[发明专利]一种可适应软弱围岩的敞开式TBM

说明书

本发明公开了一种可适应软弱围岩的敞开式TBM，主梁支撑推进系统包括鞍架、撑靴和推进油缸，还包括：设于鞍架底部的底部支撑组件；设于撑靴和鞍架之间，以及设于撑靴和底部支撑组件之间的伸缩套筒；还包括用以和撑靴相抵、并提供推进反力的拱架组件；当在硬岩工况下工作时，撑靴撑紧洞壁，推进油缸伸出以实现掘进；当在软岩工况下工作时，撑靴不向洞壁施加撑紧力，撑靴和拱架组件贴合，利用伸缩套筒防止撑靴偏转，底部支撑组件撑紧洞壁，推进油缸伸出以实现掘进。上述敞开式TBM，能够在硬岩工况和软岩工况下工作，克服了对软弱围岩敏感的弊端，为敞开式TBM在软弱围岩和断层破碎带等不良地质条件下工作提供了有利地支持。

技术领域

本发明涉及隧道设备技术领域，特别涉及一种可适应软弱围岩的敞开式TBM。

背景技术

在现代化隧道建设中，敞开式TBM(全断面隧道掘进机)作为一种先进的施工设备，相对于钻爆法等施工方法而言，具有快速、优质、经济、安全、环保的突出优点，因而在长距离隧道施工取得广泛的应用。敞开式TBM主要适用于岩石整体较完整，有较好自稳性的硬岩地层(50－200MPa)。但对于软弱围岩条件，敞开式TBM太过敏感而不能应用,当采取有效支护手段并经论证，也可适用于软岩隧道，但掘进速度应予以限制。国内外敞开式TBM失败案例的主要原因是撑靴不能提供足够的撑紧力来承受推进反力，从而无法适应软岩和断层破碎带。

因此，如何提供一种适用于软弱围岩敞开式TBM是目前需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可适应软弱围岩的敞开式TBM，能够在硬岩工况和软岩工况下工作，克服了现有技术中的敞开式TBM对软弱围岩敏感的弊端，为敞开式TBM在软弱围岩和断层破碎带等不良地质条件下工作提供了有利地支持。

为实现上述目的，本发明提供一种可适应软弱围岩的敞开式TBM，包括主梁支撑推进系统和用以撑紧洞壁的后支腿，所述主梁支撑推进系统包括：位于主梁两侧的鞍架、位于任一所述鞍架的外侧用以撑紧洞壁的撑靴、与所述主梁相连用以带动所述鞍架和所述撑靴两者沿所述主梁移动的推进油缸，所述主梁支撑推进系统还包括：

设于所述鞍架底部的底部支撑组件；

设于所述撑靴和所述鞍架之间，以及设于所述撑靴和所述底部支撑组件之间的伸缩套筒；

还包括用以和所述撑靴相抵、并提供推进反力的拱架组件；

当在硬岩工况下工作时，所述撑靴撑紧洞壁，所述后支腿收回，所述推进油缸伸出以实现掘进；

当在软岩工况下工作时，所述撑靴和洞壁接触，所述撑靴不向洞壁施加撑紧力，所述撑靴和所述拱架组件贴合，利用所述伸缩套筒防止所述撑靴偏转，所述底部支撑组件撑紧洞壁，所述后支腿收回，所述推进油缸伸出以实现掘进。

可选地，所述拱架组件包括多个呈环状的钢拱架，位于前端的所述钢拱架用以和所述撑靴贴合，且全部所述钢拱架沿同一轴线间隔设置，还包括连接任意相邻的两个所述钢拱架的横向支撑部。

可选地，所述撑靴的受载位置沿着所述钢拱架的轴线方向投射于所述钢拱架的范围之内设有所述横向支撑部。

可选地，位于不同的两个所述钢拱架之间的多个所述横向支撑部一一共线。

可选地，所述横向支撑部和所述钢拱架之间为可拆卸连接。

可选地，所述底部支撑组件包括：

与所述鞍架相连的鞍架底部支撑件；

位于所述鞍架的正下方、用以撑紧洞壁的支腿；

连接于所述鞍架底部支撑件和所述支腿两者之间的活塞缸。

可选地，所述支腿通过两个所述活塞缸连接于所述鞍架底部支撑件，且两个所述活塞缸分布于所述支腿的前后两侧。