CN111236989A - 一种敞开式tbm钢拱架安装器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种敞开式TBM钢拱架安装器，包括：TBM主梁，套设在TBM主梁上、用于支撑钢拱架成型的安装架体，设置在TBM主梁两侧、用于驱动所述安装架体移动的推移机构，设置在安装架体顶部和两侧、用于撑紧钢拱架的撑紧机构和设置在安装架体底部、用于提升钢拱架的卷扬机构。本发明可实现对钢拱架的便捷拼装支护，同时保证拼装支护质量，具有良好的实用性。

Description

一种敞开式TBM钢拱架安装器

技术领域

本发明涉及隧道钢拱架安装技术领域，尤其涉及一种敞开式TBM钢拱架安装器。

背景技术

敞开式TBM即敞开式隧道掘进机，其是集掘进、出渣、支护等功能为一体的隧道掘进大型复杂成套设备，可实现隧道的一次成型，在TBM掘进施工中，TBM完成一环的掘进后需要通过钢拱架对围岩进行及时有效的支护，以提高围岩的稳定性，防止塌落，因此，钢拱架的拼装支护对开挖隧道的安全和质量起到至关重要的作用。

传统钢拱架的拼装支护多依靠人工进行作业，通过人工将多个圆弧形钢拱依次首尾连接拼装呈一个环形整体，并将拼装后的钢拱架撑起在TBM施工后的隧道内，以形成对围岩的支撑，但整个作业过程存在人工劳动强度大、时间长，自动化程度低的问题，而且支护质量不稳定，已不适应现代化的施工要求。

专利公告号CN 108386201 A公开了一种敞开式TBM硬岩隧道掘进机钢拱架支护安装装置及安装方法，其方案仅通过撑紧油缸对拼装后钢拱架的底部进行撑紧，无法保证钢拱架整体紧贴洞壁，以至无法保证支护效果。为此，提出一种敞开式TBM钢拱架安装器。

发明内容

本发明为了解决传统人工拼装支护钢拱架存在不便的问题，提供一种敞开式TBM钢拱架安装器，采用机械设备取代人工作业，同时可保证对钢拱架拼装支护效果。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种敞开式TBM钢拱架安装器，包括：TBM主梁，套设在TBM主梁上、用于支撑钢拱架成型的安装架体，设置在TBM主梁两侧、用于驱动所述安装架体移动的推移机构，设置在安装架体顶部和两侧、用于撑紧钢拱架的撑紧机构和设置在安装架体底部、用于提升钢拱架的卷扬机构。

进一步地，所述推移机构包括：两个导轨、滑动设置在两个导轨之间的滑块和用于驱动滑块移动的推移油缸；所述安装架体设置在两侧的所述滑块之间。

进一步地，所述安装架体包括优弧状滑道和设置在所述优弧状滑道内的多个撑梁。

进一步地，所述优弧状滑道由顶段、中段和底段构成；滑道顶段的两侧均依次间隔分布所述中段和底段，滑道顶段、中段和底段之间的间隔处均分布所述撑梁。

进一步地，相邻的所述滑道顶段、中段和底段之间通过多个所述撑梁连接为一整体，所述安装架体两侧的撑梁与所述滑块固定连接，安装架体顶部的撑梁与所述TBM主梁滑动连接。

进一步地，位于所述滑道顶部和两侧的撑梁上分别设置所述撑紧机构；所述撑紧机构包括：至少两个撑紧油缸和垫块；所述撑紧油缸设置在所述撑梁的侧面，所述垫块设置在两个撑紧油缸的活塞杆之间；所述垫块和所述滑道上均开设有用于布设钢丝绳的溜槽。

进一步地，位于所述滑道顶部撑梁上的撑紧机构呈竖向排布，位于滑道两侧撑梁上的撑紧机构呈横向排布；所述撑紧油缸固定设置在所述撑梁上，撑紧油缸的活塞杆上铰接所述垫块；所述垫块内侧面和所述滑道内侧面均为弧面，垫块弧面和滑道弧面在同一弧面上；所述溜槽位于垫块和滑道的弧面上。

进一步地，位于所述滑道底部的撑梁上设置所述卷扬机构；所述卷扬机构包括：对称分布在位于滑道底部两侧的撑梁上的收放件一和收放件二，所述收放件一和收放件二均包括卷扬机和轨道轮，所述卷扬机的一侧分布所述轨道轮，收放件一的卷扬机和收放件二的卷扬机之间通过钢丝绳连接，所述钢丝绳上设置有用于连接钢拱架的牵引件。

进一步地，所述收放件一的卷扬机卷筒和收放件二的卷扬机卷筒之间设置所述钢丝绳；所述钢丝绳一端自收放件一的卷扬机卷筒引出、依次绕过轨道轮、溜槽和轨道轮后与收放件二的卷扬机卷筒连接。

