本發(fā)明涉及全斷面隧道掘進(jìn)，特別是指一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式tbm步進(jìn)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)(tunnel?boring?machine，tbm)隧道或巷道建造，一種全斷面隧道掘進(jìn)工法技術(shù)，近年來在我國(guó)的交通、水利、礦山的建設(shè)工程中迅速發(fā)展，成為巖土工程建造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。tbm大規(guī)模進(jìn)軍采礦建設(shè)領(lǐng)域也大勢(shì)所趨，包括礦山建設(shè)和采區(qū)巷道和地下運(yùn)輸通道建設(shè)。斜井或斜坡道是礦山井巷開拓工程的關(guān)鍵工程，在礦山建設(shè)階段占據(jù)主導(dǎo)地位。

2、礦山tbm始發(fā)是礦山斜井、斜坡道、地下巷道等大型礦山工程的第一步，而且是屬于一種臨時(shí)工程，應(yīng)根據(jù)礦山建設(shè)的特殊條件和需求出發(fā)，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)逐漸形成規(guī)范性臨時(shí)工程，從而促進(jìn)礦山tbm技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展。

3、tbm步進(jìn)工藝或技術(shù)通常與tbm始發(fā)或轉(zhuǎn)場(chǎng)施工等工程條件有關(guān)，不同的領(lǐng)域、不同工程，tbm步進(jìn)有不同類型或方式。tbm或盾構(gòu)的步進(jìn)施工有多種工藝，如車載式、滑板社、坦克式、掘進(jìn)式等等?；壥讲竭M(jìn)工藝是這些步進(jìn)工藝中的一種較為常見的選擇，其原理是將tbm主機(jī)及其后配套設(shè)備坐落在線型軌道上滑行至目標(biāo)工作面，其優(yōu)勢(shì)是，鋼與鋼軌道接觸，摩擦阻力小，極易被采納。但存在連續(xù)軌道鋪設(shè)標(biāo)高、軌道基礎(chǔ)要求高等應(yīng)用限制，也存在專業(yè)配套設(shè)備缺乏，步進(jìn)速度慢等不足等問題，因此，工程施工的可靠性差、施工效率低、造價(jià)不合理等等科學(xué)管理問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式tbm步進(jìn)系統(tǒng)和方法。所述技術(shù)方案如下：

2、一方面，提供了一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式tbm步進(jìn)系統(tǒng)，包括：后配套設(shè)備吊裝移動(dòng)軌道路基、主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基和斜井斜坡道硐內(nèi)滑軌路基；其中，所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的橫截面為基于等腰梯形結(jié)構(gòu)，在等腰梯形的頂面設(shè)置圓弧狀凹陷仰拱，所述仰拱兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有臺(tái)肩；所述仰拱與tbm主機(jī)的刀盤底端圓弧匹配；所述仰拱內(nèi)部設(shè)置滑軌和導(dǎo)向軌，所述滑軌內(nèi)側(cè)沿著縱向按油缸行程均勻設(shè)置樁孔，所述樁孔沿所述滑軌中心線對(duì)稱布置；所述tbm主機(jī)架設(shè)在所述仰拱內(nèi)、所述滑軌和所述導(dǎo)向軌上；所述tbm主機(jī)尾端在所述滑軌位置連接步進(jìn)油缸的一端，所述步進(jìn)油缸的另一端作用在蹲梁反力梁上，所述蹲梁反力梁插入所述樁孔內(nèi)。

3、進(jìn)一步地，所述tbm主機(jī)前端最近樁孔內(nèi)布置可拔移的抗滑樁。

4、進(jìn)一步地，所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基以主機(jī)始發(fā)平臺(tái)軌面為最高點(diǎn)，向斜井斜坡道洞口最高軌面標(biāo)高圓滑過渡；所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基及所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)軌面標(biāo)高后延所述后配套設(shè)備吊裝移動(dòng)軌道路基及道路標(biāo)高。

5、進(jìn)一步地，所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基由混凝土現(xiàn)澆筑而成，底部設(shè)置雙層鋼筋，形成鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

6、進(jìn)一步地，所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的底面寬度滿足條件包括：

7、

8、所述后配套設(shè)備吊裝移動(dòng)軌道路基的底面寬度滿足條件包括：

9、

10、其中，wb為所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的底面寬度，whb為所述后配套設(shè)備吊裝軌道路基的底面寬度，gm為所述tbm主機(jī)的重量，gb，ghb分別為平臺(tái)和后備套混凝土基礎(chǔ)的重量，fk為所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)或后配套路基位置的地基承載力，lb為所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的長(zhǎng)度，gh、ghb、fhk、lh分別為后配套單車重量、基礎(chǔ)重量、地基承載力、單車長(zhǎng)度。

11、進(jìn)一步地，所述滑軌設(shè)置于所述導(dǎo)向軌的內(nèi)側(cè)；所述滑軌的排距包括：

12、sr＝2(rm+δ)×sin(α)

13、其中，sr為所述排距，rm為所述tbm主機(jī)的半徑，δ為所述tbm主機(jī)的刀盤與基礎(chǔ)面間隙，α為所述內(nèi)滑軌中心偏角。

14、進(jìn)一步地，所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的臺(tái)肩的肩寬滿足條件包括：

