一种隧道掘进机的制作方法

本实用新型属于隧道掘进设备技术领域，具体涉及一种隧道掘进机。

背景技术：

隧道掘进机(TBM)是专门用于岩石地层隧道开挖的大型成套施工装备，其中，护盾式隧道掘进机在施工过程中均需拼装混凝土管片以为设备提供推进或步进的作用力，同时，在隧道洞壁上拼装管片，还可对隧道洞壁进行衬砌以提高洞壁的稳定性，确保隧道的安全。

护盾式隧道掘进机在施工过程中，推进油缸在向前推进或步进的过程中，推进油缸需支撑在沿隧道铺设的管片上，通过管片来承受推进油缸的反作用力。由此可以看出，护盾式隧道掘进机在施工过程中，均需要沿着隧道拼装管片，来为主机提供前进或步进的作用力。

然而，由于开挖隧道的距离通常比较长，隧道线路所穿越的地层的地质条件往往是不均一的，例如一条15km的岩石隧道，极有可能先后穿越软弱围岩、断层破碎带、以及构造完整的中硬岩层，其中，在围岩构造完整的中硬岩层中，隧道的洞壁具备较好的稳定性和安全性，无需采用拼装管片对隧道洞壁进行衬砌，在这种情况下，采用护盾式隧道掘进机施工，仍然进行拼装管片，会大大增加施工量，施工效率低，增大施工成本，从而均不能达到最佳的施工效率和经济性。

因此，提供一种隧道掘进机，在不拼装管片也能提供使设备前进的作用力，降低在围岩完整地层中的隧道的施工成本，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种隧道掘进机，在地质条件较好的隧道施工过程中，该隧道掘进机的撑靴装置可直接撑紧在隧道的洞壁上为支撑环提供支持力，以使支撑环给推进油缸提供反推力，使该隧道掘进机在不需对隧道洞壁拼装管片的条件下，也能实现正常的掘进和步进，从而可有效提高施工效率和降低施工成本。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种隧道掘进机，包括掘进机本体，所述掘进机本体上连接有推进油缸，还包括撑靴装置和连接在所述撑靴装置上的支撑环，所述支撑环位于所述推进油缸的后方，所述撑靴装置用于撑紧隧道以给所述支撑环提供支持力，以使所述支撑环给所述推进油缸提供反推力。

进一步的，所述撑靴装置包括机架、撑紧油缸和撑靴，所述撑紧油缸固定连接在所述机架上，所述撑紧油缸上连接所述撑靴，所述撑紧油缸用于驱动所述撑靴撑紧在隧道上。。

进一步的，所述掘进机本体托梁穿过所述撑靴装置的中部，所述撑靴装置可在所述托梁上滑动。

进一步的，所述撑靴装置可在所述托梁上滑动具体为，所述机架上设有支撑轮，所述托梁上设有滑道，所述支撑轮可在所述滑道内移动。

进一步的，所述机架上设有距离传感器，用于监测所述机架与所述托梁的距离。

进一步的，所述支撑轮上设有距离传感器，用于监测所述支撑轮与所述托梁的距离。

进一步的，至少设有一对所述撑紧油缸，所述撑紧油缸对称设置，分别撑紧在隧道的两侧。

进一步的，所述支撑环上设有拖拉装置，所述拖拉装置用于拉动所述支撑环和所述撑靴装置向前移动。

进一步的，所述支撑环与所述撑靴装置的连接处设有缓冲装置。

进一步的，所述支撑环包括有至少两块支撑片，所述支撑片拼装成环形结构。

本实用新型提供的隧道掘进机，包括支撑环和撑靴装置，掘进机本体上连接有推进油缸，撑靴装置支撑着支撑环以承受推进油缸的反推力，在地质条件一般或者较好的隧道施工过程中，隧道洞壁在不拼装管片进行衬砌时仍具备良好的安全稳定性的条件下，撑靴装置直接撑紧在隧道两侧的洞壁上，依靠撑靴装置与洞壁围岩之间的摩擦力，以承受支撑环传递来的推进油缸的反推力和扭矩。撑靴装置和支撑环为推进油缸提供支撑，使该掘进机在不需对隧道洞壁拼装管片的条件下，也能实现正常的掘进和步进，降低了施工工作量，从而可大大提高施工效率，极大地节省了施工成本，具有良好的经济效益；另外，改变了传统掘进机对管片支撑的依赖，扩大了设备的适应范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的隧道掘进机的结构示意图；

图2为本实施例提供的隧道掘进机的撑靴装置与支撑环的结构示意图；

图3为本实施例提供的隧道掘进机的撑靴装置与支撑环的正面剖视图；

图4为本实施例提供的隧道掘进机的撑紧装置的结构示意图；

图5为本实施例提供的隧道掘进机的支撑环的结构示意图；

图6为本实施例提供的隧道掘进机的撑紧装置与支撑环连接处的俯视图 (未画出支撑环)；

图7为本实施例提供的隧道掘进机无管片施工时的结构示意图。

附图标记说明：支撑环1；支撑块101；撑靴装置2；撑靴201；撑紧油缸202；机架203；支撑轮204；连接梁205；凸块206；支撑块207；推进油缸3；掘进机本体4；拼装机5；管片6；管片吊机8；缓冲装置9；托梁10；滑道1001；支腿1002；。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

