一种TBM用防止管片错台及盾尾姿态的控制装置的制作方法

本发明属于tbm施工技术领域和tbm装备设计领域，具体涉及一种tbm用防止管片错台及盾尾姿态的控制装置，适用于在地质条件较差管片产生错台时，同时使用与转弯半径较小的工况下掘进。

背景技术：

tbm是岩石隧道掘进机的简称，广泛应用在山岭隧道施工中。随着城市地铁的发展，tbm也逐渐应用在岩石地区的地铁施工。其中护盾式tbm由于其优良的掘进速度和良好的施工环境成为岩石地层城市地铁的首选。但是由于城市地铁设计和验收的标准较高，护盾式tbm由于设计时用盾尾刷来辅助调整盾尾姿态和管片姿态，在长期的恶劣环境下盾尾刷失效经常发生，盾尾姿态也很难控制。由于护盾式tbm机械设计本身问题造成管片错台较为严重，地铁验收时管片错台往往超过规范规定，有关施工单位甚至进行二次整形处理，既浪费资金又耽误工期。为使tbm应用于城市地铁施工，加快施工进度和确保工程质量，管片错台问题亟待解决。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上不足，提供一种tbm用防止管片错台及盾尾姿态的控制装置，过控制盾尾姿态来防止管片错台的发生，它在tbm掘进时控制盾尾姿态，保证盾尾中心处于隧道设计轴线附近，确保管片环在脱出盾尾时管片环轴线与隧道设计轴线重合，避免管片错台的发生。

本发明的技术方案是这样实现的：一种tbm用防止管片错台及盾尾姿态的控制装置，所述控制装置为多个，其以环绕盾尾轴线的方式均布设置在盾尾刷后部的盾尾外圆面上；所述控制装置包括一端铰接在盾尾刷后部盾尾外圆面上的流线型耐磨板、设置在流线型耐磨板另一端朝向盾尾内部板面上的盾体姿态调整油缸、设置在盾体姿态调整油缸伸缩杆端的油缸连接板、以及通过管片姿态调整油缸设置在油缸连接板朝向盾尾内部一面上的管片托板；所述油缸连接板的上面透过盾尾外壳体止于盾尾内部；所述管片托板的上表面为圆弧内凹面，所有管片托板的上表面所围成的圆的圆心与盾尾的横截面圆心重合；所述管片托板的底部与管片姿态调整油缸的伸缩杆端铰接在一起，且管片托板与管片姿态调整油缸的伸缩杆端的铰接点与管片托板上表面的圆弧内凹面的对称中心线重合。

进一步的，所述流线型耐磨板整体沿盾尾轴线方向向盾尾刷延伸。

进一步的，所述管片姿态调整油缸上设置有位移监控传感器。

进一步的，所述管片姿态调整油缸设置于油缸连接板靠近盾尾刷的一端，盾体姿态调整油缸设置于油缸连接板远离盾尾刷的一端。

本发明的原理是：本发明中所述流线型耐磨板设置为可旋转式结构，在耐磨板尾部设置一油缸，可以保证在盾体姿态偏差时调整盾体姿态。在tbm掘进过程中通过改变流线型耐磨板旋转角度，确保盾尾中心处于隧道轴线附近，使盾尾周边距离围岩距离相等，保证豆粒石可以均匀填充。

为保证所拼装的管片环在脱出盾尾后均匀一致，本发明设置的管片托板能够起到缓冲的作用，确保管片脱出盾尾后管片环轴线能够和隧道设计轴线一致。发明中所述管片托板设计为油缸支撑的伸缩结构，托板为一刚性结构板用于固定管片位置。在拼装管片时可以调整管片托板的高度使管片避免错台的发生；管片托板的存在可以使拼装过程简单化，减少拼装时的错台量，可以保证管片能能够在小转弯半径的情况下避免管片环和盾尾之间的干涉。

