一种TBM无始发洞室始发工装的制作方法

一种tbm无始发洞室始发工装
技术领域
1.本实用新型涉及tbm隧道施工技术领域，尤其涉及一种tbm无始发洞室始发工装。

背景技术：

2.近年来，tbm设备在施工领域应用越来越普遍。tbm按照结构形式分为敞开式与护盾式两种，护盾式tbm分为单护盾、双护盾及在双护盾tbm基础上进行优化的适应小曲线的改进型tbm。双护盾及改进型tbm主机主要由刀盘、前盾、主驱动、推进油缸、撑靴和支撑盾等部件组成。
3.在施工过程中，tbm组装调试完成后进行始发作业，常用始发方法有以下三种：方法一、预先开挖始发洞室，利用辅助顶推油缸将组装完成的tbm主机顶推进始发洞室，借助撑靴撑紧始发洞室洞壁产生的摩擦反力来保持tbm主机向前掘进。该种始发方法需预先开挖始发洞室，始发洞室采用钻爆方法开挖，存在超、欠挖问题，且钻爆开挖完成后需二次喷浆，增加了工程项目的土建工作量，浪费大量的人力及物力，同时也阻碍施工效率的提高。
4.方法二、采用钢结构的盾构钢套筒代替始发洞室。tbm组装完成后顶推进入盾构钢套筒，采用撑靴撑紧盾构钢套筒内侧来提供掘进反力。此种方式对盾构钢套筒的强度要求高，且盾构钢套筒体积较大，重量重，拆装不便。
5.方法三、移动反力架始发方式。此种方法比盾构钢套筒始发简单，但是仍需制作结构强度较高的反力架，同时反力架体积较大，拆装也存在难度。

