專利名稱：Tbm整體式軌道托架及tbm電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種TBM整體式軌道托架及TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法。
背景技術(shù)：
西秦嶺特長隧道全長28236m，其長度目前在國內(nèi)尚屬前列，且此處采用鉆爆法與 TBM掘進法相結(jié)合施工，TBM預(yù)備洞總長度長達5500m，TBM需要步進通過預(yù)備洞隧道，步進 長度長，步進方法及技術(shù)直接影響步進的速度。我國長大隧道采用TBM施工始于西康鐵路秦嶺隧道，其后在西南鐵路桃花鋪隧 道、磨溝嶺隧道、中天山隧道使用。TBM步進作為TBM施工的一道工序，尤其是TBM與鉆爆相 結(jié)合使得TBM步進越來越長，其施工周期更長，使得人們更加投入地研究其技術(shù)的先進性 及可靠性。蘭渝西秦嶺隧道采用敞開式TBM直徑10. 2m，整機全長172m，整機重1800t，前端 刀盤及軸承等總重800t。目前國內(nèi)同類項目中重慶錦屏采用弧形滑道步進方法，但后面沒 有鋪設(shè)仰拱預(yù)制塊；大伙房隧道局利用撐靴提供反力步進。但TBM型號與此處均不相同，在 國內(nèi)敞開式10. 2m直徑TBM步進尚屬首例，現(xiàn)有技術(shù)存在速度較慢等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
為了彌補上述缺陷，本發(fā)明提供一種全新的TBM整體式軌道托架及TBM電機驅(qū)動、 整體式軌道托架步進方法。本發(fā)明的TBM整體式軌道托架包括前端整體式軌道托架和后端整體式軌道托架。 前端整體式軌道托架下部為輪對式，利用轉(zhuǎn)向銷將托架主體與托架主體下部設(shè)置的走行輪 鉸接固定，可防止TBM在推進過程中瞬間所承受的轉(zhuǎn)載力，前端整體式軌道托架上部焊接 弧形鋼板，弧形鋼板托起TBM步進主機前端刀盤并與它焊接在一起，防止TBM滾動或晃動。 前端整體式軌道托架由行走系統(tǒng)電機同步驅(qū)動向前滑行。后端整體式軌道托架下部為輪對 式，設(shè)有走行輪。上部采用工字鋼桁架，在撐靴處托起該工字鋼桁架部分。后端整體式軌道 托架不設(shè)電機驅(qū)動，作為前端整體式軌道托架的從動輪。TBM撐靴處放在后端整體式軌道托 架上，用走行輪從動前行。本發(fā)明的TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法包括以下主要步驟(1)預(yù)備洞及始發(fā)洞施工預(yù)備洞及始發(fā)洞均采用鉆爆法施工，預(yù)備洞為平底的步進墊層混凝土，始發(fā)洞分 兩部分，后部20m為平底的步進墊層混凝土，前部5m為弧形混凝土底座，始發(fā)洞作為步進與 掘進轉(zhuǎn)換用。(2)整體式軌道墊層混凝土施工預(yù)備洞施工停止前開始隧道底面整體式軌道墊層混凝土施工。(3)其它準備工作，包括洞口拼裝場地硬化、整體式軌道鋪設(shè)、整體式軌道托架 加工安裝、以及TBM組裝調(diào)試。
(4)施工準備工作(5) TBM步進作業(yè)完成所有準備工作后開始步進，一個循環(huán)包括以下幾個步驟a.后支撐腿放下至 混凝土底面；b.由行走系統(tǒng)電機驅(qū)動，前端整體式軌道托架及后端整體式軌道托架前行一 個行程，拖動TBM步進主機步進一個行程，同時后配套牽引油缸伸長一個行程；c.前行完 成后，用定位卡鎖住前端整體式軌道托架和后端整體式軌道托架的走行輪；d.收起后支撐 腿；e.后配套牽引油缸收縮，帶動后配套前行一個行程；f.在后配套完成一個行程步進 后，安裝仰拱預(yù)制塊鋪設(shè)軌道，并進行預(yù)制塊注漿，從而完成一個循環(huán)進入下一循環(huán)步進作 業(yè)。其中在預(yù)備洞及始發(fā)洞施工步驟中，始發(fā)洞初支27cm，初支采用I20b工字鋼，間 距45cm，開挖半徑5. 47m,初支施工后半徑5. 20m,在TBM撐靴位置安裝焊接鋼板；預(yù)備洞按 設(shè)計支護參數(shù)施工。其中，TBM主機在洞口場地在弧形鋼板上進行組裝，弧形鋼板焊接在由電機驅(qū)動的 前端整體式軌道托架上。其中，一個行程為1.8m。本發(fā)明的TBM整體式軌道托架及TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法具有施 工周期短和施工速度快的優(yōu)點。