15、

16、其中，wd為所述臺(tái)肩的肩寬，wb為所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的底面寬度，hb為所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的臺(tái)高，β為所述外滑軌的增角度。

17、進(jìn)一步地，所述蹲梁反力梁由一個(gè)矩形薄壁截面的短梁和兩個(gè)矩形薄壁截面的站樁焊接構(gòu)成；其中，所述站樁位置的短梁側(cè)面焊接上用于連接步進(jìn)油缸的掛耳。

18、另一方面，還提供了一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式tbm步進(jìn)方法，應(yīng)用于本發(fā)明提供的一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式tbm步進(jìn)系統(tǒng)；所述方法包括：將tbm主機(jī)設(shè)置于所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的仰拱內(nèi)部的滑軌上，在所述tbm主機(jī)的后端樁孔安裝所述蹲梁反力梁，在所述tbm主機(jī)的前方下放抗滑樁；在所述蹲梁反力梁上安裝步進(jìn)油缸，所述步進(jìn)油缸的前端與所述tbm主機(jī)的后端連接；基于所述步進(jìn)油缸推動(dòng)所述tbm主機(jī)前進(jìn)一個(gè)步進(jìn)行程；判斷所述tbm主機(jī)是否達(dá)到目標(biāo)位置；如果否，則提起所述蹲梁反力梁和所述抗滑樁，并將后配套設(shè)備前進(jìn)一個(gè)步進(jìn)行程和安裝下一步蹲梁反力梁。

19、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式tbm步進(jìn)系統(tǒng)和方法，采用仰拱臺(tái)面的梯形平臺(tái)，為tbm主機(jī)始發(fā)提供可靠的、經(jīng)濟(jì)合理的鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)；通過蹲梁反力梁的設(shè)計(jì)，提供了一種快速安裝的移動(dòng)式步進(jìn)動(dòng)力結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)潔方便、施工快速，可完備目前尚不成熟的礦山tbm始發(fā)工法技術(shù)，解決現(xiàn)有施工技術(shù)存在的工程施工可靠性差、施工效率低以及成本高等工程技術(shù)問題。

技術(shù)特征：

1.一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式tbm步進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：后配套設(shè)備吊裝移動(dòng)軌道路基、主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基和斜井斜坡道硐內(nèi)滑軌路基；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述tbm主機(jī)前端最近樁孔內(nèi)布置可拔移的抗滑樁。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基以主機(jī)始發(fā)平臺(tái)軌面為最高點(diǎn)，向斜井斜坡道洞口最高軌面標(biāo)高圓滑過渡；所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基及所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)軌面標(biāo)高后延所述后配套設(shè)備吊裝移動(dòng)軌道路基及道路標(biāo)高。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基由混凝土現(xiàn)澆筑而成，底部設(shè)置雙層鋼筋，形成鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的底面寬度滿足條件包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述滑軌設(shè)置于所述導(dǎo)向軌的內(nèi)側(cè)；所述滑軌的排距包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的臺(tái)肩的肩寬滿足條件包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述蹲梁反力梁由一個(gè)矩形薄壁截面的短梁和兩個(gè)矩形薄壁截面的站樁焊接構(gòu)成；其中，所述站樁位置的短梁側(cè)面焊接上用于連接步進(jìn)油缸的掛耳。

9.一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式tbm步進(jìn)方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式tbm步進(jìn)系統(tǒng)；所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可移動(dòng)蹲梁反力頂推滑軌式TBM步進(jìn)系統(tǒng)和方法，涉及全斷面隧道掘進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，包括：后配套設(shè)備吊裝和運(yùn)移的軌道路基、主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基和斜井斜坡道硐內(nèi)滑軌路基；主機(jī)始發(fā)平臺(tái)路基的橫截面為等腰梯形結(jié)構(gòu)，在等腰梯形的頂部平面設(shè)置凹陷圓弧狀仰拱，仰拱兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有臺(tái)肩；仰拱內(nèi)部設(shè)置滑軌和導(dǎo)向軌，滑軌內(nèi)側(cè)沿著軌道縱向均勻步距設(shè)置樁孔；TBM主機(jī)設(shè)置于仰拱內(nèi)滑軌上；TBM主機(jī)尾端連接了步進(jìn)油缸，步進(jìn)油缸作用在蹲梁反力梁上，蹲梁反力梁插入樁孔內(nèi)。本發(fā)明可完備目前尚不成熟的礦山TBM始發(fā)工法技術(shù)，解決現(xiàn)有施工技術(shù)存在的可靠性差、效率低以及成本高等工程技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：孟佑強(qiáng),周曉敏,謝春來,胡世超,馬昊,徐衍,申建琛,楊仁樹,郭志東,王坤,劉勇,董書濱,楊成春,楊志永,楊振朋,趙寶鋒,林琳,王鑫,祝賀超,黎景雄,張名鐘,劉金星,王浩,崔宇,劉佳雨,王子昊,張峰杰,高震,彭濤,龍劍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30