本发明具有以下优点：

1、本发明可以保证管片在脱出盾尾后管片环设计轴线和隧道轴线一致，减小管片错台。

2、本发明能够确保在小转弯半径下管片拼装依然简单，由于管片托板的设置可以避免在小转弯半径拼装管片时避免管片和盾尾发生干涉，确保管片拼装顺利进行。

3、在盾体姿态发生偏转的情况下可以调整盾尾姿态进行调整。

附图说明

图1为盾尾安装tbm防止管片错台盾尾姿态控制装置的主视图。

图2为图1的侧视图。

图3为图1中tbm防止管片错台及盾尾姿态控制装置的细节结构图。

图4表示tbm防止管片错台及盾尾姿态控制装置的姿态调整装置的结构图。

图中：1、盾尾：2、盾尾刷：3、耐磨板铰接点：4、流线型耐磨板：5、姿态调整装置：6、管片托板：7、管片托板小角度调整铰接：8、管片姿态调整油缸：9、盾体姿态调整油缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1-4所示，本发明的tbm用防止管片错台及盾尾姿态的控制装置，所述控制装置为十五个，其以环绕盾尾轴线的方式均布设置在盾尾刷后部的盾尾外圆面上；所述控制装置包括一端铰接在盾尾刷后部盾尾外圆面上的流线型耐磨板4、设置在流线型耐磨板另一端朝向盾尾内部板面上的盾体姿态调整油缸9、设置在盾体姿态调整油缸9伸缩杆端的油缸连接板5、以及通过管片姿态调整油缸8设置在油缸连接板5朝向盾尾内部一面上的管片托板6；所述油缸连接板5的上面透过盾尾外壳体止于盾尾内部；所述管片托板6的上表面为圆弧内凹面，所有管片托板的上表面所围成的圆的圆心与盾尾的横截面圆心重合；所述管片托板6的底部与管片姿态调整油缸8的伸缩杆端铰接在一起，且管片托板与管片姿态调整油缸的伸缩杆端的铰接点与管片托板上表面的圆弧内凹面的对称中心线重合。

其中，本发明所述流线型耐磨板4整体沿盾尾轴线方向向盾尾刷延伸；所述管片姿态调整油缸8上设置有位移监控传感器；所述管片姿态调整油缸8设置于油缸连接板5靠近盾尾刷的一端，盾体姿态调整油缸9设置于油缸连接板5远离盾尾刷的一端。

具体说本实施例主要是为了解决盾尾管片错台和管片偏离隧道设计轴线而设计。在拼装管片时把管片放在管片托板6上，通过管片姿态调整油缸8调整拼装管片的位置，避免管片环间和管片之间产生错台。同时通过管片姿态调整油缸上的位移监控传感器发出位移信号输出至控制中心，来控制液压系统调整油缸伸缩尺寸保持管片环的轴线与隧道轴线保持一致。在小曲线半径段施工时，管片托板可以保证管片拼装时避免和盾尾发生接触造成管片损毁。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种TBM用防止管片错台及盾尾姿态的控制装置，所述控制装置为多个，其以环绕盾尾轴线的方式均布设置在盾尾刷后部的盾尾外圆面上；所述控制装置包括流线型耐磨板、盾体姿态调整油缸、油缸连接板、以及管片托板；所述油缸连接板的上面透过盾尾外壳体止于盾尾内部；所述管片托板的上表面为圆弧内凹面，所有管片托板的上表面所围成的圆的圆心与盾尾的横截面圆心重合；所述管片托板的底部与管片姿态调整油缸的伸缩杆端铰接在一起，且管片托板与管片姿态调整油缸的伸缩杆端的铰接点与管片托板上表面的圆弧内凹面的对称中心线重合。

技术研发人员：宋天田;周建军;翟乾智;张兵;李宏波;石小政;王利明;陈岗;唐能;韩莉;马偃辉
受保护的技术使用者：深圳市地铁集团有限公司;中铁隧道局集团有限公司;盾构及掘进技术国家重点实验室
技术研发日：2018.12.28
技术公布日：2019.05.14