一种掘进机L2区钢拱架拼装系统的制作方法

本发明属于钢拱架拼装系统，具体涉及一种适用于敞开式岩石隧道的掘进机L2区钢拱架拼装系统。

背景技术：

TBM(Tunnel Boring Machine)为全断面隧道掘进机。掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中应用正在迅猛增长。

传统敞开式岩石隧道的掘进机钢拱架拼装系统均位于掘进机L1工作区(也就是TBM L1工作区，以下简称L1区)顶护盾尾部，由于设备本身结构限制，掘进机L1区钢拱架的间距一般为600mm、900mm或900+mm，当拱架间距小于900mm时，需改变掘进机撑靴106的开槽数量，但增加开槽数量以缩小间距的方式又会带来L1区拱架拼装工作繁重，撑靴槽数过多易压溃围岩，撑靴跨拱架难度增加等问题。

然而，本发明的发明人却发现位于L1区后方的掘进机L2区架设拱架相较L1区拱架拼装有着明显有优势，这是由于撑靴及后支撑均布置于L1区，L2区架设钢拱架不存在撑靴及后支撑跨拱架问题，间距也可调节，两工位可同时拼装，工作效率较L1区架设优势明显。

特别是当主机区域发生大的塌方，需要密集的钢拱架支护隧道，现有的掘进机只能在撑靴之后人工架设拱架，在撑靴和后支撑之间的区域架设拱架拼装平台，靠人力搬抬等方式将拱架拼装成环并撑紧洞壁，此种方式需要大量人力，工作效率低下，危险系数高，不适应掘进机快速、安全、高效施工的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种掘进机L2区钢拱架拼装系统，其是在保证人员、物料通畅的前提下，位于掘进机L2区最前端，掘进机主梁尾部，能够适应掘进机快速、安全、高效施工的要求。

为达上述目的，本发明提供一种掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，掘进机L2区位于掘进机L1区的后方，在掘进机L1区内设置有L1区钢拱架，并且在掘进机L2区内设置有L2区钢拱架。

所述的掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，所述L1区钢拱架的后方依次设置有L1区锚杆钻、撑靴以及后支撑，所述L2区钢拱架设置在所述后支撑的后方。

所述的掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，所述L2区钢拱架包括：上机架、下机架、上撑紧机构、侧撑紧机构、分块连接件、上行走机构、侧行走机构、牵引小车以及驱动卷扬，所述上行走机构能够移动地设置在所述后支撑的框架上，所述侧行走机构能够移动地分别设置在所述后支撑的框架两侧，所述上撑紧机构设置在所述上行走机构上，所述侧撑紧机构设置在所述侧行走机构上，所述上撑紧机构上设置有分体式的上机架，所述侧撑紧机构上分别连接所述上机架和下机架。

所述的掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，所述上撑紧机构通过上支撑油缸而设置在所述上行走机构上。

所述的掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，所述侧撑紧机构通过侧支撑油缸而设置在所述侧行走机构上。

所述的掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，所述下机架的下端连接有牵引小车和驱动卷扬。

所述的掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，所述驱动卷扬为双卷扬机。

所述的掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，相邻的上机架由分块连接件进行连接。

所述的掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，所述上行走机构和侧行走机构能够同步移动。

所述的掘进机L2区钢拱架拼装系统，其中，所述L2区钢拱架的间距能够调节。

本发明由于拱架拼装位置为掘进机L2工作区，可以辅助掘进机L1区拱架拼装。与现有纯人工架设拱架技术相比，本发明所提供的L2区钢拱架拼装系统具有以下效果：

1、机械式拼装形式替代纯手工拼装，减少人力劳动，提高施工效率；

2、拱架拼装工作均在隧道底部完成，无需人员攀爬至顶部或侧部，大大提高施工安全系数，同时，系统与掘进机主机共用平台，无需重新搭设检修平台；

3、结构简单紧凑，分块设计，拆装方便，不使用时可分块存放，让出更多人员及物料流通空间；

4、本系统设计布置于敞开式岩石隧道掘进机L2区，钢拱架拼装不受掘进机主机结构的限制，可在L1区既定拱距范围内任意间距拼装，无需增加撑靴开槽数量而造成围岩垮塌及跨拱困难等现象；

5、不需要减速机，降低成本投入。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为在现有的掘进机L1区后方的L2区架设本发明的钢拱架拼装系统的侧视图；

