[发明专利]一种新型TBM及其施工方法

说明书

本发明公开了一种新型TBM及其施工方法，解决了现有技术中TBM对硬岩开挖时掘进效率低、刀盘磨损严重的问题。本发明包括掘进主机和后配套系统，所述掘进主机包括刀盘，刀盘与设置在掘进主机内的主驱动相连接，所述刀盘上设有开挖刀具和用于锚钻、劈裂辅助破岩的锚钻劈裂装置。本发明融合锚杆钻机和液压劈裂棒的功能，通过锚钻装置在掌子面上打孔，劈裂装置对钻孔胀裂，先于刀盘对掌子面进行锚钻和劈裂，进行硬岩钻破，然后刀盘对钻破后的掌子面进行开挖，降低开挖刀具的磨损，提高开挖效率。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种新型TBM及其施工方法。

背景技术

岩石隧道掘进机（TBM）是一种集机械、电子、液压、激光等技术于一体的大型隧道开挖装备，在山岭隧道及城市地铁工程建设中发挥着重要作用。但是，当遇到高强度岩石，如花岗岩、大理石等，TBM掘进效率明显下降，而且刀具损耗巨大，施工成本增加。而现有的挖掘设备如申请号为CN201410760991.3的一种掘锚钻一体式硬岩掘进机及申请号为CN201711130728.6的一种复合劈进机可用于硬岩的挖掘，但是与现有TBM融合性差，如何利用锚钻和劈裂设备来有效提高TBM破岩效率，是TBM研究的关键技术之一。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种新型TBM及其施工方法，解决了现有技术中TBM对硬岩开挖时掘进效率低、刀盘磨损严重的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种新型TBM，包括掘进主机，所述掘进主机包括刀盘，刀盘与设置在掘进主机内的主驱动相连接，所述刀盘上设有开挖刀具和用于锚钻、劈裂辅助破岩的锚钻劈裂装置。

所述刀盘上设有轴向安装孔，锚钻劈裂装置设置在轴向安装孔内且能沿轴向安装孔前后运动。所述轴向安装孔位于不同直径的同心圆环上。

所述轴向安装孔内还设有开合密封装置，锚钻劈裂装置能伸出开合密封装置且能沿轴向安装孔前后运动。

所述开合密封装置包括挡板和盖板，所述挡板固定在刀盘上，挡板上设有通孔，通孔与轴向安装孔相对应；所述盖板通过滑动机构与挡板相连接且盖板与通孔相配合。

所述滑动机构包括固定在挡板上的直线电机，直线电机的滑块Ⅰ上设有连接杆，连接杆与盖板相连接，盖板与挡板滑动连接；所述挡板的背部设有滑动凹槽，通孔位于滑动凹槽内部，盖板位于滑动凹槽内且与滑动凹槽滑动配合，所述盖板与滑动凹槽之间设有密封条。

所述锚钻劈裂装置包括锚钻装置和劈裂装置，所述刀盘内设有轴向轨道和滑移驱动装置，锚钻装置和劈裂装置通过滑移驱动装置与轴向轨道相配合。

所述锚钻装置包括钻机，钻机通过固定座设置在轴向轨道上，钻机的输出端设有钻杆，钻杆上设有劈裂装置，且钻杆的外端部设有钻头。

所述劈裂装置包括油缸筒，油缸筒固定密封设置在钻杆上，油缸筒上沿油缸筒径向设置有伸缩油缸，伸缩油缸的端部设有顶块，钻杆上设有回转接头，回转接头与油缸筒相连接。

所述油缸筒与钻杆同轴线设置，钻头的外径大于油缸筒的外径。

所述滑移驱动装置包括驱动机构和滑移机构，驱动机构设置在刀盘内，锚钻装置和劈裂装置设置在滑移机构上且滑移机构与驱动机构相连接。

所述滑移机构包括固定在轴向轨道上的滑轨，滑轨上设有安装板，安装板的底部设有与滑轨相配合的滑块Ⅱ；所述驱动机构包括驱动电机，驱动电机设置在刀盘内，驱动电机的输出端设有用于卷绕钢丝绳的缠绕轮，钢丝绳的自由端绕过设置在驱动电机一侧的张紧轮且与安装板相连接。

一种新型TBM的施工方法，步骤如下：

S1：在刀盘掘进过程中，开合密封装置关闭，锚钻劈裂装置收回至刀盘内；