进一步地，所述牵引件包括：连接件一、连接件二、圆环链和连接件三；所述连接件一、连接件二和连接件三均为H形板状结构；连接件一设置在钢丝绳上，所述连接件二铰接在连接件一上，连接件二和所述连接件三通过所述圆环链连接，连接件三与钢拱架连接。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明结构设计合理，对钢拱架多段通过旋转的方式依次进行拼装，拼装支护便捷，设置的推移机构可使安装架体沿TBM主梁移动，在TBM进行掘进作业的同时、开展钢拱架的拼装支护作业，进而可提高隧道开挖支护效率；设置的安装架体用于拼装支撑钢拱架，安装架体通过两侧的撑梁与滑块固定连接，且安装架体通过顶部的撑梁与TBM主梁滑动连接，可实现TBM主梁对安装架体的稳固支撑，进而增加对钢拱架的支撑作用。

本发明设置的四个撑紧机构分别从钢拱架两侧和顶部同时对钢拱架进行撑紧，使得撑紧动作更加精确可靠，每个撑紧机构包括两个撑紧油缸，通过两个撑紧油缸的共同作用，可保证对钢拱架支撑的力度，使其紧贴洞壁，同时还设置有撑紧件，可对钢拱架底部进行撑紧，进而保证钢拱架整环的撑紧，提高了支护效果。

本发明设置的卷扬机构通过两个卷扬机相互配合实现钢丝绳的收放，两个卷扬机相互配合实现可逆旋转，灵活性强，在牵引件牵引完成一个钢拱架后，牵引件无需恢复至原状态，通过调整卷扬机转向即可进行另一钢拱架的牵引，整体操作方便快捷。本发明，可保证拼装支护质量，具有良好的实用性。

附图说明

图1是本发明一种敞开式TBM钢拱架安装器的整体结构示意图。

图2是本发明一种敞开式TBM钢拱架安装器的安装架体移动行程L示意图。

图3是本发明一种敞开式TBM钢拱架安装器的安装架体、撑紧机构和卷扬机构安装示意图。

图4是本发明一种敞开式TBM钢拱架安装器的安装架体示意图。

图5是本发明一种敞开式TBM钢拱架安装器的钢拱架拼装示意图。

图6是本发明一种敞开式TBM钢拱架安装器的牵引件示意图。

图7是本发明一种敞开式TBM钢拱架安装器的整环钢拱架示意图。

图8是本发明一种敞开式TBM钢拱架安装器的钢拱架螺栓连接示意图。

附图中标号为：1为TBM主梁，201为导轨，202为滑块，203为推移油缸，3为滑道，4为撑梁，5为撑紧油缸，6为垫块，7为溜槽，8为卷扬机，9为轨道轮，10为钢丝绳，11为轨道，12为轮对，13为连接件一，14为连接件二，15为圆环链，16为连接件三，17为滚轮，18为钢拱架，19为钢板，20为连接孔，21为撑紧件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述：

如图1~图8所示，一种敞开式TBM钢拱架安装器，包括：TBM主梁1，套设在TBM主梁1上、用于支撑钢拱架18成型的安装架体，设置在TBM主梁1两侧、用于驱动所述安装架体移动的推移机构，设置在安装架体顶部和两侧、用于撑紧钢拱架18的撑紧机构和设置在安装架体底部、用于提升钢拱架18的卷扬机构。

本实施例中，所述推移机构包括：两个导轨201、滑动设置在两个导轨201之间的滑块202和用于驱动滑块202移动的推移油缸203；所述安装架体设置在两侧的所述滑块202之间。

具体的，两个所述导轨201上下排布，导轨201和推移油缸203均固定设置在所述TBM主梁1上，所述推移油缸203位于两个导轨201之间，推移油缸203的活塞杆与所述滑块202连接。

本实施例中，所述安装架体包括优弧状滑道3和设置在所述优弧状滑道3内的多个撑梁4。

具体的，所述优弧状滑道3由顶段、中段和底段构成；滑道3顶段的两侧均依次间隔分布所述中段和底段，滑道3顶段、中段和底段之间的间隔处均分布所述撑梁4；相邻的所述滑道3顶段、中段和底段之间通过多个所述撑梁4连接为一整体。

为了增加安装架体与TBM主梁1连接的强度及稳定性，所述安装架体两侧的撑梁4与所述滑块202固定连接，安装架体顶部的撑梁4与所述TBM主梁1滑动连接。

具体的，所述TBM主梁1上平面设置有轨道11，位于所述滑道3顶部撑梁4的下平面设置有轮对12，所述轮对12沿所述轨道11滚动；安装架体的两侧和顶部均与TBM主梁1连接，增加了安装架体的稳定性，可对钢拱架18起到良好的支撑作用，通过推移油缸203动作可使滑块202沿导轨201移动，轮对12沿轨道11移动，进而移动安装架体。