图2为根据本发明的掘进机L2区钢拱架拼装系统的主视图。

附图标记说明：101-刀盘；102-护盾；103-主驱动；104-L1区钢拱架；105-L1区锚杆钻；106-撑靴；107-后支撑；108-L2区钢拱架；D1、D2-间距；1-下机架；2-侧撑紧机构；3-侧支撑油缸；4-上机架；5-分块连接件；6-上行走机构；7-上撑紧机构；8-上支撑油缸；9-侧行走机构；10-牵引小车；11-驱动卷扬；12-后支撑框架。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，其为在现有的掘进机L1区后方的L2区架设本发明的钢拱架拼装系统的侧视图；其中，刀盘101、护盾102以及主驱动103依次设置在L1区钢拱架104的前方，并且在L1区钢拱架104的后方依次设置有L1区锚杆钻105、撑靴106以及后支撑107，L2区钢拱架108则设置在所述后支撑107的后方。L1区钢拱架104的间距D1取决于撑靴106的开槽数量，而L2区钢拱架108的间距D2可随意调节。

再如图2所示，根据本发明的掘进机L2区钢拱架拼装系统，主要包括：后支撑框架12、上机架4、下机架1、上撑紧机构7、侧撑紧机构2、上支撑油缸8、侧支撑油缸3、分块连接件5、上行走机构6、侧行走机构9、牵引小车10以及驱动卷扬11等。

所述上行走机构6设置在所述后支撑框架12上，并且能够在后支撑框架12上移动。所述侧行走机构9分别设置在后支撑框架12的两侧，并且能够在后支撑框架12上移动。优选地，所述上行走机构6和侧行走机构9可同步移动。

所述上撑紧机构7通过上支撑油缸8而设置在所述上行走机构6上，所述上撑紧机构7上设置有分体式的上机架4，相邻的上机架4由分块连接件5进行连接。所述侧撑紧机构2通过侧支撑油缸3而设置在所述侧行走机构9上，所述侧撑紧机构2上分别连接所述上机架4和下机架1。下机架1的下端连接有牵引小车10和驱动卷扬11。

当驱动卷扬11拉紧钢丝绳时，能够带动牵引小车10沿着上、下机架周向旋转，依次两两连接拱架的上、下机架，使得上机架4和下机架1拼接成环。

通过上行走机构6、侧行走机构9前后移动整个机架到指定拼装位置，将侧撑紧机构2及上撑紧机构7的侧支撑油缸3和上支撑油缸8分别伸出，使整环拱架撑紧到洞壁，完成拱架架设。

优选地，所述驱动卷扬11为双卷扬机，通过电气互锁控制钢丝绳保持拉紧状态。钢拱架拼装机构采用双卷扬带动钢丝绳小车旋转机构，体积小，结构紧凑，拱架自底部逐节挂至钢丝绳小车拼装成环，再由撑紧结构固定到隧道洞壁，整个操作过程均在掘进机。

由于本发明在上机架4处设有分块连接件5及固定装置(图中未标示)，当围岩条件较好时无需架设L2区钢拱架，则断开分块连接件5，安装固定装置，使侧部机架固定，上行走装置6及部分机架移至设备后部，使顶部人员及物料通道更通畅。

本发明由于设计于敞开式岩石隧道掘进机L2区，钢拱架拼装不受掘进机主机结构的限制，可在L1区既定拱距范围内任意间距拼装，无需增加撑靴开槽数量而造成围岩垮塌及跨拱困难等现象。此外，本发明的拱架拼装系统在掘进机L2区拼装，无需更改掘进机主机结构，与L1区钢拱架两个拼装工序互不影响，提高工作效率。

综上所述，本发明由于拱架拼装位置为掘进机L2区，可以辅助掘进机L1区拱架拼装。与现有纯人工架设拱架技术相比，本发明所提供的L2区钢拱架拼装系统具有以下有益效果：

1、机械式拼装形式替代纯手工拼装，减少人力劳动，提高施工效率；

2、拱架拼装工作均在隧道底部完成，无需人员攀爬至顶部或侧部，大大提高施工安全系数，同时，系统与掘进机主机共用平台，无需重新搭设检修平台；

3、结构简单紧凑，分块设计，拆装方便，不使用时可分块存放，让出更多人员及物料流通空间；

4、本系统设计布置于敞开式岩石隧道掘进机L2区，钢拱架拼装不受掘进机主机结构的限制，可在L1区既定拱距范围内任意间距拼装，无需增加撑靴开槽数量而造成围岩垮塌及跨拱困难等现象；

5、不需要减速机，降低成本投入。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。