本發(fā)明涉及tbm施工，特別是一種tbm護(hù)盾及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、目前，對(duì)于采用敞開式tbm施工隧道而言，其護(hù)盾采用可伸縮設(shè)計(jì)，在出現(xiàn)隧道變形等工況時(shí)，可采用收縮護(hù)盾通過變形段，具備一定防卡功能。但是在破碎帶或是大變形條件下，圍巖收斂變形速度過快，在圍巖收斂量超過護(hù)盾可伸縮量時(shí)，就會(huì)造成隧道周邊巖層壓力全部壓在護(hù)盾上，當(dāng)護(hù)盾與圍巖之間摩擦力超過tbm的推進(jìn)力時(shí)，tbm護(hù)盾就會(huì)被變形巖層抱死卡住，只能停機(jī)進(jìn)行處理。受隧道上方巖層自重應(yīng)力影響，隧道拱部變形速率較兩側(cè)變形更為明顯，一般先期出現(xiàn)卡機(jī)主要是拱部被卡，隨著時(shí)間延長，就會(huì)造成兩側(cè)變形過大卡住護(hù)盾，時(shí)間越久，卡機(jī)處理難度越大。在卡機(jī)現(xiàn)象出現(xiàn)后，受tbm設(shè)備占據(jù)空間影響，無法采用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行盾體上方巖體的清理，只能采用人工進(jìn)行處理，不但處理時(shí)間長，而且效率較低。

2、目前，防止tbm卡機(jī)的主要手段是采用刀盤擴(kuò)挖的方法，通過安裝擴(kuò)挖刀，將隧道開挖直徑擴(kuò)大一定數(shù)值，人為增加圍巖的卡機(jī)允許變形范圍，為后續(xù)護(hù)盾通過爭取時(shí)間。但是，該方法擴(kuò)挖深度有限(一般在5cm左右)；并且，由于隧道擴(kuò)挖為全斷面擴(kuò)挖，造成坐落在隧道底拱面上的tbm底護(hù)盾位置相較設(shè)計(jì)位置同樣下降了同一數(shù)值，隨著tbm繼續(xù)向前掘進(jìn)，tbm掘進(jìn)斷面將會(huì)越來越低，需要不斷進(jìn)行tbm姿態(tài)調(diào)整，防止tbm栽頭，tbm掘進(jìn)線型控制難度將成倍增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是提供使其在遇到大變形、巖爆等不良地質(zhì)情況下，可降低圍巖和護(hù)盾之間摩擦力，使tbm具備前后移動(dòng)的能力，降低tbm卡機(jī)事故的發(fā)生的tbm護(hù)盾及其使用方法。

2、本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種tbm護(hù)盾，包括刀盤，在所述刀盤后端設(shè)置有主驅(qū)動(dòng)，在所述主驅(qū)動(dòng)上設(shè)置有頂護(hù)盾，在所述頂護(hù)盾上水平設(shè)置有頂護(hù)盾翼緣板，在所述頂護(hù)盾翼緣板上且環(huán)繞頂護(hù)盾翼緣板設(shè)置有鏈板機(jī)構(gòu)。

3、其中，所述鏈板機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在頂護(hù)盾翼緣板兩端的前齒輪和后齒輪，所述前齒輪和后齒輪分別通過銷軸a和銷軸b與頂護(hù)盾翼緣板兩端鉸接；在所述前齒輪和后齒輪上套設(shè)有由多組鏈板單元構(gòu)成的鏈板組；在所述后齒輪的側(cè)邊設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)后齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。

4、進(jìn)一步描述，所述鏈板單元包括鏈板和鏈板節(jié)，所述鏈板設(shè)置在鏈板節(jié)上表面，在所述鏈板下端面中心設(shè)置有鏈節(jié)b，在所述鏈節(jié)b的兩側(cè)且對(duì)稱設(shè)置有鏈節(jié)a；在所述鏈板節(jié)的前后側(cè)均設(shè)置有銷軸孔，所述相鄰鏈板節(jié)通過穿過銷軸孔的銷軸c連接。