圖1為TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法圖；圖2為TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法流程圖；圖3為TBM始發(fā)洞襯砌斷面圖；圖4為整體式軌道截面圖；圖5為整體式軌道托架示意圖；圖6為整體式軌道托架下輪對圖；圖7為行走系統(tǒng)示意圖。圖中1-弧形鋼板，2-推力油紅，3-仰拱塊吊機，4-后配套牽引油紅，5-前端整體 式軌道托架，6-后端整體式軌道托架，7-后支撐腿，8-仰拱預(yù)制塊，9-軌道延伸，10-步進墊 層混凝土，11-仰拱混凝土，12-混凝土底座，13-TBM外輪廓。
具體實施例方式首先，詳細介紹本發(fā)明的TBM步進整體式軌道墊層、整體式軌道、整體式軌道托 架、始發(fā)洞的具體結(jié)構(gòu)。TBM步進整體式軌道墊層采用15cm厚C35混凝土。整體式軌道間距6m，兩側(cè)各兩根軌道，內(nèi)側(cè)軌道與外側(cè)軌道中對中間距0. 5m,軌 道底部用2cm厚鋼板焊接成整體，見圖4。軌道設(shè)計為3. 6m 一段，用魚尾板連接。采用弧形鋼板1支撐TBM步進主機的前端刀盤，TBM步進主機設(shè)置于在弧形鋼板1 兩側(cè)焊接的前端整體式軌道托架5上(8臺整體式軌道托架承載，每臺可承載100多噸，該整 體式軌道托架利用轉(zhuǎn)向銷將托架主體和走行輪鉸接固定，可防止TBM在推進過程中瞬間所承受的轉(zhuǎn)載力)，弧形鋼板1采用70mm厚鋼板加工，尺寸約為5200mmX 4270mmX 70mm(長X 寬X厚)，以內(nèi)半徑5100mm彎成弧形。前端整體式軌道托架5通過鋪設(shè)在仰拱混凝土 11 上的整體式軌道由電機驅(qū)動(16臺電機，每臺1. 5kw)向前滑行；前端整體式軌道托架5下 部為輪對式，上部采用弧形鋼板，托起TBM前端刀盤并與它焊接在一起，防止TBM滾動或晃 動。下部共有走行輪32個，走行輪直徑30cm，采用16臺1. 5kw電機同步驅(qū)動。后端整體式 軌道托架6下部為輪對式、上部采用工字鋼桁架，在撐靴處托起該工字鋼桁架部分，下部共 有走行輪8個，走行輪直徑30cm。該后端整體式軌道托架6不設(shè)電機驅(qū)動，作為前端整體式 軌道托架5的從動輪。TBM撐靴處放在后端整體式軌道托架6上，用行走輪從動前行。預(yù)備洞(共長5500m)及始發(fā)洞(長25m)采用鉆爆法施工，其中預(yù)備洞按設(shè)計斷面 及支護參數(shù)施工；始發(fā)洞開挖半徑5. 47m，初支施工后半徑5. 20m，初支27cm，初支采用I20b 工字鋼，間距45cm，在TBM撐靴位置安裝焊接鋼板。始發(fā)洞分兩部分，后20m為平底的步進 墊層混凝土 10，前5m為弧形混凝土底座12。施工時要保證噴射混凝土的平整度小于1cm， 確保掘進時撐靴撐在工字鋼桁架位置并能提供足夠的反力。下面，詳細介紹本發(fā)明的電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法。本發(fā)明的TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法流程圖見圖2，具體包括以下主 要步驟(1)預(yù)備洞及始發(fā)洞施工在步進前先施工預(yù)備洞及始發(fā)洞，確保步進到位后可以正常轉(zhuǎn)換工序，從而進行 正常掘進，預(yù)備洞及始發(fā)洞均采用鉆爆法施工，預(yù)備洞為平底的步進墊層混凝土，始發(fā)洞分 兩部分，后20m為平底的步進墊層混凝土 10，前5m為弧形混凝土底座12。初支27cm，初支 采用I20b工字鋼，間距45cm。開挖半徑5. 47m，初支施工后半徑5. 20m，施工時要保證噴射 混凝土的平整度小于lcm，確保掘進時撐靴撐在工字鋼桁架位置并能提供足夠的反力。預(yù)備 洞按設(shè)計支護參數(shù)施工。(2)整體式軌道墊層混凝土施工預(yù)備洞施工停止前1個月左右開始隧道底面整體式軌道墊層混凝土施工。(3)其它準備工作完成其它準備工作，具體包括洞口拼裝場地硬化、整體式軌道鋪設(shè)、整體式軌道 托架加工安裝、TBM組裝調(diào)試。TBM主機在洞口場地在弧形鋼板上進行組裝，弧形鋼板焊接 在由電機驅(qū)動的前端整體式軌道托架5上。(4)施工準備 完成一些通常的施工準備工作。(5) TBM步進作業(yè)完成所有準備工作后開始步進，以一個行程為1. gm為例說明步進作業(yè)。后支撐腿 7放下至混凝土底面；由行走系統(tǒng)電機驅(qū)動，前端整體式軌道托架5及后端整體式軌道托架 6前行1. 8m，拖動主機步進1. 8m,同時后配套牽引油缸4伸長1. 8m ；前行完成后，用定位卡 鎖住前端整體式軌道托架5和后端整體式軌道托架6的走行輪；收起后支撐腿7 ；后配套牽 引油缸4收縮，帶動后配套前行1. 8m ；在后配套完成1. 8m步進后，后方安裝仰拱預(yù)制塊8鋪 設(shè)軌道，并進行預(yù)制塊注漿，從而完成一個循環(huán)進入下一循環(huán)步進作業(yè)。雖然上面已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明的實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對本發(fā)明作出各種不同的修改和變化。因此，應(yīng) 該理解上述的實施例不是限制，而是各個方面的舉例說明。
