CN105464683A - 一种tbm支护作业可移动保护盾及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TBM支护作业可移动保护盾及其使用方法，包括与隧洞曲率半径相同的棚体，棚体上开设有用于锚杆施工的锚杆钻机孔，棚体的下部连接有若干支撑柱，支撑柱的外侧套设有柱套，且支撑柱能够在柱套内上下滑动，柱套的底端连接至工作台，棚体的中部连接有能够使棚体上下移动的液压油缸，液压油缸底端连接至固定在工作台上方的耳座上，工作台的底部设有与固定在地面的两条轨道配合的行走轮，工作台上还连接有用于使工作台在轨道上运动的水平动力系统。本发明可以防止围岩揭露区塌方与落石，有效保护了支护施工人员及机械设备的安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种TBM隧洞支护技术，具体涉及一种TBM支护作业可移动保护盾及其使用方法。
背景技术
TBM隧洞施工方法由于具有施工速度快、施工环境粉尘小等优势，在水电引水隧洞、公铁交通隧道的施工中得到了广泛应用。在TBM施工过程中，随着刀盘不断向前掘进，开挖面自TBM护盾后方不断被揭露，此时需在围岩揭露区进行一次支护作业。而当围岩条件较差时，在围岩揭露区进行一次支护作业(锚杆、挂网)时，开挖面常有落石甚至塌方，对施工人员及设备的安全构成严重威胁，还影响了支护与掘进效率。因此，急需研发一种保护装置，以确保围岩揭露区人员与机械设备的安全，并提高一次支护作业效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TBM支护作业可移动保护盾及其使用方法，以解决TBM隧洞围岩揭露区塌方与落石威胁人员与设备安全的问题，一次支护效率与掘进速度低下的问题，本发明可以防止围岩揭露区塌方与落石，有效保护了支护施工人员及机械设备的安全；同时，棚体范围内网片的预拼接工作与掘进同时进行，显著提高了一次支护及TBM掘进效率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种TBM支护作业可移动保护盾，包括与隧洞曲率半径相同的棚体，棚体上开设有用于锚杆施工的锚杆钻机孔，棚体的下部连接有若干支撑柱，支撑柱的外侧套设有柱套，且支撑柱能够在柱套内上下滑动，柱套的底端连接至工作台，棚体的中部连接有能够使棚体上下移动的液压油缸，液压油缸底端连接至固定在柱套上的耳座，耳座位于工作台的上方，工作台的底部设有与固定在地面的两条轨道配合的行走轮，工作台上还连接有用于使工作台在轨道上运动的水平动力系统。
进一步地，棚体由若干与隧洞曲率半径相同的弧形钢板拼接而成，弧形钢板上设有预留孔，预留孔中穿插设有将弧形钢板拼接起来的钢管。
进一步地，所述的锚杆钻机孔有两个，对称分布在棚体的两侧。
进一步地，水平动力系统包括与工作台连接的固定框架，固定框架中设有电动机，电动机的输出端连接有蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的输出端连接有驱动轮。
进一步地，工作台的两侧连接有侧板，侧板的内侧设有用于防止保护盾在行走过程中脱轨的保护轮。
进一步地，两条轨道之间设有用于防止轨道变形的钢板。
进一步地，所述的支撑柱有四根，均匀分布在棚体下部的两侧；所述的行走轮有四个，均匀分布在工作台底部的两侧。
一种TBM支护作业可移动保护盾的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：将可移动保护盾停靠在隧洞已支护区域，在棚体上部进行网片拼接工作；
步骤2：当可移动保护盾后方围岩揭露后，通过水平动力系统将可移动保护盾推至围岩揭露区，然后，对液化油缸加压，通过支撑柱将棚体提升直至贴近开挖岩面，进行网片安装；
步骤3：网片安装完成后，保持可移动保护盾不动，采用锚杆钻机通过棚体上的锚杆钻机孔进行锚杆孔施工，锚杆孔施工完成后进行锚杆安装。
进一步地，锚杆孔施工及锚杆安装过程中，当一个锚杆安装完成后，通过水平动力系统调整棚体的位置进行其它位置的锚杆孔施工及锚杆安装。