首先需要说明的是，本申请中所述的“向前”、“前侧”或“前方”所指向的方向，是指隧道掘进机掘进前进的方向；反之，“后”所指的方向，为与隧道掘进机掘进前进方向相反的方向。

如图1至图7所示，本实施例提供的一种隧道掘进机，包括掘进机本体4，所述掘进机本体4上连接有推进油缸3，还包括撑靴装置2和连接在所述撑靴装置2上的支撑环1，所述支撑环1位于所述推进油缸3的后方，所述撑靴装置2用于撑紧隧道以给所述支撑环1提供支持力，以使所述支撑环1给所述推进油缸3提供反推力。

本实施例提供的隧道掘进机，包括支撑环1和撑靴装置2，掘进机本体4 上连接有推进油缸3，撑靴装置2支撑着支撑环1以承受推进油缸3的反推力，在地质条件一般或者较好的隧道施工过程中，隧道洞壁在不拼装管片6进行衬砌时仍具备良好的安全稳定性的条件下，撑靴装置2直接撑紧在隧道两侧的洞壁上，依靠撑靴装置2与洞壁围岩之间的摩擦力，以承受支撑环1传递来的推进油缸3的反推力和扭矩。撑靴装置2和支撑环1为推进油缸3提供支撑，使该掘进机在不需对隧道洞壁拼装管片6的条件下，也能实现正常的掘进和步进，降低了施工工作量，从而可大大提高施工效率，极大地节省了施工成本，具有良好的经济效益；另外，改变了传统掘进机对管片6支撑的依赖，扩大了设备的适应范围。

其中，支撑环1设置在撑靴装置2的前侧，支撑环1用于支撑推进油缸3，承受推进油缸3的反推力，撑靴装置2撑紧隧道两侧的洞壁上，依靠撑靴装置2与洞壁围岩之间的摩擦力，以承受支撑环1传递来的推进油缸3的反推力和扭矩。支撑环1与撑靴装置2可以是固定连接，如采用螺栓固定连接，也可以是活动连接，本实施例中，优选支撑环1与撑靴装置2可拆卸活动连接，便于支撑环1与撑靴装置2的安装和运输。通过支撑环1支撑推进油缸3，对推进油缸2的支撑连接效果更好，可使推进油缸3在推进的过程中保持合适的推进位置。

优选的，支撑环1外径与洞壁上的管片6外径相等，支撑环1内径与洞壁上管片6内径相等，有利于支撑环1对推进油缸3进行支撑。因为在隧道施工中，围岩较差的施工段需要对洞壁拼装管片6进行衬砌，而在围岩较好的地段时，采用本实施例提供的隧道掘进机，不需要拼装管片6衬砌隧道洞壁，因此，在围岩较好的施工段与围岩较差的施工段的过渡段，支撑环1内、外径分别设计成与拼装的管片6的内、外径相等，可使支撑环1与隧道洞壁上已拼装的管片6具有很好的过渡连接作用。

本实施例对撑靴装置2进行进一步说明，所述撑靴装置2包括机架203、撑紧油缸202和撑靴201，所述撑紧油缸202固定连接在所述机架203上，所述撑紧油缸202上连接所述撑靴201，所述撑紧油缸202用于驱动所述撑靴 201撑紧在隧道上。

机架203可设置在隧道底部，用于固定安装撑紧油缸202，本实施例中机架203优选采用钢结构，使机架203具有足够的强度。在撑紧过程中，撑紧油缸202驱动撑靴201伸出直至撑靴201紧紧支撑在隧道的洞壁上，从而使撑靴装置2具有足够的力度以平衡支撑环1传递来的推进油缸202的推力。撑靴201与洞壁接触位置还可以设置有稳定器，便于控制撑靴201的移动方向，使撑靴201在洞壁上撑紧更稳，而不会发生晃动。当推进油缸3完成一个掘进循坏后，推进油缸3回缩，撑紧油缸3回缩带动撑靴201离开洞壁，然后将该隧道掘进机向前移动一环管片的宽度，撑紧油缸3驱动撑靴201伸出撑紧洞壁，推进油缸202伸出顶紧在支撑环1的前端面，继续下一掘进循环。

支撑环1与撑紧装置2的连接具体为，撑紧装置2的机架203上连接有连接梁205，连接梁205上通过螺栓、螺杆、螺母或其他连接部件固定连接有凸块206，凸块206也可以通过焊接固定在连接梁205上，连接梁205与凸块 206整体呈“L”型，凸块206与支撑环1固定连接，从而将支撑环1与撑靴装置2连接起来。优选设置至少两个连接梁205，每根连接梁205上至少一个凸块206，使凸块206在支撑环1上均匀分布或者对称分布。