技术实现要素：

6.本实用新型为了解决现有tbm始发需开挖始发洞室增加土建工作量、采用钢套筒、移动反力架拆装困难的问题，提供一种tbm无始发洞室始发工装，使tbm始发更加简易、高效并有效降低工程项目土建施工工作量。
7.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
8.一种tbm无始发洞室始发工装，包括朝向始发掌子面布设的tbm主机，所述tbm主机包括刀盘、前盾、推进油缸和支撑盾，还包括始发基架、基架延长架、反力支撑和反力防扭工装以及顶推调整油缸；
9.所述始发基架为呈一字形排布的多段构成，每段始发基架包括中基架和设置在中基架两侧的侧基架，中基架和侧基架上分别开设有若干螺栓孔；
10.所述始发基架头端的侧基架和始发掌子面之间布设所述基架延长架；所述始发基架尾端紧抵有所述反力支撑以限位，防止始发基架后移，反力支撑插入地下；
11.所述tbm主机滑动布设在中基架上，所述刀盘与基架延长架位置对应、且之间存在间隙；所述支撑盾径向两侧分别螺栓连接有所述反力防扭工装，反力防扭工装和所述中基架螺栓连接；
12.所述中基架两侧螺栓连接有反力座，每个所述反力座上设置所述顶推调整油缸，顶推调整油缸与所述支撑盾后端连接以微调支撑盾。
13.进一步地，所述始发基架为钢结构框架，具有足够的强度来支撑tbm主机，相邻两段始发基架之间螺栓连接，实现便捷的拆装作业；所述中基架截面为凹字形，中基架下凹处弧形过渡以适配tbm主机外形轮廓，能够更好的承载tbm主机；所述中基架两侧焊接所述侧基架，侧基架为长方形框架结构，侧基架和中基架的上平面布设所述螺栓孔。
14.进一步地，所述基架延长架为两个，每个基架延长架紧抵在侧基架和始发掌子面之间，基架延长架和侧基架结构相同、高度也相同且之间螺栓连接。
15.进一步地，所述刀盘外轮廓不与基架延长架接触；两个所述基架延长架间距为b1，刀盘在始发基架高度h方向的最大弦长为b0，b1》 b0；所述基架延长架在掘进方向上的长度为l1，所述刀盘伸出前盾的长度为l0，l1＞l0，实现刀盘正常启动旋转。
16.进一步地，所述前盾、推进油缸和支撑盾前后依次布设在中基架上；所述反力防扭工装包括贴合支撑盾轮廓的弧形板、贴合中基架上平面的水平板以及连接弧形板和水平板的多个加强板，所述弧形板与支撑盾螺栓连接，所述水平板与中基架螺栓连接。
17.进一步地，所述反力座截面为梯形，反力座与顶推调整油缸尾端连接，顶推调整油缸与中基架两侧部上下对应，顶推调整油缸的活塞杆与所述支撑盾后端连接，顶推调整油缸可微调支撑盾位置，进而保证反力防扭工装与螺栓孔的正常配合。
18.通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
19.本实用新型结构设计合理，能够提供tbm主机始发时破岩所需的推进反力，可保证tbm主机推进的稳定。tbm向前推进一个行程后，解除反力防扭工装与始发基架固定连接，推进油缸回收带动支撑盾向前移动一个行程；再将反力防扭工装固定在始发基架上，继续向前掘进直至支撑盾完全进入开挖轮廓。支撑盾前移时，解锁反力座与始发基架的连接，支撑盾带动顶推调整油缸及反力座前移，若支撑盾前移阻力较大，可由顶推调整油缸辅助顶推。
20.本实用新型将tbm主机始发时采用撑靴撑紧洞壁提供的反力改为由反力防扭工装提供，取消了始发洞室的开挖，减少了地下空间一次性用途洞室的开挖，降低土建施工作业量，能够避免因爆破开挖始发洞室带来的超欠挖问题，避免二次返工作业，节省人力物力。本始发工装可替代钢套筒、移动反力架等传统始发工装，与始发基架配合使用，制作所需材料少并可拆装重复使用，成本低。
附图说明
21.图1是本实用新型一种tbm无始发洞室始发工装的整体结构示意图。
22.图2是本实用新型一种tbm无始发洞室始发工装的图1的俯视图，图中tbm主机未示出。
23.图3是本实用新型一种tbm无始发洞室始发工装的图1中反力座安装示意图。
24.图4是本实用新型一种tbm无始发洞室始发工装的刀盘断面示意图。
25.图5是本实用新型一种tbm无始发洞室始发工装的支撑盾断面示意图。
26.附图中标号为：1为刀盘，2为前盾，3为推进油缸，4为支撑盾，5为始发基架，51为中基架，52为侧基架，6为基架延长架，7为反力支撑，8为反力防扭工装，81为弧形板，82为水平板，83为加强板，9为顶推调整油缸，10为螺栓孔，11为反力座，12为始发掌子面。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细描述：
28.如图1~图5所示，一种tbm无始发洞室始发工装，包括朝向始发掌子面12布设的tbm主机，所述tbm主机包括刀盘1、前盾2、推进油缸3和支撑盾4，所述刀盘1、前盾2、推进油缸3和支撑盾4前后依次布设。
