TBM主机及一种TBM的制作方法

本发明涉及tbm的渣土输送，特别涉及一种tbm主机及tbm。

背景技术：

tbm（tunnelboringmachine，硬岩隧道掘进机）是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送泥渣、隧道支护等功能，已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。敞开式tbm主机通常采用主机皮带机进行出渣，在围岩稳定地层中掘进效率较高，但是在软弱破碎地层中掘进时，由于围岩不稳定，且多发生突泥涌水等问题，在此情况下，采用皮带机出渣可能会出现出渣量不可控，导致主机皮带机压死、泥石流状渣土涌入刀盘内部，泥石流状渣土甚至会通过主梁人孔涌至隧道内，导致tbm出渣量过多、地层上部出现空腔、坍塌等问题，还需要进行大量清渣作业，从而影响施工效率。

公开号为cn111810169a的中国专利文献公开了一种tbm压力平衡系统及使用该系统的tbm，包括主梁，主梁上设有主驱动，主驱动的径向外侧设有护盾，护盾或/和主驱动上设置有螺旋输送机安装孔，能够安装螺旋输送机，使得渣土输送装置包括螺旋输送机和带式输送机两种。掘进时，根据地层的稳定性，可以选择螺旋输送机或带式输送机进行渣土输送。采用螺旋输送机输送时护盾与主驱动之间通过内外密封板密封，同时带式输送机的前端装上密封隔板，使刀盘渣土腔体与外界隧道隔，通过螺旋输送机控制出渣量，将渣土排到主驱动的后方。

但是，上述专利文献中的tbm需要进行输送方式的切换，切换时还需要拆装螺旋输送机和密封隔板，使用较为不便，影响施工效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种tbm主机，能够方便地适应不同的地层情况；同时，本发明还提供了一种能够方便地适应不同地层情况的tbm。

本发明中tbm主机采用如下技术方案：

tbm主机，包括：

主梁，主梁的前端设有主驱动；

主驱动，用于驱动刀盘转动，包括固定部分和转动部分，固定部分固定在主梁上，转动部分供刀盘固定；

集渣斗，相对于主梁固定设置，用于承接刀盘中排出的渣土；

渣土输送装置，用于输送从集渣斗排出的渣土；

所述渣土输送装置为螺旋输送机，螺旋输送机的进料口对接在集渣斗的出渣口上；

所述主梁的至少前端部分是由螺旋输送机的外壳形成。

有益效果：采用上述技术方案，主梁的至少前端部分是由螺旋输送机的外壳形成，这样，螺旋输送机的外壳能够形成主梁或者作为主梁的一部分，结构紧凑，螺旋输送机能够具有较大的内径，保证输送能力，不需要在集渣斗处进行螺旋输送机和皮带输送机的切换，同时，螺旋输送机的进料口对接在集渣斗的出渣口上，不需要进行螺旋输送机的拆装，也能够更好地满足螺旋输送机与集渣斗之间的封闭问题，使得螺旋输送机的内腔能够与集渣斗的内腔形成一个完整空间，更好地避免突泥涌水时泥石流状渣土进入tbm掘进出的隧道内部，适应不同的地层情况，有利于保证施工效率。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的进料口朝向前方，所述集渣斗的出渣口朝向后方，所述螺旋输送机的外壳朝前对接在集渣斗上。

有益效果：采用上述技术方案便于集渣斗与螺栓输送机的对接，并且能够更好地保证螺栓输送机的径向尺寸，提高输送能力。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的螺旋轴伸入所述集渣斗的内腔中。