优选的，所述掘进机本体4的托梁10穿过所述撑靴装置2的中部，所述撑靴装置2可在所述托梁10上滑动。具体的托梁10穿过机架203的中部，机架203可在托梁10上滑动，从而带动整个撑靴装置2在托梁10上相对移动，便于在掘进步进过程中，撑靴装置2向前移动。在掘进机本体4的托梁 10的末端加设有支腿1002，支腿1002优选为可伸缩结构，支腿1002的上部通过法兰与托梁10固定连接，其下部采用滚轮支撑和移动，在掘进机本体4 向前掘进的过程中便于托梁10向前移动，并且，通过设置支腿1002使托梁10具有足够的强度以承受撑靴装置2的重量。当进行有管片6施工时，只需拆除支撑环1，拼装隧道管片6，撑靴装置2安装在托梁10上，不需要拆卸撑靴装置2。

所述撑靴装置2可在所述托梁10上滑动具体为，所述机架203上设有支撑轮204，所述托梁10上设有滑道1001，所述支撑轮204可在所述滑道1001 内移动。机架203设置在掘进机本体4上，机架203包括有支撑块207，两支撑块207对称分布在托梁10的两侧，各支撑块207靠近托梁10的一侧上固定有至少一个支撑轮204，托梁10上沿托梁10轴向相对支撑轮204的位置上设有滑道1001，支撑轮204位于滑道1001内且可沿滑道滑动。本实施例中，一块支撑块207上优选固定设置有三个支撑轮204，滑道1001优选为槽状，支撑轮204卡在槽状滑道1001内，且支撑轮204可沿滑道1001滑动而又不会从滑道1001内脱出。机架203还包括有锁紧机构，锁紧机构用于锁紧机架 203，使撑靴装置2在开始撑紧过程的中相对托梁10保持不动，而在掘进机本体4向前掘进的过程中，锁紧装置解锁，机架203可相对托梁10滑动。通过滑动机架203和锁紧机构锁紧，还可以准确调节撑靴装置2的支撑位置。

更加优选的，所述机架203上设有距离传感器，用于监测所述机架203 与所述托梁10的距离。在隧道掘进机掘进的过程中，可能会遇到隧道两侧洞壁的岩性不一样，可能会出现一侧洞壁的岩层硬度大，一侧洞壁的岩层硬度小，因而在撑靴装置2撑紧过程中，出现撑靴装置2向岩层硬度小的一侧偏移，甚至引起机架203与托梁10碰撞接触，故在托梁10上设置距离传感器，在撑紧过程中实时监测机架203与托梁10之间的距离，便于对撑靴装置2进行实时调整，防止撑靴装置2向洞壁一侧倾斜，也避免机架203与托梁10碰撞接触。

本实施例中，所述支撑轮204上设有距离传感器，用于监测所述支撑轮 204与所述托梁10的距离。具体的，在支撑轮204靠近托梁10一端的中心部位设置距离传感器，实时监测支撑轮204的端面与托梁10的滑道1001内侧壁的距离，以便及时调整撑靴装置2，防止支撑轮204的端面与滑道1001内侧壁触碰接触。

具体的，至少设有一对所述撑紧油缸202，成对的所述撑紧油缸202对称设置，分别撑紧在隧道的两侧。本实施例中，优选设置四对撑紧油缸202，分别平行设置在机架203的上部和下部，机架203上部沿水平方向平行设置有两对撑紧油缸202，机架203下部沿水平方向平行设置有两对撑紧油缸202，分布在机架203上下部的撑紧油缸202两两相对应，且由机架203将分布在上下部的撑紧油缸202固定连接起来。设置四对撑紧油缸202，每一侧的撑靴 201上连接有四个撑紧油缸202，从而使撑靴装置2更稳定地撑紧在隧道上。当然，也可在每一撑紧油缸202上分别单独设置有撑靴201。

本实施例中，所述支撑环1上设有拖拉装置，所述拖拉装置用于拉动所述支撑环1和所述撑靴装置2向前移动。拖拉装置优选拖拉油缸，拖拉油缸的两端分别连接在前方掘进机本体上和支撑环1上，当推进油缸3完成一个掘进循环时，推进油缸3回缩，拖拉油缸随后回缩，从而拉动支撑环1和撑靴装置2一同向前移动。拖拉油缸结构简单，操作方便快捷，占用的空间小。

优选的，所述支撑环1与所述撑靴装置2的连接处设有缓冲装置9。缓冲装置9可以是弹簧或橡胶垫等具有弹性的部件或装置，在向前移动支撑环2 与撑靴装置3的过程中，缓冲装置9可有效防止支撑环2与撑靴装置3发生刚性碰撞。

其中，所述支撑环2包括有至少两块支撑块101，所述支撑块101拼装成环形结构。具体的，支撑块101优选采用钢材质的弧形支撑块，优选采用四块弧形支撑块，拼装成圆环形结构。各支撑块101可由隧道掘进机现有的管片拼装机5进行拼装成环，支撑块101之间采用螺栓或其它连接装置进行可拆卸固定连接，便于支撑环1的运输、拆卸、安装和维护。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。