29.本实施例中，还包括始发基架5、基架延长架6、反力支撑7和反力防扭工装8以及顶推调整油缸9。由于取消了始发洞室，tbm主机的安装作业则在组装洞室内开展，在组装洞室内铺设始发基架5，所述始发基架5用于承载tbm主机。
30.所述始发基架5为钢结构框架，始发基架5为呈一字形排布的多段构成，相邻两段始发基架5之间螺栓连接，始发基架5采用模块化的组装方式进行安装构成一个整体。
31.每段始发基架5包括中基架51和设置在中基架51两侧的侧基架52，所述中基架51截面为凹字形，中基架51下凹处弧形过渡以适配tbm主机外形轮廓。中基架51为对称拼装结构，即中基架51为对称螺栓连接的两段构成，可实现中基架51的拆装。
32.所述中基架51两侧焊接所述侧基架52，侧基架52为长方形框架结构，中基架51和侧基架52上分别开设有若干螺栓孔10，即侧基架52和中基架51的上平面布设所述螺栓孔10。
33.所述始发基架5头端的侧基架52和始发掌子面12之间布设所述基架延长架6。所述基架延长架6为两个，每个基架延长架6紧抵在侧基架52和始发掌子面12之间，基架延长架6和侧基架52结构相同，且基架延长架6和侧基架52之间螺栓连接。
34.侧基架52高度即为始发基架5高度，侧基架52高度和基架延长架6高度相同。所述刀盘1与基架延长架6位置对应，所述基架延长架6在掘进方向上的长度为l1，所述刀盘1伸出前盾2的长度为l0，l1＞l0，进而刀盘1不接触始发掌子面12，刀盘1与始发掌子面12存在间隙，保证刀盘1正常启动。
35.所述刀盘1与基架延长架6之间存在间隙，即所述刀盘1外轮廓不与基架延长架6接触。两个所述基架延长架6间距为b1，刀盘1在始发基架5高度h方向的最大弦长为b0，b1》 b0，进而刀盘1在旋转时不与基架延长架6产生碰撞干涉。
36.所述始发基架5尾端紧抵有所述反力支撑7以限位，反力支撑7插入地下，反力支撑7为钢结构框架。具体的，在组装洞室内建设有预留桩孔，所述反力支撑7插入预留桩孔内，反力支撑7上端伸出预留桩孔、紧抵在始发基架5上，可防止始发基架5后移。
37.所述tbm主机滑动布设在中基架51上，所述前盾2、推进油缸3和支撑盾4前后依次布设在中基架51上。所述支撑盾4径向两侧分别螺栓连接有所述反力防扭工装8，反力防扭工装8和所述中基架51螺栓连接。
38.所述反力防扭工装8包括贴合支撑盾4轮廓的弧形板81、贴合中基架51上平面的水平板82以及连接弧形板81和水平板82的多个加强板83，所述弧形板81与支撑盾4螺栓连接，所述水平板82与中基架51螺栓连接。
39.反力防扭工装8安装在支撑盾4左右两侧下部，支撑盾4单侧的反力防扭工装8为前后布设的两个。反力防扭工装8可将支撑盾4固定在始发基架5上，并可提供推进油缸3推进的反力和反作用扭矩。反力防扭工装8与始发基架5上的螺栓孔10位改变可实现支撑盾4在始发基架5上的前后位置改变。
40.所述中基架51两侧螺栓连接有反力座11，所述反力座11截面为梯形，每个所述反力座11上设置所述顶推调整油缸9，顶推调整油缸9与所述支撑盾4后端连接以微调支撑盾4的位置。
41.顶推调整油缸9在安装时，所述反力座11与顶推调整油缸9尾端连接，顶推调整油缸9与中基架51两侧部上下对应，顶推调整油缸9的活塞杆与所述支撑盾4后端连接。
42.tbm主机生产制造时预留反力防扭工装8与支撑盾4配合连接孔。tbm主机组装时采用在始发基架5上组装的方式，组装时在支撑盾4上安装反力防扭工装8。
43.推进油缸3未充油伸出前、采用顶推调整油缸9将tbm主机在始发基架5上顶推前移。tbm主机顶推到达预定始发位置前，可采用顶推调整油缸9微调支撑盾4前后位置，便于反力防扭工装8与始发基架5的螺栓孔10位连接。
44.在始发基架5后部预留桩孔内插反力支撑7，防止始发基架5后移。采用取消撑靴高压撑紧连锁。反力防扭工装8将支撑盾4与始发基架5固定连接，tbm主机的推进油缸3伸出，将刀盘1、主驱动、前盾2向前推进一个行程。解除反力防扭工装8与始发基架5固定连接、反力座11与始发基架5的固定连接，推进油缸3回收带动支撑盾4及后配套的顶推调整油缸9和反力座11向前移动一个行程。前移过程中若阻力较大可采用顶推调整油缸9辅助支撑盾4前移。
45.通过反力防扭工装8再次将支撑盾4固定在始发基架5上，继续向前掘进直至支撑盾4完全进入开挖轮廓。当支撑盾4随着推进逐步进入开挖轮廓内时，根据掘进行程按照从前到后依次拆下支撑盾4上的反力防扭工装8。当支撑盾4进入开挖轮廓后，采用撑靴提供反力支撑即可恢复正常掘进模式。
46.以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

