開敞式tbm平面滑行步進(jìn)裝置及步進(jìn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種開敞式TBM平面滑行步進(jìn)裝置及步進(jìn)方法，該裝置包括座板、舉升機(jī)構(gòu)和用于支撐TBM鞍架和撐靴的后支架，舉升機(jī)構(gòu)設(shè)于座板前部兩側(cè)，后支架通過拉桿連接于座板后部，拉桿兩端分別與座板和后支架鉸接，座板上面設(shè)有用于支撐TBM前部的滑板，滑板后邊設(shè)有推進(jìn)液壓缸，推進(jìn)液壓缸的另一端與座板上的耳板鉸接，舉升機(jī)構(gòu)的上托板與TBM的左、右側(cè)護(hù)盾連接。該方法利用摩擦差原理，即滑板與座板之間為金屬間接觸摩擦小、而座板與混凝土底板之間摩擦大，由推進(jìn)液壓缸推動(dòng)滑板和TBM一起沿座板向前滑行，通過多個(gè)步進(jìn)推進(jìn)循環(huán)來完成前行，無需單獨(dú)提供推進(jìn)支反力裝置，無需焊接提供支反力，結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
【專利說明】開敞式TBM平面滑行步進(jìn)裝置及步進(jìn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)設(shè)計(jì)與施工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種開敞式TBM組裝調(diào)試完成后使其可靠快速到達(dá)掘進(jìn)始發(fā)掌子面的步進(jìn)裝置及步進(jìn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]TBM組裝完畢后都需要向前步進(jìn)到始發(fā)掌子面才能開始掘進(jìn)，另外前一段隧洞掘進(jìn)貫通后也需步進(jìn)轉(zhuǎn)移到下一隧洞段掘進(jìn)，這都需要步進(jìn)裝置來實(shí)現(xiàn)。以往采取的一種滾動(dòng)式步進(jìn)裝置，對大直徑TBM而言，由于重量過大，有限的滾動(dòng)軌道難以支承實(shí)現(xiàn)步進(jìn)，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝困難、成本高。過去另外一種步進(jìn)方法就是，步進(jìn)隧洞段要開挖并用混凝土澆筑成弧形底板，TBM在弧形底板上推進(jìn)滑行，該方法開挖和回填量大，成本高，工期長。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、不僅可靠快速的開敞式TBM平面滑行步進(jìn)裝置及其步進(jìn)方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種開敞式TBM平面滑行步進(jìn)裝置，其關(guān)鍵技術(shù)在于:其包括座板、與TBM護(hù)盾連接的舉升機(jī)構(gòu)和用于支撐TBM鞍架和撐靴的后支架，所述舉升機(jī)構(gòu)設(shè)于座板前部兩側(cè)，所述后支架通過拉桿連接于座板后部，所述拉桿兩端分別與座板和后支架鉸接，所述座板上面設(shè)有用于支撐TBM前部的滑板，所述滑板后邊設(shè)有推進(jìn)液壓缸，推進(jìn)液壓缸的另一端與座板上的耳板鉸接。所述舉升機(jī)構(gòu)的上托板與TBM的左、右側(cè)護(hù)盾連接。
[0005]所述座板上面平行設(shè)有兩條凸起的導(dǎo)軌，座板的兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向側(cè)板，所述滑板兩側(cè)均設(shè)有與導(dǎo)向側(cè)板配套的導(dǎo)向輪和導(dǎo)向塊，在推進(jìn)液壓缸的驅(qū)動(dòng)下滑板滑行于座板上。
[0006]所述座板下面前后各設(shè)有一個(gè)導(dǎo)輪，該導(dǎo)輪滑動(dòng)于預(yù)留于混凝土平面底板上的縱向?qū)虿蹆?nèi)。