有益效果：采用上述技术方案能够更彻底地对渣土进行输送。

作为一种优选的技术方案：所述集渣斗位于所述螺旋输送机的径向外侧，与螺旋输送机的螺旋轴的前端部分形成重叠。

有益效果：采用上述技术方案有利于更彻底地对渣土进行输送。

作为一种优选的技术方案：所述主驱动的固定部分为环形，所述螺旋输送机从固定部分中穿过，与固定部分之间设有环形封堵结构，环形封堵结构将固定部分的前后两侧隔离开。

有益效果：采用上述技术方案能够使隧道内部与刀盘更好地隔离开，更好地避免突泥涌水时泥石流状渣土进入tbm掘进出的隧道内部。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的外壳上设有连接法兰，通过连接法兰固定在主驱动的固定部分上；所述连接法兰形成所述环形封堵结构。

有益效果：采用上述技术方案便于螺旋输送机的固定，并且能够起到封堵作用，结构简单。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的出料口设置在主梁的后端，所述tbm主机的主梁整体由螺旋输送机的外壳形成。

有益效果：采用上述技术方案能够减少零部件数量，结构简洁。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的进料口与集渣斗的出渣口通过法兰连接。

有益效果：采用上述技术方案能够更容易地保证密封效果。

作为一种优选的技术方案：主梁上设有支撑推进系统，支撑推进系统包括鞍架和撑靴，主梁上设有供鞍架前后滑动的导轨，所述导轨固定在螺旋输送机的圆筒形外壳上。

有益效果：采用上述技术方案便于支撑推进系统的装配。

本发明中tbm主机采用如下技术方案：

一种tbm，包括tbm主机和后配套，后配套位于tbm后方；

tbm主机，包括：

主梁，主梁的前端设有主驱动；

主驱动，用于驱动刀盘转动，包括固定部分和转动部分，固定部分固定在主梁上，转动部分供刀盘固定；

集渣斗，相对于主梁固定设置，用于承接刀盘中排出的渣土；

渣土输送装置，用于输送从集渣斗排出的渣土；

所述渣土输送装置为螺旋输送机，螺旋输送机的进料口对接在集渣斗的出渣口上；

所述主梁的至少前端部分是由螺旋输送机的外壳形成。

有益效果：采用上述技术方案，主梁的至少前端部分是由螺旋输送机的外壳形成，这样，螺旋输送机的外壳能够形成主梁或者作为主梁的一部分，结构紧凑，螺旋输送机能够具有较大的内径，保证输送能力，不需要在集渣斗处进行螺旋输送机和皮带输送机的切换，同时，螺旋输送机的进料口对接在集渣斗的出渣口上，不需要进行螺旋输送机的拆装，也能够更好地满足螺旋输送机与集渣斗之间的封闭问题，使得螺旋输送机的内腔能够与集渣斗的内腔形成一个完整空间，更好地避免突泥涌水时泥石流状渣土进入tbm掘进出的隧道内部，适应不同的地层情况，有利于保证施工效率。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的进料口朝向前方，所述集渣斗的出渣口朝向后方，所述螺旋输送机的外壳朝前对接在集渣斗上。

有益效果：采用上述技术方案便于集渣斗与螺栓输送机的对接，并且能够更好地保证螺栓输送机的径向尺寸，提高输送能力。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的螺旋轴伸入所述集渣斗的内腔中。

有益效果：采用上述技术方案能够更彻底地对渣土进行输送。

作为一种优选的技术方案：所述集渣斗位于所述螺旋输送机的径向外侧，与螺旋输送机的螺旋轴的前端部分形成重叠。

有益效果：采用上述技术方案有利于更彻底地对渣土进行输送。

作为一种优选的技术方案：所述主驱动的固定部分为环形，所述螺旋输送机从固定部分中穿过，与固定部分之间设有环形封堵结构，环形封堵结构将固定部分的前后两侧隔离开。

有益效果：采用上述技术方案能够使隧道内部与刀盘更好地隔离开，更好地避免突泥涌水时泥石流状渣土进入tbm掘进出的隧道内部。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的外壳上设有连接法兰，通过连接法兰固定在主驱动的固定部分上；所述连接法兰形成所述环形封堵结构。

