【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及tbm设备，特别是涉及一种组合式仰拱、高性能敞开式tbm及掘进方法。
技术介绍
1、tbm是英语tunnel boring machine(隧洞掘进机)的简称，是一种目前国际上最先进的隧洞施工机械。它依靠机械的强大推力和剪切力破碎岩石，使隧洞掘进、出碴、衬砌、灌浆、采用激光导向等工序平行作业，实现一次成洞。tbm法对围岩扰动小，开挖面平整圆顺，超欠挖少，可以有效降低地质灾害发生风险，实现连续快速作业。
2、我国tbm机型以敞开式为主，主要原因是采用敞开式tbm施工的隧道支护结构为初期支护与二次衬砌相结合，综合成本较低，并且可直接监测围岩变形情况，及时进行处治，风险把控性高；其次为双护盾tbm，多数应用于山西引水工程、青岛地铁等，主要受建设环境、地质条件和综合成洞速度的影响；单护盾tbm应用最少。
3、然而，敞开式tbm施工存在无法紧跟开挖面进行支护的缺陷，对于不良地质如果不及时进行支护，对施工安全有很大的风险，基于此，急需一种新型的方案来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种组合式仰拱、高性能敞开式tbm及掘进方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高施工的安全性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种组合式仰拱，包括：上分块和下分块；所述下分块用于和支护管片在tbm前端段对隧道内壁进行支护以形成一个环形的支护结构。
4、优选的，所述下分块为弧形板片，所述
5、优选的，所述下分块包括混凝土内芯和钢壳，所述混凝土内芯由浇筑于所述钢壳内的混凝土制成。
6、本专利技术还提供了一种高性能敞开式tbm，包括主体和驱动系统，所述驱动系统包括与所述主体连接的撑靴掘进系统和辅助掘进系统；所述撑靴掘进系统被构造为以隧道内壁提供支撑反力驱动所述主体掘进以及姿态调整；所述高性能敞开式tbm前端段的隧道内壁能够用下分块和支护管片进行支护形成一个环形的支护结构，所述辅助掘进系统被构造为以所述下分块提供支撑反力驱动所述主体掘进以及姿态调整。
7、优选的，所述辅助掘进系统包括辅推油缸、垂直调向支腿和水平调向油缸，所述辅推油缸的缸体与所述主体连接，所述辅推油缸的活塞朝向所述下分块的前端面设置；
8、所述垂直调向支腿的底部设置有支撑体，所述支撑体的底部为与所述下分块顶面相匹配的弧形结构，所述垂直调向支腿能够带动所述支撑体下降至抵于所述下分块顶面，所述垂直调向支腿与所述支撑体能够沿着第一水平方向相对移动地设置，所述第一水平方向垂直于隧道的延伸方向，所述水平调向油缸的缸体和活塞分别和所述垂直调向支腿以及所述支撑体连接以驱动所述垂直调向支腿带动所述主体沿着所述第一水平方向相对于所述支撑体移动。
9、优选的，所述垂直调向支腿设置有两组，两组所述垂直调向支腿沿着所述第一水平方向依次设置，所述水平调向油缸也对应设置有两组，一组所述水平调向油缸对应设置于一组所述垂直调向支腿上。
10、优选的，所述撑靴掘进系统包括撑靴以及连接所述撑靴和所述主体的姿态调向油缸。
11、优选的，所述主体包括设置于前端段的钢管片拼装机，所述钢管片拼装机利用所述下分块和支护管片在tbm前端段对所述隧道实时进行支护。
12、本专利技术还提供了一种利用如上所述的高性能敞开式tbm进行掘进的方法，包括以下两种模式：
13、当地质好时采用模式一：采用撑靴掘进系统以隧道内壁提供支撑反力驱动主体掘进以及姿态调整；
14、当地质不良时采用模式二：掘进过程中，实时对tbm前端段的隧道壁进行支护，支护时采用钢管片和仰拱的下分块组成环形支撑结构，并采用辅助掘进系统以所述下分块提供支撑反力驱动所述主体掘进以及姿态调整。