进一步地，还包括步骤4：当棚体区域网片及锚杆施工完成后，通过液压油缸降低棚体，使棚体脱离围岩，而后通过水平动力系统将棚体拉出已支护位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的可移动保护盾在围岩揭露前可在棚体上部进行网片预拼装，以提高网片安装效率，棚体与支撑柱连接，支撑柱在液压油缸作用下可在柱套内上下滑动，以调整棚体的高度。在保护盾后方围岩揭露后，棚体被提升至围岩揭露面，进行网片连接及锚杆支护作业，柱套固定在工作台上，工作台下设有行走轮，在水平动力系统的驱动下可在轨道上前后运动，可改变保持盾的位置，以便在前后方重复进行网片预拼装，本发明可以防止围岩揭露区塌方与落石，有效保护了支护施工人员及机械设备的安全；同时，棚体范围内网片的预拼接工作与掘进同时进行，显著提高了一次支护及TBM掘进效率。
进一步地，棚体由弧形型刚与钢管构成，弧形钢板的曲率半径与隧洞相同；在TBM护盾后方围岩揭露前可在棚体上部进行网片预拼装，以提高网片安装效率。
进一步地，水平动力系统包括电动机、蜗轮蜗杆减速机、驱动轮，电动机的转速通过蜗轮蜗杆减速机减速至目标转速，在驱动轮的作用下带动保护盾前进或后退。
进一步地，工作台的两侧连接有侧板，侧板的内侧设有保护轮，用于防止保护盾在行走过程中脱轨。
本发明方法在报护盾后方围岩揭露前，保护盾停靠在隧洞已支护区域，在棚体上部进行网片预拼接工作；当保护盾后方围岩揭露后，通过水平动力系统将保护盾水平推至围岩揭露区，通过液压油缸将棚体举至围岩面进行网片安装；网片连接完成后，在保护盾的保护下，进行锚杆施工；锚杆施工完成后，收缩液压油缸将棚体收回，在水平动力系统作用下再次拉回隧洞已支护区，随着TBM不断向前掘进，不断将保护盾轨道向前铺设，可以防止围岩揭露区塌方与落石，有效保护了支护施工人员及机械设备的安全；同时，棚体范围内网片的预拼接工作与掘进同时进行，显著提高了一次支护及TBM掘进效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构正视图；
图2为本发明的整体结构侧视图；
图3为本发明的棚体结构示意图。
其中，1、棚体；2、支撑柱；3、柱套；4、液压油缸；5、工作台；6、行走轮；7、保护轮；8、轨道；9、水平动力系统；10、弧形钢板；11、钢管；12、电动机；13、蜗轮蜗杆减速机；14、驱动轮；15、锚杆钻机孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1至图3，一种TBM支护作业可移动式保护盾，该装置包括棚体1、支撑柱2、柱套3、液压油缸4、工作台5、行走轮6、保护轮7、轨道8、水平动力系统9。棚体1由弧形钢板10与钢管11组成，弧形钢板10曲率半径与隧洞开挖面相同，且设有钢管11匹配的预留孔，钢管11插入弧形钢板10预留孔中并进行焊结形成棚体1。棚体1的重量通过支撑柱2及液压油缸4传至地面的轨道8，液压油缸4的顶端抵在棚体1上，底端连接至固定在柱套3上的耳座，柱套3之间有横梁联接，耳座焊接在所述横梁上，液压油缸4的耳孔与耳座的孔用销轴联接，耳座位于工作台5的上方。在液压油缸4作用下，支撑柱2可在柱套3内自由滑动，提升或降低棚体1。当支撑柱2降至工作台5时将被锁止，防止棚体1继续下滑确保工作台5上人员及设备的安全。工作台5下部设有行走轮6及保护轮7，行走轮6将上部重量传递至轨道8，保护轮7位于轨道8下部，主要用来防止保护盾在行走过程中脱轨。两轨道8间采用钢板焊接防止轨道变形。保护盾水平动力系统9由电动机12、蜗轮蜗杆减速机13、驱动轮14组成。电动机12的转速通过蜗轮蜗杆减速机13减速至目标转速，在驱动轮14的作用下带动保护盾前进或后退。
在TBM施工过程中，首先，保护盾停靠在隧洞已支护区域，在棚体1上部进行网片拼接工作；当保护盾后方围岩揭露后，将保护盾推至围岩揭露区，进行网片安装；在保护盾的保护下，通过锚杆钻机孔15进行锚杆施工；锚杆施工完成后，将保护盾再次拉回隧洞已支护区。
采用该保护盾，在TBM的一次支护作业时，棚体1上部可提前进行网片连接工作，当开挖面推出保护盾后，一次完成棚体范围内网片的连接，能够显著提高一次支护效率。同时，在锚杆施工过程中，保护盾可防止围岩面大块落石，能有效保护施工人员及设备的安全。
下面对本发明的操作过程做详细描述：
本发明的可移动式保护盾包括棚体1、支撑柱2、柱套3、液压油缸4、工作台5、行走轮6、保护轮7、轨道8、水平动力系统9。棚体1由弧形钢板10及钢管11构成，弧形钢板10上有钢管预留孔，钢管11插入钢管预留孔中，在插入点进行焊结。支撑柱2在水平面内被限制在柱套3内，在液压油缸4作用下可在柱套3内上下移动。柱套3下部固定在工作台5上。行走轮6下部与轨道8接触，主要承担上部重量。保护轮7用以防止保护盾行走过程中脱轨。
使用时，按以下步骤：
