TBM喷混系统的制作方法

tbm喷混系统
技术领域
1.本发明涉及掘进设备技术领域，特别涉及一种tbm喷混系统。


背景技术：

2.目前在中硬岩与硬岩地层中进行长距离大直径隧洞的开挖施工，大都采用全断面硬岩掘进机，简称tbm(tunnel boring maching)。tbm是利用旋转刀盘上的滚刀挤压剪切破岩，通过旋转刀盘上的铲斗齿拾起石渣，落入主机皮带机上向后输送，再通过牵引矿渣车或隧洞连续皮带机运渣到洞外。由于隧洞内有围岩破碎地段，也有ⅱ、ⅲ、ⅳ、
ⅴ
类围岩，按设计要求需对隧洞内不良地质地段的岩壁进行湿喷混凝土衬砌。因此在初期支护阶段，喷射混凝土施工是主要支护工序之一，也是在围岩自稳性差、节理、裂隙洞段临时封闭岩层的关键工序。
3.目前，喷射混凝土施工中的喷混作业对人工依赖较大，主要为人工作业，效率较低。
4.因此，如何提高喷混作业的效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种tbm喷混系统，能够提高喷混作业的效率。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种tbm喷混系统，包括喷混桥、旋转框架和旋转小车；
8.所述喷混桥可沿轴向进行前后运动，所述喷混桥上固定设置沿轴向延伸的框架滑道；
9.所述旋转框架设于所述框架滑道上，且所述旋转框架连接于框架平移驱动装置，所述框架平移驱动装置用于驱动所述旋转框架在所述框架滑道上沿轴向运动，所述旋转框架上设有轨道，所述轨道沿周向延伸；
10.所述旋转小车上设有喷头，所述喷头连接于供料装置，所述旋转小车具备小车驱动装置，以通过所述小车驱动装置驱动所述旋转小车在所述轨道上移动。
11.优选地，所述旋转小车通过喷头驱动器连接所述喷头，以通过所述喷头驱动器调节所述喷头与隧道洞壁的距离。
12.优选地，还包括固定于所述喷混桥的防尘罩；所述防尘罩沿周向延伸，且在径向上设于所述旋转框架的内侧。
13.优选地，还包括前挡尘板和在轴向上设于所述前挡尘板后侧的后挡尘板，所述前挡尘板和所述后挡尘板均固定于所述喷混桥，所述旋转框架在所述前挡尘板和所述后挡尘板之间进行轴向运动。
14.优选地，还包括清渣皮带机，所述清渣皮带机设于所述旋转框架的下方；所述清渣皮带机包括运渣皮带，所述运渣皮带包括支撑结构和设于所述支撑结构上的可向后传送渣料的带体，所述支撑结构连接于所述喷混桥的侧面。
15.优选地，还包括连接于所述喷混桥的收渣装置；
16.所述清渣皮带机还包括清渣平移驱动装置，所述支撑结构连接于所述清渣平移驱动装置；
17.所述收渣装置在轴向上设于所述清渣皮带机的后侧，所述收渣装置包括收渣斗和收渣驱动装置，所述收渣驱动装置可带动所述收渣斗在预设低位和预设高位之间升降运动，所述清渣平移驱动装置用于驱动所述运渣皮带沿轴向移动，以使所述运渣皮带的尾端运动到位于所述预设低位的所述收渣斗上方以卸料，或者使所述运渣皮带前移，以使所述收渣斗能够由所述预设低位上升到所述预设高位。
18.优选地，所述清渣皮带机还包括侧面导渣槽，所述运渣皮带的一侧连接于所述喷混桥，另一侧连接所述侧面导渣槽，所述侧面导渣槽倾斜设置，且靠近所述运渣皮带的一侧为低位侧。
19.优选地，所述清渣皮带机还包括落料斗，所述落料斗连接于所述运渣皮带的尾部且位于所述运渣皮带的下方。
20.优选地，还包括连接于所述喷混桥的后配套皮带机；所述收渣驱动装置包括升降驱动装置和连接于所述升降驱动装置的翻转驱动装置，所述收渣斗连接于所述翻转驱动装置，所述升降驱动装置用于带动所述收渣斗升降运动，所述翻转驱动装置用于驱动运动至所述预设高位的所述收渣斗翻转运动，以使所述收渣斗落料于所述后配套皮带机。
