专利名称：连续皮带机出碴时tbm掘进与二次衬砌同步施工方法及台车的制作方法
技术领域：
本发明涉及长大隧道采用敞开式隧道掘进机施工、连续皮带机出碴条件下TBM掘 进与二次模筑衬砌同步施工技术及同步衬砌台车。属长大隧道施工技术领域。
背景技术：
随着隧道设计与施工水平的不断进步，TBM法施工已经成为长大隧道首选，国内也 正在大力推广该施工方法。以往施工过程中不论采用有轨运输方式出碴还是连续皮带机出 碴，都是TBM掘进完成后施作二次模筑衬砌，无法实现TBM掘进与二次模筑衬砌同步施工， 工期较长，并且与铁道部、建设部等部位颁布的二次衬砌与隧道开挖掌子面间距不能超过 文件规范确定的限界的要求不相符。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工 方法，该方法可实现TBM掘进与二次模筑衬砌同步施工、可实现二次模筑衬砌施工条件下 连续皮带机出碴不间断、可实现二次模筑衬砌施工条件下TBM施工所需大直径软风管通风 不间断、可实现TBM掘进与二次模筑衬砌同步作业工况条件下四轨双线有轨运输不间断， 并实现了不倒管作业，避免浇筑过程中混凝土管路影响列车通行。本发明的技术方案是一种连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工方 法，其特征在于依照下列步骤进行(1)敞开式硬岩TBM组装基本完成、进入预备洞继续完善以及整机调试期间，组装 2台同步衬砌台车；Q)TBM在预备洞内步进的同时，2台同步衬砌台车跟进，同时完成连续皮带机的 安装；(3) TBM步进到位，开始掘进，衬砌台车抵达衬砌工位后，开始同步施工，1#台车紧 跟TBM，对围岩较差洞段及时衬砌；2#台车在1#台车的后方，完成可施工段的衬砌作业；(4)台车移动时，拆除台车前方连续皮带机在洞壁固定的三角支撑架，利用衬砌台 车支撑皮带机；同时，连续皮带机从台车后方显露后，及时重新安装三角支撑架，将其固定 于已经衬砌好的洞壁上。上述连续皮带机固定于洞壁的三角支撑架为两节可调整结构，在二次衬砌施作前 后洞径改变，利用同一套三角支撑架实现连续皮带机支撑固定，保证二次衬砌前后连续皮 带机相对于隧道中心线的位置关系不变。上述在连续皮带机出碴条件下与TBM掘进同步施工的衬砌台车，包括台车台架， 其特征在于在台车台架上安装有连续皮带机专用带有滚轮、并带有调整机构的支架，在台 车上部台架结构中设置大直径软风管穿行机构，台车下部台架采用桁架式横梁，台车下部 台架空间至少供两列编组列车同时通行；台车上布置管路，管路一端连接于混凝土分配器，另一端安装于工艺要求的混凝土浇筑口。上述大直径软风管的直径是2200mm。上述大直径软风管外部安装有软风管保护筒，该保护筒内布置若干滚轮。上述台车下部台架空间有效净高观00讓，有效净宽4000mm。上述滚轮支架通过螺栓安装于台车立柱上，通过双螺母实现滚轮支撑的上、下调 整；在滚轮支架上安装的基座板上设置长孔，以实现滚轮支撑的左、右调整。上述滚轮支架与滚轮支架安装基座之间设置减震橡胶块。本发明具有如下的优点和积极效果1、可实现二次模筑衬砌施工条件下连续皮带机出碴不间断。2、可实现二次模筑衬砌施工条件下TBM施工所需大直径软风管通风不间断。3、可实现TBM掘进与二次模筑衬砌同步作业工况条件下四轨双线有轨运输不间 断。4、可实现不倒管作业，避免浇筑过程中混凝土管路影响台车下面的列车通行。5、解决了 TBM法施工中围岩暴露时间长、不利于围岩稳定的问题，同时隧道施工 工期大大缩短。
图1是同步衬砌台车横断面示意图。图2是同步衬砌台车结构正视图。图3是台车走行之小边墙与隧道结构之水沟之间位置关系示意图。图4是台车翻转底模结构及其翻转轨迹。图5是连续皮带机固定于洞壁的三角支撑架两节式结构设计示意图。图6是连续皮带机穿越衬砌台车细部结构示意图。图中1.仰拱预制块，2.台车走行小边墙，3.台车翻转底模，4.下部台架，5.桁架 式横梁，6.上部台架，7.软风管保护筒，8.通风软管，9.混凝土分配器，10.隧道开挖轮廓 线，11.喷锚支护层，12. 二次衬砌层，13.连续皮带机，14.连续皮带机支撑滚轮，15.台车底 纵梁，16.列车及其限界，17.台车走行钢轨，18.列车走行钢轨，19.台车立柱，20.滚轮支 架，21.隧道结构物之电缆槽，22.隧道结构物之水沟，23.台车底模翻转轨迹线，24.连续皮 带机在洞壁固定的两节式三角支架，25.矩形管(皮带机纵梁)，26.附加梁，27.皮带托辊 支架板，28.附加梁与矩形管之间的垫块，29.螺栓，30.双螺母，31.滚轮支架安装基座板， 32.滚轮支架安装基座，33.减震橡胶块，34.滚轮支架。