本实施例中，位于所述滑道3顶部和两侧的撑梁4上分别设置所述撑紧机构；所述撑紧机构包括：至少两个撑紧油缸5和垫块6；所述撑紧油缸5设置在所述撑梁4的侧面，所述垫块6设置在两个撑紧油缸5的活塞杆之间；所述垫块6和所述滑道3上均开设有用于布设钢丝绳10的溜槽7。

具体的，位于所述滑道3顶部撑梁4上的撑紧机构呈竖向排布，位于滑道3两侧撑梁4上的撑紧机构呈横向排布；

所述撑紧油缸5固定设置在所述撑梁4上，撑紧油缸5的活塞杆上铰接所述垫块6；所述垫块6内侧面和所述滑道3内侧面均为弧面，垫块6弧面和滑道3弧面在同一弧面上；所述溜槽7位于垫块6和滑道3的弧面上。

本实施例中，位于所述滑道3底部的撑梁4上设置所述卷扬机构；所述卷扬机构包括：对称分布在位于滑道3底部两侧的撑梁4上的收放件一和收放件二，所述收放件一和收放件二均包括卷扬机8和轨道轮9，所述卷扬机8的一侧分布所述轨道轮9，收放件一的卷扬机8和收放件二的卷扬机8之间通过钢丝绳10连接，所述钢丝绳10上设置有用于连接钢拱架18的牵引件。

具体的，所述收放件一的卷扬机8卷筒和收放件二的卷扬机8卷筒之间设置所述钢丝绳10；所述钢丝绳10一端自收放件一的卷扬机8卷筒引出、依次绕过轨道轮9、溜槽7和轨道轮9后与收放件二的卷扬机8卷筒连接。

本实施例中，所述牵引件包括：连接件一13、连接件二14、圆环链15和连接件三16；所述连接件一13、连接件二14和连接件三16均为H形板状结构；

连接件一13设置在钢丝绳10上，所述连接件二14铰接在连接件一13上，连接件二14和所述连接件三16通过所述圆环链15连接，连接件三16与钢拱架18连接。

为了保证牵引件运行的稳定，防止连接件一13运行磨损，所述连接件一13和连接件三16的两侧均转动设置有滚轮17，所述连接件一13两侧的滚轮17沿滑道3内侧面滚动。

本实施例中设置有钢拱架18和钢拱架吊机，一整环的所述钢拱架18包括依次拼装成环的一个首段钢拱、三个中段钢拱和一个尾段钢拱，每段所述钢拱均为工字钢弯折而成的弧状结构，首段钢拱的一端开设有用于与连接件三16安装的连接孔20、另一端焊接有钢板19，中段钢拱的两端均焊接有钢板19，尾段钢拱的一端焊接有钢板19，每个所述钢板19上均开设有多个螺栓孔，首段、中段和尾段钢拱之间通过螺栓穿过相应的螺栓孔进而实现连接；所述钢拱架吊机位于TBM主梁1底部且沿TBM主梁1移动，钢拱架吊机可将支护用的多段钢拱运输至安装架体底部，以备钢拱架18的拼装支护。

本实施例中还设置有用于撑紧钢拱架18底部的撑紧件21，所述撑紧件21包括伸缩油缸和设置在伸缩油缸两端的用于扣在钢拱上的扣板，撑紧件21小巧轻便，使用便捷，方便人员对首段和尾段钢拱进行撑紧。

在进行钢拱架18拼装支护时，钢拱架吊机将分段的钢拱依次运输至安装架体底部，首先将连接件三16与首段钢拱的连接孔20通过螺栓连接紧固，同时启动收放件一和收放件二的卷扬机8，两个卷扬机8相互配合实现钢丝绳10的收放，进而首段钢拱在钢丝绳10的带动下沿滑道3进行圆周向提升，当首段钢拱被提升至完全离地后关闭卷扬机8，此时将一个中段钢拱通过螺栓与首段钢拱连接，再次启动卷扬机8待中段钢拱离地后关闭，按照上述方式将剩余的两个中段钢拱和尾段钢拱依次通过螺栓连接，最终形成环状钢拱架18，在首段、中段和尾段钢拱通过螺栓连接时，螺栓未拧紧，进而整个钢拱架18处于松弛状态；

