一种具有多重掘进模式及隧道支护方式的混合式TBM制造技术

本实用新型专利技术公开一种具有多重掘进模式及隧道支护方式的混合式TBM，包括刀盘，以及与刀盘连接的驱动系统，支撑驱动系统与刀盘的前盾、前盾连接保压人仓系统及中盾、安装在中盾内部的推进系统、与中盾相连的主梁、安装在前盾上的稳定器、安装在前盾上的前盾摆动缸与安装在中盾上的与中盾摆动缸、与主梁连的后配套皮带机；土压平衡模式与盾构敞开式还包括与刀盘相连的中心回转接头，连接于前盾的螺旋输送机、与中盾通过铰接油缸与尾盾铰接；安装在主梁上的管片拼装机。本实用新型专利技术具有很强的地质适应性，尤其适用于市政地下工程软、硬、复杂地层施工，同时整机造价低廉，模式转换简单、对配套施工干扰小、控制方便，满足施工灵活支护方式使用需求。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于盾构及TBM工程
，具体为一种混合式TBM隧道施工工程装备，具体为一种既适用于软土、软岩、硬岩等单一地层，同时适用于软硬交替地层、复合过渡地层，并具有双重掘进模式、多重出渣方式、灵活支护方式的隧道工程施工装备。
技术介绍
在具有世界地质博物馆之称的中国，地层工程、水文地质复杂，对于许多地下市政工程，施工区间以一种地质为主，同时存在其它过渡地层及复杂地 层的地质。盾构法施工因具有对周围环境影响小、施工速度快、工程质量优良、施工安全环保、地质适应性广等优点，成为城市地下工程建设中首选施工方式。盾构机的地质适应性、整机性能是盾构隧道施工成败的关键。地下市政工程盾构及TBM应用技术大致可以分为三种地层，以上海、郑州等为主要代表的软弱地层；以北京、广州、成都等为代表的沙层、砂卵石及风化岩等软硬不均地层；以重庆、大连、青岛等为代表的砂岩、板岩、花岗岩等硬岩地层。EPB盾构在软岩地质中施工优势明显，造价低廉，但设备对于超强硬岩地质需要特殊设计。TBM在地质单一的硬岩地层中掘进效率占居优势，但设备总长过长，工筹难度大，造价昂贵、应用于市政地下工程优势难以充分发挥。TBM通用缺点为遇到不良地质或软、硬岩交替地层，施工难度及风险急剧增大。具有多重开挖模式、出渣方式及灵活支护模式功能的复合式TBM是今后地下市政工程施工装备发展方向。针对国内市政地下工程地质中可能存在软岩、硬岩、过渡复合地层工程地质工况，并能够根据具体特定地层选用合适的支护方式的隧道施工装备，具有越来越广泛的应用前景。传统的只具有相对单一地层适应性及单一洞壁支护方式的EPB盾构及TBM已不能满足复杂地层现代施工要求。提供一种既能在软弱地层或围岩较差地层中掘进又兼具有硬岩掘进机功能，特别是适用于市政地下工程项目的隧道施工装备，在地层地质变化时转换掘进模式及支护模式，使一台设备具有更广泛的地质适应性，并具有灵活的支护模式，同时配套施工干扰小，能有效降低工程风险，是隧道掘进机设计及施工中的一大难题，也是制约隧道掘进机使用范围的重要原因。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本技术公开一种既能适用于软土、软岩、硬岩等相对单一地层，同时兼具有适用于软硬交替地层、复合过渡地层，具体为淤泥、粘土、砂土、沙砾、风化岩、硬岩以及复合过渡地层的混合式TBM隧道施工装备。本技术可以根据不同地层地质情况及施工隧道支护要求可以采用土压平衡模式、盾构敞开模式、TBM模式三种模式施工；同时可根据地层及施工要求采用两种出渣方式螺旋输送机出渣和主机皮带机出渣方式；并可根据实际情况采取两种洞壁支护方式管片衬砌支护方式及灵活的后期支护方式。设备具有很强的地质适应性，尤其适用于市政地下工程软、硬、复合地层施工，同时整机造价低廉，对配套施工干扰小、控制方便，设备造价低廉、经济实用，满足灵活支护施工功能需求。本技术的目的是这样实现的所述的具有多重掘进模式的混合式TBM，包括刀盘1，以及与刀盘I连接的驱动系统4，支撑驱动系统4与刀盘I的前盾2、前盾2连接保压人仓系统5及中盾6、安装在中盾6内部的推进系统7、与中盾6相连的主梁44、安装在前盾2上的的稳定器3、安装在前盾2上的前盾摆动缸31与安装在中盾6上的与中盾摆动缸15、与主梁44连的后 配套皮带机13 ;土压平衡模式与盾构敞开式还包括与刀盘I相连的中心回转接头18，安装在主梁44上的管片拼装机10 ;TBM模式还包括与布置在刀盘上的刮渣斗16及刀盘I背部的溜渣板17、连接在驱动系统4上的溜槽21、撑靴系统47，支撑环48、主机皮带机一段22、主机皮带机二段28。