5、在本發(fā)明中，所述頂護(hù)盾翼緣板包括由鋼板焊接的框架，在所述框架內(nèi)水平設(shè)置有將框架內(nèi)腔分隔為上層隔倉和下層隔倉的支架；在所述支架上端面設(shè)置有間隔設(shè)置有隔架，所述隔架將上層隔倉分隔為多個(gè)小隔倉，在所述小隔倉內(nèi)設(shè)置有支撐滾輪；在所述支撐滾輪的表面上設(shè)置有凹槽，所述凹槽分別與鏈節(jié)a和鏈節(jié)b配合。

6、為了便于對(duì)巖面進(jìn)行挖掘，在所述鏈板的上端面且位于其兩端設(shè)置有截齒。

7、為了使得鏈板張緊，在所述后齒輪與頂護(hù)盾翼緣板之間設(shè)置有張緊機(jī)構(gòu)。

8、其中，所述張緊機(jī)構(gòu)包括伸縮支架，所述伸縮支架一端與框架連接，另一端與銷軸b連接。

9、在本發(fā)明中，其使用具有兩種方法：

10、一種tbm護(hù)盾使用方法，所述方法包括如下步驟：

11、s1：根據(jù)設(shè)計(jì)資料、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成果綜合判識(shí)前方卡機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，在卡機(jī)風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí)停機(jī)，啟用該護(hù)盾結(jié)構(gòu)；

12、s2：組裝鏈板機(jī)構(gòu)；

13、s3：使用牽引繩將組裝好的鏈板結(jié)構(gòu)安裝到護(hù)盾上，通過張緊機(jī)構(gòu)使鏈板結(jié)構(gòu)平順展開；

14、s4：頂升護(hù)盾，使鏈板結(jié)構(gòu)撐緊隧道巖面；

15、s5：tbm向前掘進(jìn)，鏈板結(jié)構(gòu)同步滾動(dòng)向后移動(dòng)；

16、s6：圍巖出露護(hù)盾后立即施做支護(hù)；

17、s7：tbm通過卡機(jī)風(fēng)險(xiǎn)段，拆除鏈板結(jié)構(gòu)，恢復(fù)正常掘進(jìn)狀態(tài)。

18、一種tbm護(hù)盾使用方法，所述方法包括如下步驟：

19、s1：根據(jù)設(shè)計(jì)資料、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成果綜合判識(shí)前方圍巖變形卡機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，在卡機(jī)風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí)停機(jī)啟用該護(hù)盾結(jié)構(gòu)；

20、s2：組裝帶有截齒的鏈板機(jī)構(gòu)；

21、s3：使用牽引繩將組裝好的鏈齒結(jié)構(gòu)安裝到護(hù)盾上，通過張緊裝置使鏈齒結(jié)構(gòu)平順展開。

22、s4：頂升護(hù)盾，使鏈齒結(jié)構(gòu)靠近收斂巖面；

23、s5：啟動(dòng)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)帶鏈齒的鏈板轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)挖巖層，將隧道斷面擴(kuò)挖至要求位置；

24、s6：tbm繼續(xù)向前掘進(jìn)，圍巖出露護(hù)盾后立即施做支護(hù)；

25、s6：循環(huán)s4-s6，直至tbm通過卡機(jī)風(fēng)險(xiǎn)段，拆除鏈齒結(jié)構(gòu)，恢復(fù)正常掘進(jìn)狀態(tài)。

26、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、使用可靠、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，采用它能夠使其在遇到大變形、巖爆等不良地質(zhì)情況下，可降低圍巖和護(hù)盾之間摩擦力，使tbm具備前后移動(dòng)的能力，降低tbm卡機(jī)事故的發(fā)生；同時(shí)，還能通過截齒擴(kuò)挖巖層，確保tbm順利通過變形段。