[0007]所述舉升機(jī)構(gòu)包括上托板、下托板以及設(shè)于上、下托板之間的舉升液壓缸、抬拉液壓缸和導(dǎo)向桿。
[0008]本發(fā)明還提供了上述步進(jìn)裝置的步進(jìn)方法，具體步驟為:
1)TBM后支腿抬起，所述后支架支撐于地面支承TBM后部，舉升液壓缸泄壓，TBM前部重量壓在滑板和座板上；抬拉液壓缸把下托板提起與地面脫離有一定間隙；
2)液壓動(dòng)力站為推進(jìn)液壓缸加壓，推動(dòng)TBM和滑板一起，沿座板滑道向前滑動(dòng)一個(gè)行程;
3)當(dāng)推進(jìn)液壓缸推進(jìn)達(dá)到一個(gè)行程后，抬拉液壓缸泄壓下托板落地，舉升液壓缸和TBM后支腿液壓缸接通高壓油，分別舉起TBM前部和后部重量，此時(shí)TBM前部與滑板一起抬起，與座板間形成間隙，后支架也被抬離地面；
4)步進(jìn)裝置的推進(jìn)液壓缸收縮，帶動(dòng)座板前行，同時(shí)通過座板與后支架之間的拉桿，使后支架和TBM鞍架撐靴一起也沿TBM主梁上的滑行軌道向前滑行，完成換步； 5)舉升油缸下落使滑板和TBM前部坐落在座板上，TBM后支腿抬起使后支架落地支承TBM后部，進(jìn)入下一個(gè)步進(jìn)推進(jìn)循環(huán)。
[0009]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
1、本發(fā)明設(shè)置了座板、滑板以及推進(jìn)液壓缸，在推進(jìn)液壓缸的作用下滑板可在座板上滑行，進(jìn)而帶動(dòng)TBM向前步進(jìn)，結(jié)構(gòu)非常簡單，成本低、步進(jìn)可靠快速，其基于“摩擦差”原理，“摩擦差”是指利用滑板與座板之間為金屬間接觸摩擦小、而座板與混凝土底板之間摩擦大，從而存在摩擦差的原理，由推進(jìn)液壓缸推動(dòng)滑板和TBM —起沿座板向前滑行。
[0010]2、本發(fā)明基于摩擦差原理，無需單獨(dú)提供推進(jìn)支反力裝置，無需焊接提供支反力。
[0011]3、本步進(jìn)裝置含有導(dǎo)輪，混凝土底板上預(yù)留有導(dǎo)向槽，步進(jìn)方向準(zhǔn)確。
[0012]4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝拆卸方便，技術(shù)可靠，步進(jìn)速度快，實(shí)際應(yīng)用證明10分鐘可完成1.8米的步進(jìn)循環(huán)，能以較短工期完成長距離步進(jìn)。
[0013]5、本滑板上設(shè)有導(dǎo)向輪和導(dǎo)向塊，與之配套的座板上設(shè)有導(dǎo)軌和側(cè)向?qū)О?，滑行?zhǔn)確省力。
[0014]6、本發(fā)明適用于開敞式TBM步進(jìn)，特別適用于重量大的大直徑開敞式TBM步進(jìn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是座板和滑板部分的示意圖；
圖3是滑板部分的示意圖；
圖4是座板導(dǎo)輪的示意圖；
圖5是舉升機(jī)構(gòu)的示意圖；
圖6是拉桿分別與座板、后支架鉸接的示意圖；
圖7是TBM主機(jī)坐落在本步進(jìn)裝置上示意圖；
其中，1、舉升機(jī)構(gòu)，101、上托板，102、舉升液壓缸，103、抬拉液壓缸，104、導(dǎo)向桿，105、下托板，2、導(dǎo)向塊,3、推進(jìn)液壓缸,4、座板,5、耳板,6、拉桿,7、后支架,8、滑板,9、導(dǎo)向輪，
10、導(dǎo)軌，11、導(dǎo)輪，12、銷軸，13、TBM主機(jī)前部，14、混凝土底板，15、TBM鞍架和撐靴，16、TBM
后支腿。

