本發(fā)明屬于鋼拱架拼裝系統(tǒng)，具體涉及一種適用于敞開式巖石隧道的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

TBM(Tunnel Boring Machine)為全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)。掘進(jìn)、支護(hù)、出渣等施工工序并行連續(xù)作業(yè)，是機(jī)、電、液、光、氣等系統(tǒng)集成的工廠化流水線隧道施工裝備，具有掘進(jìn)速度快、利于環(huán)保、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鉆爆法難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜地理地貌深埋長隧洞的施工，在中國鐵道、水電、交通、礦山、市政等隧洞工程中應(yīng)用正在迅猛增長。

傳統(tǒng)敞開式巖石隧道的掘進(jìn)機(jī)鋼拱架拼裝系統(tǒng)均位于掘進(jìn)機(jī)L1工作區(qū)(也就是TBM L1工作區(qū)，以下簡稱L1區(qū))頂護(hù)盾尾部，由于設(shè)備本身結(jié)構(gòu)限制，掘進(jìn)機(jī)L1區(qū)鋼拱架的間距一般為600mm、900mm或900+mm，當(dāng)拱架間距小于900mm時，需改變掘進(jìn)機(jī)撐靴106的開槽數(shù)量，但增加開槽數(shù)量以縮小間距的方式又會帶來L1區(qū)拱架拼裝工作繁重，撐靴槽數(shù)過多易壓潰圍巖，撐靴跨拱架難度增加等問題。

然而，本發(fā)明的發(fā)明人卻發(fā)現(xiàn)位于L1區(qū)后方的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)架設(shè)拱架相較L1區(qū)拱架拼裝有著明顯有優(yōu)勢，這是由于撐靴及后支撐均布置于L1區(qū)，L2區(qū)架設(shè)鋼拱架不存在撐靴及后支撐跨拱架問題，間距也可調(diào)節(jié)，兩工位可同時拼裝，工作效率較L1區(qū)架設(shè)優(yōu)勢明顯。

特別是當(dāng)主機(jī)區(qū)域發(fā)生大的塌方，需要密集的鋼拱架支護(hù)隧道，現(xiàn)有的掘進(jìn)機(jī)只能在撐靴之后人工架設(shè)拱架，在撐靴和后支撐之間的區(qū)域架設(shè)拱架拼裝平臺，靠人力搬抬等方式將拱架拼裝成環(huán)并撐緊洞壁，此種方式需要大量人力，工作效率低下，危險(xiǎn)系數(shù)高，不適應(yīng)掘進(jìn)機(jī)快速、安全、高效施工的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其是在保證人員、物料通暢的前提下，位于掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)最前端，掘進(jìn)機(jī)主梁尾部，能夠適應(yīng)掘進(jìn)機(jī)快速、安全、高效施工的要求。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)位于掘進(jìn)機(jī)L1區(qū)的后方，在掘進(jìn)機(jī)L1區(qū)內(nèi)設(shè)置有L1區(qū)鋼拱架，并且在掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)內(nèi)設(shè)置有L2區(qū)鋼拱架。

所述的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，所述L1區(qū)鋼拱架的后方依次設(shè)置有L1區(qū)錨桿鉆、撐靴以及后支撐，所述L2區(qū)鋼拱架設(shè)置在所述后支撐的后方。

所述的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，所述L2區(qū)鋼拱架包括：上機(jī)架、下機(jī)架、上撐緊機(jī)構(gòu)、側(cè)撐緊機(jī)構(gòu)、分塊連接件、上行走機(jī)構(gòu)、側(cè)行走機(jī)構(gòu)、牽引小車以及驅(qū)動卷揚(yáng)，所述上行走機(jī)構(gòu)能夠移動地設(shè)置在所述后支撐的框架上，所述側(cè)行走機(jī)構(gòu)能夠移動地分別設(shè)置在所述后支撐的框架兩側(cè)，所述上撐緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述上行走機(jī)構(gòu)上，所述側(cè)撐緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述側(cè)行走機(jī)構(gòu)上，所述上撐緊機(jī)構(gòu)上設(shè)置有分體式的上機(jī)架，所述側(cè)撐緊機(jī)構(gòu)上分別連接所述上機(jī)架和下機(jī)架。

所述的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，所述上撐緊機(jī)構(gòu)通過上支撐油缸而設(shè)置在所述上行走機(jī)構(gòu)上。

