[发明专利]用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护

说明书

本发明涉及一种用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护，包括固定侧拱架(1)、移动侧拱架(2)、拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)、受力平台(6)、方形格栅(7)、纵向弹簧组(8)、气囊(9)和电控排气装置(11)。其中，拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)均布置在固定侧拱架(1)内部的受力平台(6)，钢柱(4)贯穿于拱架内置弹簧(3)，拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)固定连接于受力平台(6)；气囊(9)内侧表面布置有电控排气装置(11)，电控排气装置(11)与固定侧拱架(1)内的应力检测装置(5)相连，根据应力值来控制排气量。

技术领域

本发明涉及一种山岭隧道岩石掘进机的新型初期支护，具体涉及一种用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护。

背景技术

随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，交通领域对山岭隧道的需求越来越大，传统的矿山法与新奥法所具有的工期长、安全性低和震动噪音大等缺点限制了山岭隧道的快速发展，也就抑制了交通领域的革新。TBM(全断面隧道掘进机)施工速度快，工期短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显，在打造全国立体交通网络等方面发挥了越来越大的作用。但目前来看，TBM绝大部分用于硬岩隧道的开挖，而在山岭隧道这种大变形岩层中应用很少，山岭隧道开挖后围岩变形速度快，变形量大，对初期支护的支护时间以及支护方式提出了很大的考验，这使得TBM掘进的初期支护的创新和优化具有了非常重要的工程和现实意义。

传统山岭隧道TBM初期支护存在以下问题：由于初期支护在机身后进行，而围岩在开挖后立刻开始变形，使得支护不够及时从而导致了围岩变形过大，隧道变形严重；支护不及时导致围岩变形过大，或即使支护及时，但因围岩压力过大使得初期支护变形过大从而使得围岩接触到了TBM机身，TBM因受到围岩阻力作用而不能继续推进，从而造成卡机现象；造成卡机后不能判断卡机具体位置，导致问题不能快速解决，提高了人力物力成本。以上问题都会增加隧道的工程造价，且会造成严重的安全问题。

发明内容

本发明的目的是缓解软弱围岩地层在TBM开挖过程中围岩产生快速过大的变形，导致的TBM卡机和难以判断卡机位置，拖缓施工进度，影响工程质量安全，以及围岩变形程度难以控制等技术问题。本发明的技术方案如下：

一种用于防控软弱围岩地层TBM卡机的前置型初期支护，包括固定侧拱架(1)、移动侧拱架(2)、拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)、受力平台(6)、方形格栅(7)、纵向弹簧组(8)、气囊(9)和电控排气装置(11)。其中，

移动侧拱架(2)插接在固定侧拱架(1)内部；

固定侧拱架(1)内部距离管端一定距离处固定有受力平台(6)；

拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)、应力检测装置(5)均布置在固定侧拱架(1)内部的受力平台(6)，钢柱(4)贯穿于拱架内置弹簧(3)，拱架内置弹簧(3)、钢柱(4)固定连接于受力平台(6)，应力检测装置(5)固定在受力平台(6)；

应力检测装置(5)用于测量所受到的拱架内置弹簧(3)的压力；

方形格栅(7)位于由固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)组成的拱架环之间，方形格栅(7)与固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)固定连接；

纵向弹簧组(8)位于移动侧拱架(2)和固定侧拱架(1)的连接处，随移动侧拱架(2)移动而产生变形；

气囊(9)呈环状，布置在由固定侧拱架(1)和移动侧拱架(2)组成的拱架环之间，通过并与方形格栅(7)连接；

气囊(9)内侧表面布置有电控排气装置(11)，电控排气装置(11)与固定侧拱架(1)内的应力检测装置(5)相连，根据应力值来控制排气量。