【具體實(shí)施方式】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明創(chuàng)造的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]參見附圖1，本發(fā)明由座板4、滑板8、推進(jìn)液壓缸3、舉升機(jī)構(gòu)1、拉桿6和后支架7組成。所述舉升機(jī)構(gòu)I設(shè)于座板4前部兩側(cè)，所述后支架7通過拉桿6連接于座板4后部，所述拉桿6兩端分別與座板4和后支架7鉸接，所述座板4上面設(shè)有用于支撐TBM前部的滑板8，所述滑板8后邊設(shè)有推進(jìn)液壓缸3，推進(jìn)液壓缸3的另一端與座板4上的耳板5鉸接，所述舉升機(jī)構(gòu)的上托板101與TBM的左、右側(cè)護(hù)盾連接。工作時(shí)，將滑板8與TBM前部連接。
[0018]參見附圖2和附圖3，所述座板4上面平行設(shè)有兩條凸起的導(dǎo)軌10，座板4的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)導(dǎo)向側(cè)板，所述滑板8兩側(cè)均設(shè)有與導(dǎo)向側(cè)板配套的導(dǎo)向輪9和導(dǎo)向塊2，在推進(jìn)液壓缸3的驅(qū)動(dòng)下滑板8滑行于座板4上。TBM底護(hù)盾直接坐落在滑板8上，滑板8置于座板4上可與TBM —起在座板4上滑行，座板4和滑板8直接支承TBM前部重量?；?兩側(cè)有導(dǎo)向輪9,限位于座板4兩端導(dǎo)向側(cè)板內(nèi)，導(dǎo)向輪9和導(dǎo)向塊2在導(dǎo)向側(cè)板上滑行。推進(jìn)液壓缸3由銷軸一端與滑板8連接，另一端與座板4連接。座板4上面有滑道，可涂油減少滑板8和座板4之間的摩擦力。所述滑板8上有導(dǎo)向輪9和導(dǎo)向塊2。
[0019]參見附圖4，所述座板4下部前后安裝有導(dǎo)輪11，步進(jìn)時(shí)直接在平面混凝土底板14上滑行，混凝土底板14需沿隧道軸線方向預(yù)留縱向?qū)虿?，座?底面導(dǎo)輪11在底板導(dǎo)向槽中滑動(dòng)起步進(jìn)導(dǎo)向作用。
[0020]參見附圖5,舉升機(jī)構(gòu)由舉升液壓缸102、拉抬液壓缸103、導(dǎo)向桿104、上托板101、下托板105組成，舉升機(jī)構(gòu)上托板101焊接在TBM左、右側(cè)護(hù)盾上，用于升降TBM前部重量。后支架7用螺栓與TBM鞍架聯(lián)接，用于支承TBM后部重量。
[0021]參見附圖6，拉桿6兩端分別與座板4和后支架7用銷軸鏈接，后支架7與TBM鞍架通過螺栓鏈接，TBM后支腿抬起時(shí)由后支架7支承TBM后部重量。
[0022]參見附圖7，舉升液壓缸102落下時(shí)，TBM前部重量坐落在滑板8和座板4上，TBM后支腿液壓缸抬起時(shí)后部重量落在后支架7上。利用滑板8與座板4之間為金屬，其接觸摩擦小，而座板與混凝土底板之間摩擦大，從而存在摩擦差的原理，由推進(jìn)液壓缸推動(dòng)滑板和TBM —起沿座板向前滑行。推進(jìn)缸一個(gè)行程結(jié)束后再進(jìn)行下一個(gè)滑行循環(huán)，最終使TBM到達(dá)始發(fā)掌子面。
[0023]參見附圖1和附圖7，采用本發(fā)明步進(jìn)過程如下:
1.TBM后支腿抬起，后支架7支撐于地面以支承TBM后部；舉升液壓缸102泄壓，TBM前部重量壓在滑板8和座板4上；抬拉液壓缸103把下托板105提起與地面脫離有一定間隙。
[0024]2.液壓動(dòng)力站為推進(jìn)液壓缸3加壓，推動(dòng)TBM和滑板8 一起，沿座板4滑道向前滑動(dòng)一個(gè)行程。
[0025]3.當(dāng)推進(jìn)液壓缸3推進(jìn)達(dá)到一個(gè)行程后，抬拉液壓缸103泄壓，下托板105落地，舉升液壓缸102和TBM后支腿液壓缸接通高壓油，分別舉起TBM前部和后部重量。此時(shí)TBM前部與滑板8 —起抬起，與座板4間形成間隙，后支架7也被抬離地面。
[0026]4.步進(jìn)裝置的推進(jìn)液壓缸3收縮，帶動(dòng)座板4前行，同時(shí)通過座板4與后支架7之間的拉桿6，使后支架7和TBM鞍架撐靴一起也沿TBM主梁上的滑行軌道向前滑行，完成換步。