具体实施例方式(1)组装TBM，基本完成、进入预备洞后继续完善并调试整机，同时在TBM组装场地 组装2部同步衬砌台车(1#、2#台车)，如果条件允许，2部台车同时组装，否则顺次组装1#、 2#台车。(2)台车组装完毕，进入预备洞，行驶至贴近TBM的区域，如果两部台车同时完成 组装，则同时进洞，否则顺次进入。(3)安装连续皮带机，穿越2部衬砌台车，使之成为一个完整的系统，达到可正常运转的状态。G)TBM连同2部台车同时步进，边步进边延伸连续皮带机，直至抵达掌子面。如果 预备洞距离较长，则应适当设置道岔，以方便列车通行。(5) TBM开始掘进，待掘进适当距离，1#台车抵达二次模筑衬砌施工工位后，开始 掘进与衬砌同步施工。1#台车紧跟TBM，对围岩较差洞段及时衬砌，有能力的情况下尽量多 施工；2#台车在1#台车的后方，完成可施工段的衬砌作业。(6)台车移动时，拆除台车前方连续皮带机在洞壁固定的三角支撑架，利用衬砌台 车支撑皮带机；同时，连续皮带机从台车后方显露后，及时重新安装三角支撑架，将其固定 于已经衬砌好的洞壁上。上述连续皮带机固定于洞壁的三角支撑架为两节可调整结构，在 二次衬砌施作前后洞径改变，利用同一套三角支撑架实现连续皮带机支撑固定，保证二次 衬砌前后连续皮带机相对于隧道中心线的位置关系不变。以下结合
实现连续皮带机出碴条件下TBM掘进与二次模筑衬砌同步施 工技术的关键点。1、如图1，施工材料运输所需的有轨运输车辆(16)限界尺寸为 1900X^00mm(宽X高)，为实现有轨运输四轨双线通行，同时考虑列车通行安全距离、轨 线布置间距，要求台车门架下，钢轨(18)轨面以上有效净空不小于4000X^00mm(宽X
1 ) O为保证台架内净空，需为台车专门铺设轨道，为此设计了小边墙O)，走行于作为 隧道结构一部分的两侧小边墙上，该小边墙O)的顶面即为隧道水沟(22)底面(参见图 3)；台车下部台架G)，有效净高观00讓，有效净宽4000mm，可供2列编组列车同时通行，为 TBM掘进及二次衬砌施工需快速不间断地运输大量施工材料提供条件。如图1，为避免混凝土浇筑过程中倒管作业侵占列车通行空间，影响TBM掘进物料 以及二次衬砌混凝土的运输，本发明设计了专用的混凝土分配器(9)及完善的配管系统， 根据混凝土浇筑工艺要求，在台车上布置好管路，一端连接于混凝土分配器，另一端安装于 工艺要求的混凝土浇筑口。输送泵泵送来的混凝土，根据浇筑工艺要求的数量及浇筑点，经 混凝土分配器准确地分配到相应的管路中，进而送达浇筑点。如图4，为避免脱模时影响列车通行内净宽，底脚模(3)设计为小尺寸翻转模，确 保其翻转运行轨迹不会超越底纵梁(1 内侧。2、如图1，TBM施工用通风软管(8)直径2200mm，需保证不论衬砌台车处于何种工 作状态，均可连续通风，在台车上部台架设置大直径软风管穿行机构以及防护措施，即软风 管保护筒(7)。软风管保护筒内布置若干滚轮，避免通风管和钢结构件直接接触有效减少摩擦 力。台车端部采用通风管斜向过渡绗架，最大限度减少穿行时的阻力。3、如图5，二次模筑衬砌施工过程中，任何情况下连续皮带机(1 均需连续运转， 台车区域仅仅允许拆除连续皮带机在洞壁固定的三角支撑架04)。台车前进时，台车前方 皮带机三角架需逐件拆除，后方三角架需逐件安装于已经衬砌完成的洞壁上。4、如图6，皮带机矩管0 上固定有皮带托辊支架板(27)，下部并非一个平面，不 能直接在滚轮上行走，因此在矩管下方附加轨道(简称附加梁)06)。附加梁采用空心矩管 制作，减轻重量，采用简易扣件安装，便于操作。附加梁上部间隔一定距离加焊垫块，以避让原皮带机矩管上的连接螺杆。附加梁规格4572mm/2000mm/各若干，防止同一规格时导致 垫块和螺杆的干涉。5、如图6，滚轮支架(34)可以上下左右调整并有效锁定，以适应台车相对于皮带 机有上下方向或者左右方向的相对位移时，皮带机可以仍然保持原来的姿态不变。滚轮支 架(34通过螺栓09)安装于台车立柱(19)上，通过双螺母(30)实现滚轮支撑的上下调 整；同时，滚轮支架安装基座板(31)上设置长孔，以实现滚轮支撑的左右调整；滚轮位置调 整完成后，通过双螺母(30)实现有效锁定。6、为避免连续皮带机运行过程中的振动对台车以及衬砌混凝土结构造成影响，需 设计结构简单、效果显著的减震装置。如图(5)，具体做法为在滚轮支架(34)与滚轮支架 安装基座(3 之间设置减震橡胶块(3 。如果这种措施仍不能有效避免皮带机振动对混 凝土结构的影响，还可以设置异型立柱，安装于仰拱预制块和滚轮架之间，将振动传导至仰 拱预制块(1)。