有益效果：采用上述技术方案便于螺旋输送机的固定，并且能够起到封堵作用，结构简单。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的出料口设置在主梁的后端，所述tbm主机的主梁整体由螺旋输送机的外壳形成。

有益效果：采用上述技术方案能够减少零部件数量，结构简洁。

作为一种优选的技术方案：所述螺旋输送机的进料口与集渣斗的出渣口通过法兰连接。

有益效果：采用上述技术方案能够更容易地保证密封效果。

作为一种优选的技术方案：主梁上设有支撑推进系统，支撑推进系统包括鞍架和撑靴，主梁上设有供鞍架前后滑动的导轨，所述导轨固定在螺旋输送机的圆筒形外壳上。

有益效果：采用上述技术方案便于支撑推进系统的装配。

对于本专利要保护的主题，同一主题下的各优选技术方案均可以单独采用，在能够组合的情况下，也可以将同一主题下的两个以上优选的技术方案任意组合，组合形成的技术方案此处不再具体描述，以此形式包含在本专利的记载中。

附图说明

图1是本发明中tbm主机的实施例1的主视图；

图2是图1中刀盘和盾体处的结构示意图；

图3是图1中支撑推进系统与主梁的装配关系示意图；

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：11、主梁；12、刀盘；13、主驱动；14、固定部分；15、转动部分；16、护盾；21、钢拱架安装器；22、锚杆钻机；31、支撑推进系统；32、鞍架；33、撑靴；34、推进油缸；35、后支撑；41、集渣斗；42、进渣口；51、螺旋输送机；52、外壳；53、螺旋轴；54、导轨；56、连接法兰；57、出料口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中可能出现的术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明中tbm主机的实施例1：

如图1所示，tbm主机为敞开式tbm的主机，包括主梁11和刀盘12，主梁11上由前向后依次设有主驱动13、钢拱架安装器21、锚杆钻机22、支撑推进系统31和后支撑35。

主梁11上设置的各部件均为现有技术，其中，主驱动13用于驱动刀盘12转动，包括固定部分14和转动部分15，固定部分14固定在主梁11上，转动部分15供刀盘12通过螺栓固定。主驱动13的径向外侧设有护盾16，用于防护主驱动13，并在tbm掘进时起稳定主驱动13、减少振动的作用。钢拱架安装器21和锚杆钻机22安装在主梁11的前部，可沿主梁11前后移动。支撑推进系统31包括鞍架32，鞍架32沿前后方向导向装配在主梁11上，其上设有撑靴33，撑靴33与主梁11之间设有推进油缸34，推进油缸34的前端与主梁11通过销轴铰接，后端与撑靴33铰接，通过推进油缸34的伸缩，带动撑靴33和鞍架32沿主梁11上的外部轨道前后移动。后支撑35与主梁11焊接固定，其上的后支撑35油缸能够带动后撑靴33升降，与撑靴33配合实现tbm的换步。

如图1和图2，tbm主机还包括集渣斗41，集渣斗41设置在刀盘12的后部，位于刀盘12的回转中心处，用于承接刀盘12中排出的渣土。作为现有技术中采用的一种结构，集渣斗41的径向外侧设有耳板（图中为剖视状态，耳板未示出），通过耳板固定在主驱动13的固定部分14上，相对于主梁11固定设置。所述集渣斗41的前侧顶部设有进渣口42，进渣口42朝向上方；集渣斗41的后侧设有出渣口，出渣口朝向后方。

tbm主机还包括渣土输送装置，用于输送从集渣斗41排出的渣土；所述渣土输送装置为螺旋输送机51，螺旋输送机51包括圆筒形的外壳52，外壳52内转动装配有螺旋轴53，作为一种常规结构，螺旋轴53由中心轴和螺旋叶片形成。螺旋轴53从外壳52后端伸出，连接回转驱动装置，在回转驱动装置的带动下转动。与现有技术不同的是，螺旋输送机51的外壳52向后一直水平延伸至tbm的主体后端，tbm主机的主梁11是由螺旋输送机51的外壳52形成。