[0027]5.舉升液壓缸102下落使滑板8和TBM前部坐落在座板4上，TBM后支腿抬起使后支架7落地支承TBM后部，進(jìn)入下一個(gè)步進(jìn)推進(jìn)循環(huán)。
[0028]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種開敞式TBM平面滑行步進(jìn)裝置，其特征在于:其包括座板(4)、與TBM護(hù)盾連接的舉升機(jī)構(gòu)(I)和用于支承TBM后部重量的后支架(7)，所述舉升機(jī)構(gòu)(I)設(shè)于座板(4)前部兩側(cè)，所述后支架(7)通過拉桿(6)連接于座板(4)后部，所述拉桿(6)兩端分別與座板(4)和后支架(7)鉸接，所述座板(4)上面設(shè)有用于支撐TBM前部的滑板(8)，所述滑板(8)后邊設(shè)有推進(jìn)液壓缸(3 )，推進(jìn)液壓缸(3 )的另一端與座板(4 )上的耳板(5 )鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開敞式TBM平面滑行步進(jìn)裝置，其特征在于:所述座板(4)上面平行設(shè)有兩條凸起的導(dǎo)軌(1 )，座板(4 )的兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向側(cè)板，所述滑板(8 )兩側(cè)均設(shè)有與導(dǎo)向側(cè)板配套的導(dǎo)向輪(9)和導(dǎo)向塊(2)，在推進(jìn)液壓缸(3)的驅(qū)動(dòng)下滑板(8)滑行于座板(4)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開敞式TBM平面滑行步進(jìn)裝置，其特征在于:所述座板(4)下面前后各設(shè)有一個(gè)導(dǎo)輪(11)，該導(dǎo)輪(11)滑動(dòng)于預(yù)留于混凝土底板(14)上的縱向?qū)虿蹆?nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開敞式TBM平面滑行步進(jìn)裝置，其特征在于:所述舉升機(jī)構(gòu)(I)包括上托板(101)、下托板(105)以及設(shè)于上、下托板之間的舉升液壓缸(102)、抬拉液壓缸(103)和導(dǎo)向桿(104)。
5.一種開敞式TBM平面滑行步進(jìn)方法，其特征在于:其借助權(quán)利要求1、2或4所述的步進(jìn)裝置來完成，所述步進(jìn)方法的步驟如下: 1)TBM后支腿抬起，所述后支架(7)支撐于地面支承TBM后部，舉升液壓缸(102)泄壓，TBM前部重量壓在滑板(8)和座板(4)上；抬拉液壓缸(103)把下托板(105)提起與地面脫離有一定間隙； 2)液壓動(dòng)力站為推進(jìn)液壓缸(3)加壓，推動(dòng)TBM和滑板(8)—起，沿座板(4)滑道向前滑動(dòng)一個(gè)行程； 3)當(dāng)推進(jìn)液壓缸(3)推進(jìn)達(dá)到一個(gè)行程后，抬拉液壓缸(103)泄壓，下托板(105)落地，舉升液壓缸(102)和TBM后支腿液壓缸接通高壓油，分別舉起TBM前部和后部重量，此時(shí)TBM前部與滑板(8)—起抬起，與座板(4)間形成間隙，后支架(7)也被抬離地面； 4)步進(jìn)裝置的推進(jìn)液壓缸(3)收縮，帶動(dòng)座板(4)前行，同時(shí)通過座板(4)與后支架(7)之間的拉桿(6)使后支架(7)和TBM鞍架撐靴一起也沿TBM主梁上的滑行軌道向前滑行，完成換步； 5 )舉升液壓缸(102 )下落使滑板(8 )和TBM前部坐落在座板(4 )上，TBM后支腿抬起使后支架(7)落地支承TBM后部，進(jìn)入下一個(gè)步進(jìn)推進(jìn)循環(huán)。
【文檔編號】E21D9/087GK104196539SQ201410426467
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】杜立杰, 許金林, 左立富, 韓小亮, 王鵬禹, 杜彥良, 郭坤, 黃繼敏, 孔海峽 申請人:石家莊鐵道大學(xué), 中國水利水電第三工程局有限公司