15、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
16、本专利技术将原仰拱进行拆分，拆分成两块，分为上分块和下分块，下分块尺寸可满足tbm前端底部运输空间要求，这样就可以在tbm前端段对隧道内壁进行支护以形成一个环形的支护结构，及时对隧道进行支护，防止地质较差的地段在未进行支护前发生坍塌，另外，下分块既可为tbm提供掘进反力，还可为环形的支护结构提供基座，实现了及时跟进开挖面支护技术，而上分块按照常规拼装进度即可。
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1.一种组合式仰拱，其特征在于：包括：上分块和下分块；所述下分块用于和支护管片在TBM前端段对隧道内壁进行支护以形成一个环形的支护结构。
2.根据权利要求1所述的组合式仰拱，其特征在于：所述下分块为弧形板片，所述上分块为弓形柱，所述上分块的曲面用于和所述下分块的内表面贴合以形成一个完整的仰拱。
3.根据权利要求1所述的组合式仰拱，其特征在于：所述下分块包括混凝土内芯和钢壳，所述混凝土内芯由浇筑于所述钢壳内的混凝土制成。
4.一种高性能敞开式TBM，其特征在于：包括主体和驱动系统，所述驱动系统包括与所述主体连接的撑靴掘进系统和辅助掘进系统；所述撑靴掘进系统被构造为以隧道内壁提供支撑反力驱动所述主体掘进以及姿态调整；所述高性能敞开式TBM前端段的隧道内壁能够用下分块和支护管片进行支护形成一个环形的支护结构，所述辅助掘进系统被构造为以所述下分块提供支撑反力驱动所述主体掘进以及姿态调整。
5.根据权利要求4所述的高性能敞开式TBM，其特征在于：所述辅助掘进系统包括辅推油缸、垂直调向支腿和水平调向油缸，所述辅推油缸的缸体与所述主体连接，所述辅
6.根据权利要求5所述的高性能敞开式TBM，其特征在于：所述垂直调向支腿设置有两组，两组所述垂直调向支腿沿着所述第一水平方向依次设置，所述水平调向油缸也对应设置有两组，一组所述水平调向油缸对应设置于一组所述垂直调向支腿上。
7.根据权利要求5所述的高性能敞开式TBM，其特征在于：所述撑靴掘进系统包括撑靴以及连接所述撑靴和所述主体的姿态调向油缸。
8.根据权利要求5所述的高性能敞开式TBM，其特征在于：所述主体包括设置于前端段的钢管片拼装机，所述钢管片拼装机利用所述下分块和支护管片在TBM前端段对所述隧道实时进行支护。
9.一种利用权利要求4～8任意一项所述的高性能敞开式TBM进行掘进的方法，其特征在于：包括以下两种模式：
...【技术特征摘要】
1.一种组合式仰拱，其特征在于：包括：上分块和下分块；所述下分块用于和支护管片在tbm前端段对隧道内壁进行支护以形成一个环形的支护结构。
2.根据权利要求1所述的组合式仰拱，其特征在于：所述下分块为弧形板片，所述上分块为弓形柱，所述上分块的曲面用于和所述下分块的内表面贴合以形成一个完整的仰拱。
3.根据权利要求1所述的组合式仰拱，其特征在于：所述下分块包括混凝土内芯和钢壳，所述混凝土内芯由浇筑于所述钢壳内的混凝土制成。
4.一种高性能敞开式tbm，其特征在于：包括主体和驱动系统，所述驱动系统包括与所述主体连接的撑靴掘进系统和辅助掘进系统；所述撑靴掘进系统被构造为以隧道内壁提供支撑反力驱动所述主体掘进以及姿态调整；所述高性能敞开式tbm前端段的隧道内壁能够用下分块和支护管片进行支护形成一个环形的支护结构，所述辅助掘进系统被构造为以所述下分块提供支撑反力驱动所述主体掘进以及姿态调整。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄增财，李刚，殷胜光，李鸿哲，马建雷，麦才飞，程兴旺，马艺夫，
申请(专利权)人：中交路桥建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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