所述的前盾2的前盾壳体30左上部与右上部布置有稳定器3，右下部与左下部设置有两组前盾摆动缸31 ;与前盾2的前盾壳体30连接的隔板上设置有超前注浆口、螺旋机前闸门32、膨润土口 34、平行与隧道中轴线方向的超前钻机预留口 35、喷水口 36、泡沫口37、工业空气口 38、土压传感器39、可拆解的前盾搅拌棒33，前盾搅拌棒33上加焊条网状耐磨焊条；所述的中盾6的中盾壳体40内布置有推进油缸41，在推进油缸41的连接处间设置有超前注浆管42，以及位于左下方与右下方的两组共计四个的中盾摆动缸15，尾盾8为可拆解筒体结构，壳体外设置膨润土注入系统；所述的TBM模式下前盾2、中盾6、及尾盾8的盾构体内的主梁44为铰接浮动，主梁44设计形式及强度满足管片拼装机10行程及拼装管片I及TBM撑靴系统47行程要求；主梁44上部布置有主梁连接杆46，下部布置有主梁油缸45 ;管片拼装机10及撑靴系统47与主梁44间为滑道51支撑；撑靴系统47与主梁44间布置有微调弹簧52 ;撑靴系统47中的撑靴外设置有撑靴伸缩套53并连接有靴板50及撑靴油缸49，靴板50与撑靴油缸49间为球铰连接；撑靴系统47与主梁44间为滑动柔性连接，靴板50与洞壁间为柔性过渡支撑。积极有益效果本技术所述的混合式TBM，是以传统的土压平衡盾构为基础，吸取了硬岩掘进机(TBM)的原理及优点的一种隧道掘进机，适应于软土、硬岩、及软硬交替地层，具体为淤、粘、粉、砂、卵砾、硬岩地层的隧道施工工程机械。在软弱地层掘进时对控制掌子面稳定，地表沉降和保证施工安全时十分有利；在硬岩地层中对施工灵活性特别有利。混合式TBM可根据地层地质情况、埋深情况、隧道支护要求采用土压平衡式、盾构敞开式、TBM模式施工，并在需要的情况下进行模式转换施工，尤其适用于市政地下工程，能同时适用于软土、软岩、硬岩、过渡地层及交替地的地下工程施工设备。本技术解决了设备同时在软土、软岩、过渡复合地层、硬岩地层中地质适应性及隧道洞壁支护灵活性施工需求。设备既具有硬岩快速掘进功能，又具有开挖面平衡功能；不但具有管片拼装衬砌支护功能，而且又可以实现洞壁灵活支护的功能、出渣方式可以采用螺旋输送机出渣方式，也可以采用主机皮带机出渣方式。使土压平衡盾构技术与TBM相互渗透、相互融合，拓展了设备的地质适应范围，使单台隧道掘进设备具有更广泛的地质适应性，适用于国内绝大多数市政地下工程施工。附图说明图I是本技术土压平衡模式及盾构敞开模式主机结构示意图；图2是本技术的TBM掘进模式主机结构示意图；图3是本技术TBM模式或盾构敞开模式下出渣模式结构示意图；图4本技术TBM模式刀盘结构示意图；图5是本技术前盾结构示意图；图6是本技术中盾结构结构示意图；图7为图I中A-A向剖面示意图；图8为图2中B-B向剖面结构示意图；图9为本技术掘进模式向TBM转换前洞壁支护方式结构示意图；图10为本技术掘进模式向TBM转换后洞壁支护方式结构示意图；图11为本技术TBM掘进模式转换为土压平衡模式或盾构敞开式支护方式的结构示意图；图中为刀盘I、如盾2、稳定器3、驱动系统4、保压人仓系统5、中盾6、推进系统7、尾盾8、超前钻机9、管片拼装机10、管片11、螺旋输送机12、后配套皮带机13、铰接油缸14、中盾摆动缸15、刮渣斗16、溜渣板17、中心回转接头18、切口耐磨层19、刀盘钢结构20、溜槽21、主机皮带机一段22、橡胶板防尘23、链条防尘24、喷水降尘25、防尘护罩26、主机皮带机伸缩油缸27、主机皮带机二段28、皮带张紧油缸2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多重掘进模式及隧道支护方式的混合式TBM，其特征在于包括刀盘(1)，以及与刀盘(I)连接的驱动系统(4)，支撑驱动系统(4)与刀盘(I)的前盾(2)、前盾(2)连接保压人仓系统(5)及中盾(6)、安装在中盾(6)内部的推进系统(7)、与中盾(6)相连的主梁(44)、安装在前盾(2)上的稳定器(3)、安装在前盾(2)上的前盾摆动缸(31)与安装在中盾(6)上的与中盾摆动缸(15)、与主梁(44)连的后配套皮带机(13) ;土压平衡模式与盾构敞开式还包括与刀盘(I)相连的中心回转接头(18)，连接于前盾(2)的螺旋输送机(12)、与中盾(6)通过铰接油缸(14)与尾盾(8)铰接；安装在主梁(44)上的管片拼装机(10);TBM模式还包括与布置在刀盘(I)上的刮渣斗(16)及刀盘(I)背部的溜渣板(17)、连接在驱动系统(4)上的溜槽(21)、撑靴系统(47)，支撑环(48)、控制主机皮带机一段(22)后退的主机皮带机伸缩油缸(27)、主机皮带机二段(28)及皮带张紧油缸(29)、橡胶板防尘(23)、链条防尘(24)、喷水降尘(25)，防尘护罩(26)，位于中盾(6)部位的超前钻机(9)。2.根据权利要求I所述的一种具有多重掘进模式及隧道支护方式的混合式TBM，其特征在于前盾(2)的前盾壳体(30)左上部与右上部布置有稳定器(3)，右下部与左下部设置有两组前盾摆动缸(31);与前盾(2)的前盾壳体(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建斌，张宁川，赵华，卓兴建，袁文征，贺飞，
申请(专利权)人：中铁隧道装备制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：