21.优选地，所述收渣装置还包括卸渣槽，所述卸渣槽连接于所述后配套皮带机的侧面，所述卸渣槽倾斜设置且低位端为靠近所述后配套皮带机的一端，所述收渣斗在进行所述翻转运动后，所述收渣斗中的渣料经所述卸渣槽的高位端进入所述卸渣槽，并经所述卸渣槽滑到所述后配套皮带机上。
22.本发明提供的tbm喷混系统，包括喷混桥、旋转框架和旋转小车。喷混桥沿轴向进行前后运动，喷混桥上固定设置沿轴向延伸的框架滑道。旋转框架设于框架滑道上，且旋转框架连接于框架平移驱动装置，框架平移驱动装置用于驱动旋转框架在框架滑道上沿轴向运动，旋转框架上设有轨道，轨道沿周向延伸。旋转小车上设有喷头，喷头连接于供料装置，旋转小车具备小车驱动装置，以通过小车驱动装置驱动旋转小车在轨道上移动。
23.当设备掘进至隧洞内围岩破碎地段时，按设计要求需对隧洞内不良地质地段的岩壁进行湿喷混凝土衬砌。喷头可以喷射混凝土，旋转小车在轨道上沿周向运动，以使喷头对隧道洞壁进行周向喷混作业。旋转小车安装在旋转框架上，旋转小车在旋转框架上周向运动的同时，旋转框架可在框架平移驱动装置的驱动下沿着框架滑道轴向移动，喷头也同步进行轴向运动，满足轴向的喷混作业。
24.在旋转框架和旋转小车的带动下，喷头可在隧道洞壁中沿轴向、周向自由运动，以实现对隧道洞壁的全面喷混作业，且旋转小车以及旋转框架在对应的驱动设备的驱动下运动，自动化程度较高，可提高喷混作业的效率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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
提供的附图获得其他的附图。
26.图1为本发明所提供tbm喷混系统具体实施例一的整体布置；
27.图2为图1的a-a向剖视图；
28.图3为图1的b-b向剖视图；
29.图4为本发明所提供tbm喷混系统具体实施例一在清渣皮带机前移后的示意图。
30.附图标记：
31.清渣皮带机1，侧面导渣槽11，运渣皮带12，清渣平移驱动装置13，伸缩部131，固定部132，导向轮14，滑槽15，落料斗16；
32.收渣装置2，收渣斗21，升降驱动装置22，翻转驱动装置23，卸渣槽24；
33.喷混桥3；
34.后配套皮带机4；
35.隧道洞壁5；
36.旋转小车6，喷头61，喷头驱动器62；
37.旋转框架7，轨道71，框架滑道72；
38.防尘罩8；
39.前挡尘板9；
40.后挡尘板10。
具体实施方式
41.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做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。
42.本发明的核心是提供一种tbm喷混系统，能够提高喷混作业的效率。
43.本发明所提供tbm喷混系统的具体实施例一，请参考图1至图4，包括喷混桥3、旋转框架7和旋转小车6。
44.喷混桥3可沿轴向进行前后运动，喷混桥3上固定设置沿轴向延伸的框架滑道72，喷混桥3底端具体可以设置车轮。具体地，轴向对应为前后方向。
45.旋转框架7设于框架滑道72上，且旋转框架7连接于框架平移驱动装置，框架平移驱动装置用于驱动旋转框架7在框架滑道72上沿轴向运动。旋转框架7上设有轨道71，轨道71沿周向延伸。可选地，沿着轴向，框架滑道72上可以依次设置至少两个旋转框架7。
46.旋转小车6上设有喷头61，喷头61连接于供料装置，供料装置经喷头61向隧道洞壁5喷射混凝土。具体地，供料装置可以设置在喷混桥3上，或者直接设置在旋转小车6上。旋转小车6具备小车驱动装置，以通过小车驱动装置驱动旋转小车6在轨道71上移动。