權(quán)利要求
一種TBM整體式軌道托架，包括前端整體式軌道托架，該前端整體式軌道托架下部為輪對式，利用轉(zhuǎn)向銷將托架主體與托架主體下部設(shè)置的走行輪鉸接固定，可防止TBM在推進過程中瞬間所承受的轉(zhuǎn)載力，前端整體式軌道托架上部焊接弧形鋼板，弧形鋼板托起TBM步進主機前端刀盤并與它焊接在一起，防止TBM滾動或晃動，前端整體式軌道托架由行走系統(tǒng)電機同步驅(qū)動向前滑行；以及后端整體式軌道托架，該后端整體式軌道托架下部為輪對式，設(shè)有走行輪，上部采用工字鋼桁架，在撐靴處托起該工字鋼桁架部分，后端整體式軌道托架不設(shè)電機驅(qū)動，作為前端整體式軌道托架的從動輪，TBM撐靴處放在后端整體式軌道托架上，用走行輪從動前行。
2.—種TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法，包括以下主要步驟(1)預(yù)備洞及始發(fā)洞施工預(yù)備洞及始發(fā)洞均采用鉆爆法施工，預(yù)備洞為平底的步進墊層混凝土，始發(fā)洞分兩部 分，后部20m為平底的步進墊層混凝土，前部5m為弧形混凝土底座，始發(fā)洞作為步進與掘進 轉(zhuǎn)換用。(2)整體式軌道墊層混凝土施工預(yù)備洞施工停止前開始隧道底面整體式軌道墊層混凝土施工。(3)其它準備工作，包括洞口拼裝場地硬化、整體式軌道鋪設(shè)、整體式軌道托架加工 安裝、以及TBM組裝調(diào)試。(4)施工準備工作(5)TBM步進作業(yè)完成所有準備工作后開始步進，一個循環(huán)包括以下幾個步驟a.后支撐腿放下至混凝土底面；b.由行走系統(tǒng)電機驅(qū)動，前端整體式軌道托架及后端整體式軌道托架前行一個行程， 拖動TBM步進主機步進一個行程，同時后配套牽引油缸伸長一個行程；c.前行完成后，用定位卡鎖住前端整體式軌道托架和后端整體式軌道托架的走行輪；d.收起后支撐腿；e.后配套牽引油缸收縮，帶動后配套前行一個行程；f.在后配套完成一個行程步進后，安裝仰拱預(yù)制塊鋪設(shè)軌道，并進行預(yù)制塊注漿，從而 完成一個循環(huán)進入下一循環(huán)步進作業(yè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法，其中在預(yù)備洞及始 發(fā)洞施工步驟中，始發(fā)洞初支27cm，初支采用I20b工字鋼，間距45cm，開挖半徑5. 47m，初支 施工后半徑5. 20m，在TBM撐靴位置安裝焊接鋼板；預(yù)備洞按設(shè)計支護參數(shù)施工。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法，其中TBM主 機在洞口場地在弧形鋼板上進行組裝，弧形鋼板焊接在由電機驅(qū)動的前端整體式軌道托架 上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法，其中 一個行程為1. 8m。
全文摘要
本發(fā)明提供一種TBM整體式軌道托架及TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架步進方法，該軌道托架包括前端和后端整體式軌道托架。該步進方法包括預(yù)備洞及始發(fā)洞施工；整體式軌道墊層混凝土施工；其它準備工作，包括洞口拼裝場地硬化、整體式軌道鋪設(shè)、整體式軌道托架加工、以及TBM組裝調(diào)試；施工準備工作；TBM步進作業(yè)，一個循環(huán)包括后支撐腿放下至混凝土底面；前端和后端整體式軌道托架前行，拖動TBM步進主機步進，后配套牽引油缸伸長；用定位卡鎖住前端和后端整體式軌道托架的走行輪；收起后支撐腿；后配套牽引油缸收縮，帶動后配套前行；安裝仰拱預(yù)制塊鋪設(shè)軌道，并進行預(yù)制塊注漿。本發(fā)明的TBM電機驅(qū)動、整體式軌道托架及步進方法具有施工周期短和速度快的優(yōu)點。
文檔編號E21F13/06GK101929351SQ20101010466
公開日2010年12月29日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者嚴永德, 劉俊成, 張學(xué)軍, 強生龍, 戴潤軍, 李玉軍, 楊永強, 許金林, 鄭孝福, 陳大軍, 陳慶懷 申請人:中鐵隧道集團二處有限公司