所述的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，所述側(cè)撐緊機(jī)構(gòu)通過側(cè)支撐油缸而設(shè)置在所述側(cè)行走機(jī)構(gòu)上。

所述的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，所述下機(jī)架的下端連接有牽引小車和驅(qū)動卷揚(yáng)。

所述的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動卷揚(yáng)為雙卷揚(yáng)機(jī)。

所述的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，相鄰的上機(jī)架由分塊連接件進(jìn)行連接。

所述的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，所述上行走機(jī)構(gòu)和側(cè)行走機(jī)構(gòu)能夠同步移動。

所述的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，其中，所述L2區(qū)鋼拱架的間距能夠調(diào)節(jié)。

本發(fā)明由于拱架拼裝位置為掘進(jìn)機(jī)L2工作區(qū)，可以輔助掘進(jìn)機(jī)L1區(qū)拱架拼裝。與現(xiàn)有純?nèi)斯ぜ茉O(shè)拱架技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)具有以下效果：

1、機(jī)械式拼裝形式替代純手工拼裝，減少人力勞動，提高施工效率；

2、拱架拼裝工作均在隧道底部完成，無需人員攀爬至頂部或側(cè)部，大大提高施工安全系數(shù)，同時，系統(tǒng)與掘進(jìn)機(jī)主機(jī)共用平臺，無需重新搭設(shè)檢修平臺；

3、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，分塊設(shè)計(jì)，拆裝方便，不使用時可分塊存放，讓出更多人員及物料流通空間；

4、本系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置于敞開式巖石隧道掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)，鋼拱架拼裝不受掘進(jìn)機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，可在L1區(qū)既定拱距范圍內(nèi)任意間距拼裝，無需增加撐靴開槽數(shù)量而造成圍巖垮塌及跨拱困難等現(xiàn)象；

5、不需要減速機(jī)，降低成本投入。

附圖說明

在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1為在現(xiàn)有的掘進(jìn)機(jī)L1區(qū)后方的L2區(qū)架設(shè)本發(fā)明的鋼拱架拼裝系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)的主視圖。

附圖標(biāo)記說明：101-刀盤；102-護(hù)盾；103-主驅(qū)動；104-L1區(qū)鋼拱架；105-L1區(qū)錨桿鉆；106-撐靴；107-后支撐；108-L2區(qū)鋼拱架；D1、D2-間距；1-下機(jī)架；2-側(cè)撐緊機(jī)構(gòu)；3-側(cè)支撐油缸；4-上機(jī)架；5-分塊連接件；6-上行走機(jī)構(gòu)；7-上撐緊機(jī)構(gòu)；8-上支撐油缸；9-側(cè)行走機(jī)構(gòu)；10-牽引小車；11-驅(qū)動卷揚(yáng)；12-后支撐框架。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，其為在現(xiàn)有的掘進(jìn)機(jī)L1區(qū)后方的L2區(qū)架設(shè)本發(fā)明的鋼拱架拼裝系統(tǒng)的側(cè)視圖；其中，刀盤101、護(hù)盾102以及主驅(qū)動103依次設(shè)置在L1區(qū)鋼拱架104的前方，并且在L1區(qū)鋼拱架104的后方依次設(shè)置有L1區(qū)錨桿鉆105、撐靴106以及后支撐107，L2區(qū)鋼拱架108則設(shè)置在所述后支撐107的后方。L1區(qū)鋼拱架104的間距D1取決于撐靴106的開槽數(shù)量，而L2區(qū)鋼拱架108的間距D2可隨意調(diào)節(jié)。

再如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)，主要包括：后支撐框架12、上機(jī)架4、下機(jī)架1、上撐緊機(jī)構(gòu)7、側(cè)撐緊機(jī)構(gòu)2、上支撐油缸8、側(cè)支撐油缸3、分塊連接件5、上行走機(jī)構(gòu)6、側(cè)行走機(jī)構(gòu)9、牽引小車10以及驅(qū)動卷揚(yáng)11等。

所述上行走機(jī)構(gòu)6設(shè)置在所述后支撐框架12上，并且能夠在后支撐框架12上移動。所述側(cè)行走機(jī)構(gòu)9分別設(shè)置在后支撐框架12的兩側(cè)，并且能夠在后支撐框架12上移動。優(yōu)選地，所述上行走機(jī)構(gòu)6和側(cè)行走機(jī)構(gòu)9可同步移動。