47.当设备掘进至隧洞内围岩破碎地段时，按设计要求需对隧洞内不良地质地段的岩壁进行湿喷混凝土衬砌。喷头61可以喷射混凝土，旋转小车6在轨道71上沿周向运动，以使喷头61对隧道洞壁5进行周向喷混作业。旋转小车6安装在旋转框架7上，旋转小车6在旋转框架7上周向运动的同时，旋转框架7可在框架平移驱动装置的驱动下沿着框架滑道72轴向移动，喷头61也同步进行轴向运动，满足轴向的喷混作业。
48.本实施例中，在旋转框架7和旋转小车6的带动下，喷头61可在隧道洞壁5中沿轴向、周向自由运动，以实现对隧道洞壁5的全面喷混作业，且旋转小车6以及旋转框架7在对应的驱动设备的驱动下运动，自动化程度较高，可提高喷混作业的效率。
49.进一步地，如图1所示，旋转小车6通过喷头驱动器62连接喷头61，以通过喷头驱动器62调节喷头61与隧道洞壁5的距离。
50.可选地，喷头驱动器62为伸缩驱动器，具体为伸缩油缸。通过喷头驱动器62的伸缩运动以调节喷头61和隧道洞壁5的间距。又或者，喷头驱动器62为旋转驱动器，如图所1示，通过旋转驱动器驱动喷头61绕着垂直于轴向的旋转线转动，可以将与隧道洞壁5距离h2的喷头61调至距离为h1。又或者，喷头驱动器62同时包括上述伸缩驱动器和旋转驱动器，旋转驱动器连接于旋转小车6，伸缩驱动器连接于旋转驱动器和喷头61之间。
51.本实施例中，通过喷头驱动器62的设置，喷头61相对洞壁距离在一定范围内自动可调，能够满足凹陷或凸起等不平整洞壁的喷混要求，有效减少喷混回弹量。
52.进一步地，tbm喷混系统还包括固定于喷混桥3的防尘罩8。防尘罩8沿周向延伸，且在径向上设于旋转框架7的内侧。
53.如图1和图2所示，防尘罩8为开口向下的c型板，相应地，旋转框架7为c型框架，旋转框架7扣在防尘罩8的外侧，具体地，旋转框架7的轴向长度小于防尘罩8的轴向长度，旋转框架7的轴向行程位于防尘罩8轴向的两端之间。另外，由于主要是顶部需要防尘，具体地，防尘罩8的弧长小于旋转框架7的弧长，即如图2所示，防尘罩8的底端高于旋转框架7的底端。
54.本实施例中，防尘罩8在径向上划分喷混区域，使得防尘罩8以外的部分构成喷混区域，在径向上位于防尘罩8内的部分受到防尘罩8的保护，使得喷混作业主要在喷混区域进行。
55.进一步地，tbm喷混系统还包括前挡尘板9和在轴向上设于前挡尘板9后侧的后挡尘板10，前挡尘板9和后挡尘板10均固定于喷混桥3，旋转框架7在前挡尘板9和后挡尘板10之间进行轴向运动。具体地，前挡尘板9和后挡尘板10也为c型框架，两者在径向上的内侧固定于防尘罩8上，通过前挡尘板9和后挡尘板10沿前后方向划分封闭隔离的喷混区域。
56.进一步地，tbm喷混系统还包括清渣皮带机1，清渣皮带机1能完成对渣料的自动收集及运输，渣料主要为混凝土回弹料。优选地，如图2所示，喷混桥3两侧分别设置清渣皮带机1。其中，清渣皮带机1设于旋转框架7的下方。清渣皮带机1包括运渣皮带12，运渣皮带12包括支撑结构和设于支撑结构上的可向后传送渣料的带体，带体套在支撑结构上，在支撑结构的驱动下运转。支撑结构连接于喷混桥3的侧面。
57.进一步地，清渣皮带机1还包括清渣平移驱动装置13，支撑结构连接于清渣平移驱动装置13，具体地，支撑结构通过清渣平移驱动装置13连接于喷混桥3。
58.tbm喷混系统还包括连接于喷混桥3的收渣装置2。收渣装置2在轴向上设于清渣皮带机1的后侧，收渣装置2能完成回弹料的自动转运。收渣装置2包括收渣斗21和收渣驱动装置，收渣驱动装置可带动收渣斗21在预设低位和预设高位之间升降运动，清渣平移驱动装置13用于驱动运渣皮带12沿轴向移动，以使运渣皮带12的尾端运动到位于预设低位的收渣斗21上方以卸料，或者使运渣皮带12前移，以使收渣斗21能够由预设低位上升到预设高位。
