一种远程控制的超前掘进TBM及其施工方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种远程控制的超前掘进tbm及其施工方法。

背景技术：

随着我国基础建设的蓬勃发展，长大隧道在公路、铁路、水利水电等施工领域所占比重越来越大，尤其是单洞双线高铁隧道、单洞双车道高速公路隧道等项目，其开挖断面均直径超过10m。采用常规钻爆法施工工作效率低、劳动强度大、安全风险高，尤其是应对岩爆风险能力弱，对人员与设备安全造成极大危害。采用全断面tbm（岩石隧道掘进机）虽在安全、环境、工期方面具有优势，但是同样面临岩爆风险，同时在超大断面开挖时断面利用率低。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种远程控制的超前掘进tbm及其施工方法，解决了现有技术中隧道开挖中应对岩爆风险能力弱、安全系数低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种远程控制的超前掘进tbm，包括超前掘进装置和可移动式控制台，所述超前掘进装置上连接有可伸缩式皮带机，超前掘进装置的管线集中到第一快插接头处，第一快插接头安装在可伸缩式皮带机上，所述可移动式控制台上设有控制器和管线收放机构，控制器上的管线集中成快插管线，快插管线缠绕在管线收放机构上，快插管线的自由端设有第二快插接头，第二快插接头与第一快插接头插接配合，实现管线拆装速度快、易防护。

所述管线收放机构采用自动式卷线机；所述超前掘进装置采用小直径硬岩掘进机。

一种远程控制的超前掘进tbm的施工方法，包括如下步骤：

s1：将超前掘进tbm吊运至指定位置，并对超前掘进tbm进行调试；

s2：将第二快插接头与第一快插接头插接，可移动式控制台上的控制器与超前掘进装置连接，可伸缩式皮带机伸出，可移动式控制台上的控制器远程控制超前掘进tbm向前掘进，开挖区域为a1；

s3：可移动式控制台上的控制器控制超前掘进tbm向前掘进3~5m距离后停止掘进；控制可伸缩式皮带机伸出收回至超前掘进tbm尾部；

s4：断开第二快插接头与第一快插接头，将第一快插接头放置于超前掘进tbm内部，可移动式控制台上的快插管线通过管线收放机构收回；

s5：通过钻爆法进行主洞扩挖作业，扩挖距离3~5m，开挖区域为a2；

s6：重复步骤s2~s5，直至完成开挖工作。

本发明采用远程控制的超前掘进tbm，作业过程中无人员进入，施工安全。超前掘进tbm电气线路、液压管路等采用快插接头与主洞内的可移动式控制台连接，管线拆装速度快、易防护。通过小直径硬岩掘进机短距离超前掘进，主洞钻爆法快速扩挖跟进。超前掘进提前释放岩石应力，避免岩爆对后续人员与设备的损坏，同时超前开挖为后续主洞开挖提供了破岩临空面，有利于后续钻爆发施工效率，节约了后续作业强度和时间。本发明融合tbm与钻爆法优势，采用掘进远程控制的tbm先行开挖一定距离，然后快速切换至钻爆法施工，施工更安全、高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明第二快插接头与第一快插接头插接状态结构示意图。

图2为图1中d1框内局部放大图。

图3为图1中d2框内局部放大图.

图4为本发明第二快插接头与第一快插接头断开状态结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，实施例1，一种远程控制的超前掘进tbm，包括超前掘进装置1和可移动式控制台4，可移动式控制台4位于主洞中，为超前掘进装置的控制中心，实现远程控制。所述超前掘进装置1的后部连接有可伸缩式皮带机2，伸出的可伸缩式皮带机可延伸到主洞，可伸缩式皮带机将刀盘开挖渣石排至钻爆法工作区域。超前掘进装置1的管线集中到第一快插接头3处，第一快插接头3安装在可伸缩式皮带机2上，便于与可移动式控制台相连接。所述可移动式控制台4上设有控制器5和管线收放机构6，控制器5为整个装置的控制中心。管线收放机构6用于管线的自动收放，实现第二快插接头8与第一快插接头3的快速插接。控制器5上的管线集中成快插管线7，快插管线7缠绕在管线收放机构6上，通过管线收放机构实现管线的快速收放，快插管线7的自由端设有第二快插接头8，第二快插接头8与第一快插接头3插接配合。当第二快插接头8与第一快插接头3插接时，实现控制器与超前掘进装置的连通，可进行远程控制。

进一步，所述管线收放机构6采用自动式卷线机；所述超前掘进装置1采用小直径硬岩掘进机，即采用一台开挖直径为3m的小型tbm，小型tbm长20~30m，采用远程有线远程控制，控制室与相关部件设置在钻爆法施工区域后部的tbm控制台。超前掘进装置1液压、流体、电气等系统与可移动式控制台的控制器连接端均采用快速接头连接。

如图4所示，实施例2，一种远程控制的超前掘进tbm的施工方法，包括如下步骤：s1：将超前掘进tbm吊运至指定位置，并对超前掘进tbm进行调试；保证其正常掘进。

s2：将第二快插接头与第一快插接头插接，可移动式控制台上的控制器与超前掘进装置连接，远程控制超前掘进tbm向前掘进，开挖区域为a1，开挖断面为圆形断面，同时，可伸缩式皮带机伸出延伸到主洞，可伸缩式皮带机将刀盘开挖渣石排至钻爆法工作区域。

s3：可移动式控制台上的控制器控制超前掘进tbm向前掘进3~5m距离后停止掘进；控制可伸缩式皮带机伸出收回至超前掘进tbm尾部；

s4：断开第二快插接头与第一快插接头，将第一快插接头放置于超前掘进tbm内部，可移动式控制台上的快插管线通过管线收放机构收回；

s5：通过钻爆法进行主洞扩挖作业，扩挖距离3~5m，开挖区域为a2；扩挖截面可以是圆形断面、马蹄形断面、矩形断面等不同断面形式。超前掘进提前释放岩石应力，避免岩爆对后续人员与设备的损坏，同时超前开挖为后续主洞开挖提供了破岩临空面，有利于后续钻爆发施工效率，节约了后续作业强度和时间。

s6：重复步骤s2~s5，直至完成开挖工作。

其他结构与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种远程控制的超前掘进TBM及其施工方法，解决了现有技术中隧道开挖中应对岩爆风险能力弱、安全系数低的问题。本发明包括超前掘进装置和可移动式控制台，所述超前掘进装置上连接有可伸缩式皮带机，超前掘进装置的管线集中到第一快插接头处，第一快插接头安装在可伸缩式皮带机上，所述可移动式控制台上设有控制器和管线收放机构，控制器上的管线集中成快插管线，快插管线缠绕在管线收放机构上，快插管线的自由端设有第二快插接头，第二快插接头与第一快插接头插接配合，实现管线拆装速度快、易防护。本发明融合TBM与钻爆法优势，采用掘进远程控制的TBM先行开挖一定距离，然后快速切换至钻爆法施工，施工更安全、高效。

技术研发人员：李建斌;贾连辉;贺飞;卓兴建;田彦朝;宁向可
受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司
技术研发日：2019.03.12
技术公布日：2019.05.10