(jī)構(gòu)主視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為本發(fā)明的舉升機(jī)構(gòu)側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為本發(fā)明的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中為:座板1、平板101、凸起耐磨鋼板1001、推進(jìn)液壓缸底座102、推進(jìn)液壓缸靴板嵌裝固定卡塊103、舉升機(jī)構(gòu)2、上托架201、下托架202、舉升液壓缸固定環(huán)2021、導(dǎo)向柱203、舉升液壓缸204、回拉液壓缸205、防盾體扭轉(zhuǎn)卡塊3、推進(jìn)液壓缸4、推進(jìn)液壓缸靴板401、TBM盾體前部5、混凝土底板6。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
如圖1、圖2所示，一種單護(hù)盾TBM平面滑行步進(jìn)裝置，包括設(shè)置在混凝土底板6上的座板1、防盾體扭轉(zhuǎn)卡塊3及與TBM盾體連接的舉升機(jī)構(gòu)2 ;所述舉升機(jī)構(gòu)2設(shè)置于座板I左右兩側(cè)且與盾體焊接連接；所述座板上放置有TBM刀盤與盾體，同時(shí)與盾體內(nèi)的推進(jìn)液壓缸4活動(dòng)連接；
如圖3、圖4、圖5、圖6所示，所述座板I包括兩塊對稱安裝的平板101和一塊推進(jìn)液壓缸底座102 ;所述的平板101與推進(jìn)液壓缸底座102之間采用螺栓連接；所述的兩塊對稱平板101上面分別固定有兩塊平行的凸起耐磨鋼板1001，以此支撐刀盤、盾體的重量及滑移；當(dāng)TBM前部重量坐落在底板上時(shí)，推進(jìn)液壓缸底座提供推進(jìn)反力。
[0012]如圖7、圖8、圖9所示，所述舉升機(jī)構(gòu)2包括上托架201、下托架202以及設(shè)于上托架201與下托架202之間的舉升液壓缸204、回拉液壓缸205和導(dǎo)向柱203 ;所述上托架201位于座板I兩側(cè)，分別對稱與TBM盾體前部5左右兩側(cè)焊接連接；所述的舉升液壓缸204放置在下托架202上的舉升液壓缸固定環(huán)2021內(nèi)，其活塞桿與上托架201螺栓連接；所述的回拉液壓缸205與托架201和下托架202之間分別采用銷耳連接；
所述的推進(jìn)液壓缸4為TBM自設(shè)四個(gè)液壓缸，安裝在TBM盾體底部，其中間兩個(gè)推進(jìn)液壓缸4的推進(jìn)液壓缸靴板401嵌裝于推進(jìn)液壓缸底座102上的兩組推進(jìn)液壓缸靴板嵌裝固定卡塊103內(nèi)，利用其伸縮實(shí)現(xiàn)TBM刀盤、盾體以及座板的前移。
[0013]所述防盾體扭轉(zhuǎn)卡塊3分別對稱焊接在TBM盾體兩側(cè)，位于上托架201與座板I中間。
[0014]所述的單護(hù)盾TBM平面滑行步進(jìn)裝置的步進(jìn)方法，包括以下步驟:
步進(jìn)裝置的安裝
1)TBM組裝前，確定刀盤、盾體安裝區(qū)域，主要是盾體中線的確定，在此區(qū)域的混凝土底板6上安裝座板I ;
2)將TBM刀盤、盾體放置在座板I上，先放置中盾；
3)在距座板外邊緣水平50mm的盾體上劃線，將防盾體扭轉(zhuǎn)卡塊3焊接到盾體上；
4)確定舉升機(jī)構(gòu)2的放置位置，再分別按由下到上的順序放置下托架202、舉升液壓缸204和導(dǎo)向柱206 ；
5)在盾體上劃線，確定上托架201的焊接安裝位置，焊接完畢后，將舉升液壓缸204和回拉液壓缸205安裝在上托架201和下托架202之間；
6)液壓管路連接；
7)將推進(jìn)液壓缸4的活塞桿伸出至推進(jìn)液壓缸底座102，將推進(jìn)液壓缸靴板401嵌裝在推進(jìn)液壓缸靴板嵌裝卡塊103