而后通过撑紧机构将松弛的钢拱架18进行撑紧，同时启动多个撑紧油缸5，进而安装架体两侧的垫块6横向向外伸出，安装架体顶部的垫块6竖向向上伸出，同时在首段钢拱和尾段钢拱之间放置撑紧件21并启动，通过四个撑紧机构和一个撑紧件21的共同作用，进而使整环的钢拱架18贴紧洞壁，此时人工将连接首段、中段和尾段钢拱的螺栓拧紧，而后关闭撑紧油缸5和撑紧件21，此时钢拱架18处于张紧状态，可对洞壁进行支护。

在完成一个整环钢拱架18的拼装支护后，启动推移油缸203，进而滑块202在导轨201上移动，轮对12沿轨道11滚动，在滑块202的带动下安装架体移动L距离后至另一位置，即安装架体移动行程为L，而后可按照上述方式进行另一整环钢拱架18的拼装支护，如此往复，通过拼装的多个钢拱架18的共同作用以实现对整体隧道的防护。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，包括：TBM主梁（1），套设在TBM主梁（1）上、用于支撑钢拱架（18）成型的安装架体，设置在TBM主梁（1）两侧、用于驱动所述安装架体移动的推移机构，设置在安装架体顶部和两侧、用于撑紧钢拱架（18）的撑紧机构和设置在安装架体底部、用于提升钢拱架（18）的卷扬机构。

2.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，所述推移机构包括：两个导轨（201）、滑动设置在两个导轨（201）之间的滑块（202）和用于驱动滑块（202）移动的推移油缸（203）；所述安装架体设置在两侧的所述滑块（202）之间。

3.根据权利要求2所述的一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，所述安装架体包括优弧状滑道（3）和设置在所述优弧状滑道（3）内的多个撑梁（4）。

4.根据权利要求3所述的一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，所述优弧状滑道（3）由顶段、中段和底段构成；滑道（3）顶段的两侧均依次间隔分布所述中段和底段，滑道（3）顶段、中段和底段之间的间隔处均分布所述撑梁（4）。

5.根据权利要求4所述的一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，相邻的所述滑道（3）顶段、中段和底段之间通过多个所述撑梁（4）连接为一整体，所述安装架体两侧的撑梁（4）与所述滑块（202）固定连接，安装架体顶部的撑梁（4）与所述TBM主梁（1）滑动连接。

6.根据权利要求3或4所述的一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，位于所述滑道（3）顶部和两侧的撑梁（4）上分别设置所述撑紧机构；

所述撑紧机构包括：至少两个撑紧油缸（5）和垫块（6）；所述撑紧油缸（5）设置在所述撑梁（4）的侧面，所述垫块（6）设置在两个撑紧油缸（5）的活塞杆之间；

所述垫块（6）和所述滑道（3）上均开设有用于布设钢丝绳（10）的溜槽（7）。

7.根据权利要求6所述的一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，位于所述滑道（3）顶部撑梁（4）上的撑紧机构呈竖向排布，位于滑道（3）两侧撑梁（4）上的撑紧机构呈横向排布；

所述撑紧油缸（5）固定设置在所述撑梁（4）上，撑紧油缸（5）的活塞杆上铰接所述垫块（6）；

所述垫块（6）内侧面和所述滑道（3）内侧面均为弧面，垫块（6）弧面和滑道（3）弧面在同一弧面上；

所述溜槽（7）位于垫块（6）和滑道（3）的弧面上。

8.根据权利要求6所述的一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，位于所述滑道（3）底部的撑梁（4）上设置所述卷扬机构；

所述卷扬机构包括：对称分布在位于滑道（3）底部两侧的撑梁（4）上的收放件一和收放件二，所述收放件一和收放件二均包括卷扬机（8）和轨道轮（9），所述卷扬机（8）的一侧分布所述轨道轮（9），收放件一的卷扬机（8）和收放件二的卷扬机（8）之间通过钢丝绳（10）连接，所述钢丝绳（10）上设置有用于连接钢拱架（18）的牵引件。

9.根据权利要求8所述的一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，所述收放件一的卷扬机（8）卷筒和收放件二的卷扬机（8）卷筒之间设置所述钢丝绳（10）；

所述钢丝绳（10）一端自收放件一的卷扬机（8）卷筒引出、依次绕过轨道轮（9）、溜槽（7）和轨道轮（9）后与收放件二的卷扬机（8）卷筒连接。

10.根据权利要求9所述的一种敞开式TBM钢拱架安装器，其特征在于，所述牵引件包括：连接件一（13）、连接件二（14）、圆环链（15）和连接件三（16）；所述连接件一（13）、连接件二（14）和连接件三（16）均为H形板状结构；

连接件一（13）设置在钢丝绳（10）上，所述连接件二（14）铰接在连接件一（13）上，连接件二（14）和所述连接件三（16）通过所述圆环链（15）连接，连接件三（16）与钢拱架（18）连接。

Images