所述上撐緊機(jī)構(gòu)7通過上支撐油缸8而設(shè)置在所述上行走機(jī)構(gòu)6上，所述上撐緊機(jī)構(gòu)7上設(shè)置有分體式的上機(jī)架4，相鄰的上機(jī)架4由分塊連接件5進(jìn)行連接。所述側(cè)撐緊機(jī)構(gòu)2通過側(cè)支撐油缸3而設(shè)置在所述側(cè)行走機(jī)構(gòu)9上，所述側(cè)撐緊機(jī)構(gòu)2上分別連接所述上機(jī)架4和下機(jī)架1。下機(jī)架1的下端連接有牽引小車10和驅(qū)動卷揚(yáng)11。

當(dāng)驅(qū)動卷揚(yáng)11拉緊鋼絲繩時，能夠帶動牽引小車10沿著上、下機(jī)架周向旋轉(zhuǎn)，依次兩兩連接拱架的上、下機(jī)架，使得上機(jī)架4和下機(jī)架1拼接成環(huán)。

通過上行走機(jī)構(gòu)6、側(cè)行走機(jī)構(gòu)9前后移動整個機(jī)架到指定拼裝位置，將側(cè)撐緊機(jī)構(gòu)2及上撐緊機(jī)構(gòu)7的側(cè)支撐油缸3和上支撐油缸8分別伸出，使整環(huán)拱架撐緊到洞壁，完成拱架架設(shè)。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動卷揚(yáng)11為雙卷揚(yáng)機(jī)，通過電氣互鎖控制鋼絲繩保持拉緊狀態(tài)。鋼拱架拼裝機(jī)構(gòu)采用雙卷揚(yáng)帶動鋼絲繩小車旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，拱架自底部逐節(jié)掛至鋼絲繩小車拼裝成環(huán)，再由撐緊結(jié)構(gòu)固定到隧道洞壁，整個操作過程均在掘進(jìn)機(jī)。

由于本發(fā)明在上機(jī)架4處設(shè)有分塊連接件5及固定裝置(圖中未標(biāo)示)，當(dāng)圍巖條件較好時無需架設(shè)L2區(qū)鋼拱架，則斷開分塊連接件5，安裝固定裝置，使側(cè)部機(jī)架固定，上行走裝置6及部分機(jī)架移至設(shè)備后部，使頂部人員及物料通道更通暢。

本發(fā)明由于設(shè)計(jì)于敞開式巖石隧道掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)，鋼拱架拼裝不受掘進(jìn)機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，可在L1區(qū)既定拱距范圍內(nèi)任意間距拼裝，無需增加撐靴開槽數(shù)量而造成圍巖垮塌及跨拱困難等現(xiàn)象。此外，本發(fā)明的拱架拼裝系統(tǒng)在掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)拼裝，無需更改掘進(jìn)機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)，與L1區(qū)鋼拱架兩個拼裝工序互不影響，提高工作效率。

綜上所述，本發(fā)明由于拱架拼裝位置為掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)，可以輔助掘進(jìn)機(jī)L1區(qū)拱架拼裝。與現(xiàn)有純?nèi)斯ぜ茉O(shè)拱架技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的L2區(qū)鋼拱架拼裝系統(tǒng)具有以下有益效果：

1、機(jī)械式拼裝形式替代純手工拼裝，減少人力勞動，提高施工效率；

2、拱架拼裝工作均在隧道底部完成，無需人員攀爬至頂部或側(cè)部，大大提高施工安全系數(shù)，同時，系統(tǒng)與掘進(jìn)機(jī)主機(jī)共用平臺，無需重新搭設(shè)檢修平臺；

3、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，分塊設(shè)計(jì)，拆裝方便，不使用時可分塊存放，讓出更多人員及物料流通空間；

4、本系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置于敞開式巖石隧道掘進(jìn)機(jī)L2區(qū)，鋼拱架拼裝不受掘進(jìn)機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，可在L1區(qū)既定拱距范圍內(nèi)任意間距拼裝，無需增加撐靴開槽數(shù)量而造成圍巖垮塌及跨拱困難等現(xiàn)象；

5、不需要減速機(jī)，降低成本投入。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。