如图3，主梁11上设有供鞍架32前后滑动的导轨54，导轨54设有四处，导轨54的横截面大致为直角三角形（直角三角形的斜边为圆弧形，与外壳52的外轮廓一致），可以焊接固定在螺旋输送机51的圆筒形外壳52上，也可以通过其他方式固定，例如螺栓连接固定在螺旋输送机51的圆筒形外壳52上，在主梁11上形成四个直角棱。

外壳52的前端开放，与集渣斗41通过螺栓连接固定，外壳52的前端开口形成进料口，进料口朝向前方，对接在集渣斗41的出渣口上，与集渣斗41形成一个相对密封的箱体。tbm掘进时，刀盘12旋转，将渣土带入集渣斗41内，再由螺旋输送机51旋转将渣土输送到tbm主机后部。螺旋输送机51的出料口57设置在主梁11的最后端下部，供渣土排出。螺旋输送机51的出料口57设有出料闸门，能够控制出料速度。

主驱动13的固定部分14为环形，所述螺旋输送机51从固定部分14中穿过。螺旋输送机51的外壳52上设有连接法兰56，通过连接法兰56固定在主驱动13的固定部分14上，连接法兰56形成环形封堵结构，将固定部分14的前后两侧隔离开，在发生突泥涌水时，能够避免泥石流状渣土通过螺旋输送机51与主驱动13之间的环形空间向主机后部流出。

tbm掘进时，撑靴33撑紧洞壁，推进油缸34伸出，主驱动13带动刀盘12旋转破岩，同时将渣土带入集渣斗41，再由螺旋输送机51旋转将渣土输送到tbm主机的后部。tbm换步时，后支撑35伸出，撑靴33回收，然后推进油缸34回收，带动撑靴33及鞍架32沿螺旋输送机51滑动到前部。本发明集渣斗41与螺旋输送机51连接成封闭的腔体，通过控制螺旋输送机51的转速和出料口57闸门，可控制tbm的出渣量，从而避免由出渣量不可控而导致上部围岩坍塌等问题。螺旋输送机51与主驱动13通过法兰连接，主驱动13内部形成封闭的箱体，在发生突泥涌水时，能够减少或避免泥石流状渣土向主机后部流出，减少清渣量或避免清渣，提高tbm在软弱破碎地层中的施工效率，提高施工的安全性。

本发明中tbm主机的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，所述螺旋输送机51的进料口朝向前方，所述集渣斗41的出渣口朝向后方，所述螺旋输送机51的外壳52朝前对接在集渣斗41上，而本实施例中，螺旋输送机51位于集渣斗41的下方，进料口朝上，所述集渣斗41的出渣口朝向下方，与螺旋输送机51的螺旋轴53的前端部分形成重叠。

本发明中tbm主机的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，所述tbm主机的主梁11整体由螺旋输送机51的外壳52形成；而本实施例中，螺旋输送机51的后端位于支撑推进系统31之前，所述tbm主机的主梁11仅前半段由螺旋输送机51的外壳52形成，后半段与现有技术中的主梁11结构相同。此时，渣土可以继续由带式输送机输送。当然，在其他实施例中，螺旋输送机51的长度也可以调整，至少使出料口位于主驱动的后方即可。

本发明中tbm主机的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，主驱动13的固定部分14为环形，所述螺旋输送机51从固定部分14中穿过，固定部分14上设有连接法兰56，形成环形封堵结构；而本实施例中，环形封堵结构由独立设置在螺旋输送机51的外壳52与所述主驱动13之间的环形板形成。

本发明中一种tbm的实施例：

一种tbm，包括tbm主机和后配套，后配套位于tbm后方，包括台车，台车上设有液压动力站、变压器、配电柜等。其中，tbm主机采用上述tbm主机的任一实施例中记载的tbm主机，后配套为现有技术，此处均不再具体说明。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，本申请的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。