1.网片预拼装：在TBM掘进过程中，当保护盾后方围岩开挖面尚未揭露时，保护盾位于已支护区域下方。弧形钢板10的曲率半径与隧洞开挖面相同，根据网片规格确定弧形钢板10与钢管11的间隔，在棚体1上侧可进行网片预拼装，网片间进行连接。
2.网片安装：当保护盾后方围岩开挖面揭露后，打开水平动力系统9中的电动机12，由蜗轮蜗杆减速机13将电动机12转速降至目标值，并将动力传到驱动轮14。驱动轮14将保护盾水平推至揭露岩面下方。然后，对液化油缸4加压，通过支撑柱2将棚体1竖向提升直至贴近开挖岩面，进行网片安装。
3.锚杆施工：网片安装完成后，保持保护盾不动，采用锚杆钻机通过棚体中的锚杆钻机孔15进行锚杆孔施工，锚杆孔施工完成后进行锚杆安装。一个锚杆安装完成后，通过调整棚体位置进行其它位置锚杆的施工。
4.保护盾复位：当棚体区域网片及锚杆施工完成后，为方便后续支护作业的进行，需要将保护盾拉回已支护位置。首先，收缩液压油缸4降低棚体1，使棚体1脱离围岩；而后通过启动水平动力系统9将棚体1拉出已支护位置。
5.随着TBM不断向前掘进，复杂进行上述步骤不断进行初次支护作业。
通过该TBM支护作业可移动式保护盾的运用，未支护区网片及锚杆施工可在棚体的保护下进行，可有效防止未支护区塌方与落石，有效保护支护施工人员及机械设备。同时，棚体范围内网片的预拼接工作与TBM掘进可同时进行，能够提高一次支护效率。
Claims (10)
1.一种TBM支护作业可移动保护盾，其特征在于，包括与隧洞曲率半径相同的棚体(1)，棚体(1)上开设有用于锚杆施工的锚杆钻机孔(15)，棚体(1)的下部连接有若干支撑柱(2)，支撑柱(2)的外侧套设有柱套(3)，且支撑柱(2)能够在柱套(3)内上下滑动，柱套(3)的底端连接至工作台(5)，棚体(1)的中部连接有能够使棚体(1)上下移动的液压油缸(4)，液压油缸(4)底端连接至固定在柱套(3)上的耳座，耳座位于工作台(5)的上方，工作台(5)的底部设有与固定在地面的两条轨道(8)配合的行走轮(6)，工作台(5)上还连接有用于使工作台(5)在轨道(8)上运动的水平动力系统(9)。
2.根据权利要求1所述的一种TBM支护作业可移动保护盾，其特征在于，棚体(1)由若干与隧洞曲率半径相同的弧形钢板(10)拼接而成，弧形钢板(10)上设有预留孔，预留孔中穿插设有将弧形钢板(10)拼接起来的钢管(11)。
3.根据权利要求1所述的一种TBM支护作业可移动保护盾，其特征在于，所述的锚杆钻机孔(15)有两个，对称分布在棚体(1)的两侧。
4.根据权利要求1所述的一种TBM支护作业可移动保护盾，其特征在于，水平动力系统(9)包括与工作台(5)连接的固定框架，固定框架中设有电动机(12)，电动机(12)的输出端连接有蜗轮蜗杆减速机(13)，蜗轮蜗杆减速机(13)的输出端连接有驱动轮(14)。
5.根据权利要求1所述的一种TBM支护作业可移动保护盾，其特征在于，工作台(5)的两侧连接有侧板，侧板的内侧设有用于防止保护盾在行走过程中脱轨的保护轮(7)。
6.根据权利要求1所述的一种TBM支护作业可移动保护盾，其特征在于，两条轨道(8)之间设有用于防止轨道(8)变形的钢板。
7.根据权利要求1所述的一种TBM支护作业可移动保护盾，其特征在于，所述的支撑柱(2)有四根，均匀分布在棚体(1)下部的两侧；所述的行走轮(6)有四个，均匀分布在工作台(5)底部的两侧。
8.一种权利要求1所述的TBM支护作业可移动保护盾的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将可移动保护盾停靠在隧洞已支护区域，在棚体上部进行网片拼接工作；
步骤2：当可移动保护盾后方围岩揭露后，通过水平动力系统(9)将可移动保护盾推至围岩揭露区，然后，对液化油缸(4)加压，通过支撑柱(2)将棚体(1)提升直至贴近开挖岩面，进行网片安装；
步骤3：网片安装完成后，保持可移动保护盾不动，采用锚杆钻机通过棚体(1)上的锚杆钻机孔(15)进行锚杆孔施工，锚杆孔施工完成后进行锚杆安装。
9.根据权利要求8所述的TBM支护作业可移动保护盾的使用方法，其特征在于，锚杆孔施工及锚杆安装过程中，当一个锚杆安装完成后，通过水平动力系统(9)调整棚体(1)的位置进行其它位置的锚杆孔施工及锚杆安装。
10.根据权利要求8所述的TBM支护作业可移动保护盾的使用方法，其特征在于，还包括步骤4：当棚体区域网片及锚杆施工完成后，通过液压油缸(4)降低棚体(1)，使棚体(1)脱离围岩，而后通过水平动力系统(9)将棚体(1)拉出已支护位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160406 |