技術(shù)特征：

1.一種tbm護(hù)盾，包括刀盤(1)，在所述刀盤(1)后端設(shè)置有主驅(qū)動(dòng)(2)，在所述主驅(qū)動(dòng)(2)上設(shè)置有頂護(hù)盾(3)，其特征是：在所述頂護(hù)盾(3)上水平設(shè)置有頂護(hù)盾翼緣板(4)，在所述頂護(hù)盾翼緣板(4)上且環(huán)繞頂護(hù)盾翼緣板(4)設(shè)置有鏈板機(jī)構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述的tbm護(hù)盾，其特征是：所述鏈板機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在頂護(hù)盾翼緣板(4)兩端的前齒輪(5)和后齒輪(6)，所述前齒輪(5)和后齒輪(6)分別通過銷軸a(7)和銷軸b(8)與頂護(hù)盾翼緣板(4)兩端鉸接；在所述前齒輪(5)和后齒輪(6)上套設(shè)有由多組鏈板單元構(gòu)成的鏈板組；在所述后齒輪(6)的側(cè)邊設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)后齒輪(6)轉(zhuǎn)動(dòng)的液壓馬達(dá)(9)。

3.如權(quán)利要求2所述的tbm護(hù)盾，其特征是：所述鏈板單元包括鏈板(10)和鏈板節(jié)(11)，所述鏈板(10)設(shè)置在鏈板節(jié)(11)上表面，在所述鏈板(10)下端面中心設(shè)置有鏈節(jié)b(12)，在所述鏈節(jié)b(12)的兩側(cè)且對(duì)稱設(shè)置有鏈節(jié)a(13)；在所述鏈板節(jié)(11)的前后側(cè)均設(shè)置有銷軸孔(14)，所述相鄰鏈板節(jié)(11)通過穿過銷軸孔(14)的銷軸c(15)連接。

4.如權(quán)利要求3所述的tbm護(hù)盾，其特征是：所述頂護(hù)盾翼緣板(4)包括由鋼板焊接的框架，在所述框架內(nèi)水平設(shè)置有將框架內(nèi)腔分隔為上層隔倉(16)和下層隔倉(17)的支架(18)；在所述支架(18)上端面設(shè)置有隔架(19)，所述隔架(19)將上層隔倉分隔為多個(gè)小隔倉(20)，在所述小隔倉(20)內(nèi)設(shè)置有支撐滾輪(21)；在所述支撐滾輪(21)的表面上設(shè)置有凹槽(22)，所述凹槽(22)分別與鏈節(jié)a(13)和鏈節(jié)b(12)配合。

5.如權(quán)利要求4所述的tbm護(hù)盾，其特征是：在所述鏈板(10)的上端面且位于其兩端設(shè)置有截齒(23)。

6.如權(quán)利要求5所述的tbm護(hù)盾，其特征是：在所述后齒輪(6)與頂護(hù)盾翼緣板(4)之間設(shè)置有張緊機(jī)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求6所述的tbm護(hù)盾，其特征是：所述張緊機(jī)構(gòu)包括伸縮支架(25)，所述伸縮支架(25)一端與框架連接，另一端與銷軸b(8)連接。

8.一種tbm護(hù)盾使用方法，其特征是，所述方法包括如下步驟：

9.一種tbm護(hù)盾使用方法，其特征是，所述方法包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種TBM護(hù)盾，包括刀盤(1)，在所述刀盤(1)后端設(shè)置有主驅(qū)動(dòng)(2)，在所述主驅(qū)動(dòng)(2)上設(shè)置有頂護(hù)盾(3)，在所述頂護(hù)盾(3)上水平設(shè)置有頂護(hù)盾翼緣板(4)，在所述頂護(hù)盾翼緣板(4)上且環(huán)繞頂護(hù)盾翼緣板(4)設(shè)置有鏈板機(jī)構(gòu)。本發(fā)明具有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、使用可靠、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，采用它能夠使其在遇到大變形、巖爆等不良地質(zhì)情況下，可降低圍巖和護(hù)盾之間摩擦力，使TBM具備前后移動(dòng)的能力，降低TBM卡機(jī)事故的發(fā)生；同時(shí)，還能通過截齒擴(kuò)挖巖層，確保TBM順利通過變形段。

技術(shù)研發(fā)人員：薛永慶,楊國清,劉雙麗,沈照濤,李鐵鋒,萬飛,李立民,李玉波,趙士強(qiáng),張海旺,蘇成,蔣繼遠(yuǎn),賈柱,馮江波,崔顯廷,程建雄,伏子涵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵十八局集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23