权利要求
1.一种连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工方法，其特征在于依照下列 步骤进行(1)敞开式硬岩TBM组装基本完成、进入预备洞继续完善以及整机调试期间，组装2台 同步衬砌台车；Q)TBM在预备洞内步进的同时，2台同步衬砌台车跟进，同时完成连续皮带机的安装；(3)TBM步进到位，开始掘进，衬砌台车抵达衬砌工位后，开始同步施工，1#台车紧跟 TBM，对围岩较差洞段及时衬砌；2#台车在1#台车的后方，完成可施工段的衬砌作业；(4)台车移动时，拆除台车前方连续皮带机在洞壁固定的三角支撑架，利用衬砌台车支 撑皮带机；同时，连续皮带机从台车后方显露后，及时重新安装三角支撑架，将其固定于已 经衬砌好的洞壁上。
2.根据权利要求1所述的连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工方法，其特 征在于上述连续皮带机固定于洞壁的三角支撑架为两节可调整结构，在二次衬砌施作前 后洞径改变，利用同一套三角支撑架实现连续皮带机支撑固定，保证二次衬砌前后连续皮 带机相对于隧道中心线的位置关系不变。
3.根据权利要求1所述的连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工方法所用的 台车，其特征在于上述在连续皮带机出碴条件下与TBM掘进同步施工的衬砌台车，包括台 车台架，其特征在于在台车台架上安装有连续皮带机专用带有滚轮、并带有调整机构的支 架，在台车上部台架结构中设置大直径软风管穿行机构，台车下部台架采用桁架式横梁，台 车下部台架空间至少供两列编组列车同时通行；台车上布置管路，管路一端连接于混凝土 分配器，另一端安装于工艺要求的混凝土浇筑口。
4.根据权利要求3所述的连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工方法所用的 台车，其特征在于上述大直径软风管的直径是2200mm。
5.根据权利要求3所述的连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工方法所用 的台车，其特征在于上述大直径软风管外部安装有软风管保护筒，该保护筒内布置若干滚 轮。
6.根据权利要求3所述的连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工方法所用的 台车，其特征在于上述台车下部台架空间有效净高洲00讓，有效净宽4000mm。
7.根据权利要求3所述的连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工方法所用的 台车，其特征在于上述滚轮支架通过螺栓安装于台车立柱上，通过双螺母实现滚轮支撑的 上、下调整；在滚轮支架上安装的基座板上设置长孔，以实现滚轮支撑的左、右调整。
8.根据权利要求3或7所述的连续皮带机出碴时TBM掘进与二次衬砌同步施工方法所 用的台车，其特征在于上述滚轮支架与滚轮支架安装基座之间设置减震橡胶块。
全文摘要
一种连续皮带机出碴条件下TBM掘进与二次模筑衬砌同步施工工艺，依照下列步骤进行1、敞开式硬岩TBM组装基本完成、进入预备洞继续完善以及整机调试期间，组装2台同步衬砌台车；2、TBM在预备洞内步进的同时，2台同步衬砌台车跟进，同时完成连续皮带机的安装；3、TBM步进到位，开始掘进，衬砌台车抵达衬砌工位后，开始同步施工，1#台车紧跟TBM，对围岩较差洞段及时衬砌；2#台车在1#台车的后方，完成可施工段的衬砌作业。本发明解决了连续皮带机出碴条件下敞开式TBM掘进与二次模筑衬砌不能同步施工的问题，大大缩短长大隧道总体施工工期，并且隧道施工期间的安全性大大增加，符合隧道开挖后及时施作二次衬砌的要求。
文档编号E21D11/10GK102061926SQ200910228168
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者史振春, 张富国, 王雁军, 苏睿, 赵战欣, 邓勇, 黄欣, 齐梦学 申请人:中铁十八局集团有限公司