技术特征：

1.一种tbm无始发洞室始发工装，包括朝向始发掌子面（12）布设的tbm主机，所述tbm主机包括刀盘（1）、前盾（2）、推进油缸（3）和支撑盾（4），其特征在于，还包括始发基架（5）、基架延长架（6）、反力支撑（7）和反力防扭工装（8）以及顶推调整油缸（9）；所述始发基架（5）为呈一字形排布的多段构成，每段始发基架（5）包括中基架（51）和设置在中基架（51）两侧的侧基架（52），中基架（51）和侧基架（52）上分别开设有若干螺栓孔（10）；所述始发基架（5）头端的侧基架（52）和始发掌子面（12）之间布设所述基架延长架（6）；所述始发基架（5）尾端紧抵有所述反力支撑（7）以限位，反力支撑（7）插入地下；所述tbm主机滑动布设在中基架（51）上，所述刀盘（1）与基架延长架（6）位置对应、且之间存在间隙；所述支撑盾（4）径向两侧分别螺栓连接有所述反力防扭工装（8），反力防扭工装（8）和所述中基架（51）螺栓连接；所述中基架（51）两侧螺栓连接有反力座（11），每个所述反力座（11）上设置所述顶推调整油缸（9），顶推调整油缸（9）与所述支撑盾（4）后端连接以微调支撑盾（4）。2.根据权利要求1所述的一种tbm无始发洞室始发工装，其特征在于，所述始发基架（5）为钢结构框架，相邻两段始发基架（5）之间螺栓连接；所述中基架（51）截面为凹字形，中基架（51）下凹处弧形过渡以适配tbm主机外形轮廓；所述中基架（51）两侧焊接所述侧基架（52），侧基架（52）为长方形框架结构，侧基架（52）和中基架（51）的上平面布设所述螺栓孔（10）。3.根据权利要求1所述的一种tbm无始发洞室始发工装，其特征在于，所述基架延长架（6）为两个，每个基架延长架（6）紧抵在侧基架（52）和始发掌子面（12）之间，基架延长架（6）和侧基架（52）结构相同、高度也相同且之间螺栓连接。4.根据权利要求3所述的一种tbm无始发洞室始发工装，其特征在于，所述刀盘（1）外轮廓不与基架延长架（6）接触；两个所述基架延长架（6）间距为b1，刀盘（1）在始发基架（5）高度h方向的最大弦长为b0，b1> b0；所述基架延长架（6）在掘进方向上的长度为l1，所述刀盘（1）伸出前盾（2）的长度为l0，l1＞l0。5.根据权利要求1所述的一种tbm无始发洞室始发工装，其特征在于，所述前盾（2）、推进油缸（3）和支撑盾（4）前后依次布设在中基架（51）上；所述反力防扭工装（8）包括贴合支撑盾（4）轮廓的弧形板（81）、贴合中基架（51）上平面的水平板（82）以及连接弧形板（81）和水平板（82）的多个加强板（83），所述弧形板（81）与支撑盾（4）螺栓连接，所述水平板（82）与中基架（51）螺栓连接。6.根据权利要求1所述的一种tbm无始发洞室始发工装，其特征在于，所述反力座（11）截面为梯形，反力座（11）与顶推调整油缸（9）尾端连接，顶推调整油缸（9）与中基架（51）两侧部上下对应，顶推调整油缸（9）的活塞杆与所述支撑盾（4）后端连接。

技术总结

本实用新型涉及一种TBM无始发洞室始发工装，包括TBM主机，TBM主机包括刀盘、前盾、推进油缸和支撑盾，还包括始发基架、基架延长架、反力支撑和反力防扭工装以及顶推调整油缸；始发基架为多段构成，每段始发基架包括中基架和侧基架，中基架和侧基架上分别开设有若干螺栓孔；所述始发基架头端的侧基架和始发掌子面之间布设基架延长架；始发基架尾端紧抵反力支撑；刀盘与基架延长架之间存在间隙；支撑盾径向两侧分别螺栓连接有反力防扭工装，反力防扭工装和中基架螺栓连接；所述中基架两侧螺栓连接有反力座，反力座上设置顶推调整油缸，顶推调整油缸与支撑盾后端连接。本实用新型可替代钢套筒、移动反力架等传统始发工装，有效减轻始发工作量。始发工作量。始发工作量。