59.在隧道混凝土经喷射回弹后，掉落清渣皮带机1上，如图1所示，经运渣皮带12向后
传输到收渣斗21，在收渣斗21收渣到一定的量之后，清渣平移驱动装置13驱动运渣皮带12前移以避开收渣斗21的上升路径，收渣斗21上升以向上传输渣料，将渣料运至隧洞外。
60.本实施例中，通过清渣皮带机1和收渣装置2的配合传输，可以实现渣料收集、向后传输、转运到隧洞外的整个过程的自动化进行，能够提高渣料收集效率，及时、有效地对隧道喷射的混凝土回弹料进行收集。
61.进一步地，如图2所示，清渣皮带机1还包括侧面导渣槽11，运渣皮带12的一侧连接于喷混桥3，另一侧连接侧面导渣槽11，侧面导渣槽11倾斜设置，且靠近运渣皮带12的一侧为低位侧，远离运渣皮带12的一侧为高位侧。如图2所示，侧面导渣槽11的高位侧可以顶在隧道洞壁5上，在隧道混凝土经喷混设备喷射回弹后，掉落至两侧的侧面导渣槽11上，再滑落至运渣皮带12上，能够保证混凝土能够顺利且全部落到运渣皮带12的带体上。
62.进一步地，如图4所示，清渣平移驱动装置13包括固定部132和设于固定部132前侧的伸缩部131，伸缩部131可相对于固定部132前后伸缩运动，具体地，清渣平移驱动装置13为平移油缸，此时，固定部132为缸体，伸缩部131为活塞杆。运渣皮带12的支撑结构固定连接于伸缩部131，以通过伸缩部131带动运渣皮带12前后运动，固定部132固定连接于喷混桥3的侧面。通过直接利用伸缩式的驱动设备驱实现运渣皮带12的前后移动，便于装配。当然，在其他实施例中，清渣平移驱动装置13还可以设置为旋转驱动设备和丝杠螺母组件的组合。
63.进一步地，如图1所示，清渣皮带机1还包括固定于固定部132的导向轮14和固定于伸缩部131的滑槽15，且滑槽15固定于支撑结构。导向轮14可滚动地连接于滑槽15中，滑槽15沿前后方向延伸。运渣皮带12、滑槽15连接为一体，可在伸缩部131的作用下，相对导向轮14整体前后移动，可提高运渣皮带12前后移动的稳定性。
64.进一步地，如图1所示，清渣皮带机1还包括落料斗16，落料斗16连接于运渣皮带12的尾部且位于运渣皮带12的下方，可使得运渣皮带12的带体上的渣料经落料斗16顺利落到收渣装置2中。
65.进一步地，如图1所示，运渣皮带12包括水平段和设于水平段后侧的倾斜段，倾斜段呈前低后高的方向倾斜。清渣平移驱动装置13连接于水平段。具体地，滑槽15固定于水平段的下方。通过倾斜段的设置，可以使得倾斜段的尾端下方能够预留出足够的空间，以能够顺利运动到处于预设低位时的收渣斗2上方。
66.进一步地，tbm喷混系统还包括连接于喷混桥3的后配套皮带机4。后配套皮带机4设置在喷混桥3中间，主要承担石渣运输功能，亦能满足喷混回弹料的运输。收渣驱动装置包括升降驱动装置22和连接于升降驱动装置22的翻转驱动装置23，升降驱动装置22具体为提升油缸，翻转驱动装置23具体为翻转油缸。收渣斗21连接于翻转驱动装置23。此时，收渣装置2为翻渣机，收渣斗21为翻渣斗。
67.升降驱动装置22用于带动收渣斗21升降运动，翻转驱动装置23用于驱动运动至预设高位的收渣斗21翻转运动，以使收渣斗21落料于后配套皮带机4。如图3所示，实线的收渣斗21为处于预设低位时的收渣斗，虚线的收渣斗21’为处于预设低高时且在翻转状态下的收渣斗。
68.本实施例中，收渣斗21可在升降驱动装置22的作用下，实现整体提升，可在翻转驱动装置23的作用下，实现翻转并将回弹料卸载至后配套皮带机4中，使得渣料随着收渣斗21
自动翻转，并在渣料落到后配套皮带机4后，继续传输，进一步提高收渣的自动化程度。
69.进一步地，如图3所示，收渣装置2还包括卸渣槽24，能将翻渣机内卸载的回弹料转运至后配套皮带机4中。具体地，卸渣槽24连接于后配套皮带机4的侧面，卸渣槽24倾斜设置且低位端为靠近后配套皮带机4的一端，收渣斗21在进行翻转运动后，收渣斗21中的渣料经卸渣槽24的高位端进入卸渣槽24，并经卸渣槽24滑到后配套皮带机4上，使得收渣斗21翻转后，渣料能够顺利地全部落到后配套皮带机4上。
70.进一步地，如图2所示，两个收渣装置2分别设于后配套皮带机4的两侧，两个清渣皮带机1分别对应设于两个收渣装置2的前方，能够从喷混桥3的两侧同时进行收渣，可以改善收渣效果。
71.本实施例中的tbm喷混系统：
72.(一)、当设备掘进至隧洞内围岩破碎地段时，按设计要求需对隧洞内不良地质地段的岩壁进行湿喷混凝土衬砌。旋转小车6带动其上安装的喷头61，按要求沿周向运动，对隧道洞壁5进行周向喷混作业，且喷头驱动器62能使喷头61相对隧道洞壁5的距离在一定范围内自动可调，满足凹陷或凸起等不平整洞壁的喷混要求，有效减少喷混回弹量。旋转小车6安装在旋转框架7上，旋转小车6在旋转框架7上周向旋转的同时，能与旋转框架7一起，实现前后轴向平移，满足轴向的喷混作业。
73.应用此tbm喷混系统，喷混作业能实现自动喷混，且由于喷头61距离洞壁自动可调，能在一定程度上减少喷混回弹量。
74.(二)、受作业方式、喷射设备的局限，作业时出现较大粉尘，对工作环境和作业人员带来一定影响，即便是采用先进的湿喷设备，环境条件也得不到实质性改观。
75.为此，本实施例中，通过前挡尘板9、后挡尘板10分布在喷混区域两端，将喷混区域前后进行隔离，通过防尘罩8分布在喷混区域内侧，将喷混区域内外进行隔离，从而将喷混区域大体封闭，主要是上半部分封闭，与操作人员分离，能有效改善工作环境，改善设备通行及隧洞内整体环境
76.(三)、由于喷射混凝土作业时回弹率过高，一般情况下高达到30％以上，尤其是拱顶部位喷混凝土回弹更高，即使通过优化能在一定程度上降低回弹率，但仍然有不少的回弹料需要清理。为此，可以通过喷混桥3两侧的清渣皮带机1进行渣料的收集。
77.在隧道混凝土经喷混设备喷射回弹后，喷混回弹料掉落至两侧的侧面导渣槽11上，再滑落至运渣皮带12上，经运渣皮带12的输送及落料斗16的转运，将回弹料收集至收渣斗21中。待收渣斗21装载满，清渣平移驱动装置13的伸缩部131向前伸出，与滑槽15连接的运渣皮带12及落料斗16在导向轮14的支撑下，整体向前移动。待落料斗16移出收渣斗21的升降行程范围后，收渣斗21在升降驱动装置22的作用下，提升至顶部，再通过翻转驱动装置23将收渣斗21翻转，收渣斗21内回弹料倾泻至卸渣槽24中再滑落至后配套皮带机4，随着石渣运输至隧洞外。
78.该tbm喷混系统可自动收集喷混回弹料，且收集的回弹料通过清渣皮带机1输送至翻渣机，再经卸渣槽24转运至后配套皮带机4，整个过程无需人工清渣，且对其它工序无影响，自动化程度高。能有效改善作业环境，降低劳动强度，提高工作效率，可有效解决混凝土回弹料收集问题。
79.需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或
者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
80.术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
81.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
82.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
83.以上对本发明所提供的tbm喷混系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。