应对不良地质问题的TBM可伸缩式护盾结构及快速脱困方法与流程

本发明涉及隧洞工程施工，具体涉及一种应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构及快速脱困方法。

背景技术：

1、双护盾tbm穿越断层破碎带、软弱围岩等不良地质洞段时，tbm盾体容易被破碎岩块或大变形围岩抱死，具有较高的卡机风险，受限于tbm施工作业空间及机械的灵活性，卡机脱困处理难以开展，极大可能降低隧洞掘进效率、延误施工工期。目前常规的双护盾tbm的护盾结构尚缺乏针对性的防卡机及脱困装置，需要对其进行结构优化设计，以应对隧洞掘进过程中遭遇的不良地质问题。

技术实现思路

1、针对双护盾tbm施工遭遇断层破碎带、软弱围岩等不良地质问题时盾体易卡机、难脱困等特点，本发明通过伸缩油缸连接四片分段盾体，用于控制盾体横断面尺寸；伸缩油缸内外侧被防尘板隔离密封，防止石渣干扰机械正常运行。整体构成的伸缩式护盾结构简单、灵活性高、可控制性强，可以应对岩块塌落或围岩变形对盾体结构造成的挤压抱死问题，方便tbm机身卡机时收缩盾体完成快速脱困，确保隧洞掘进速度与施工安全。

2、一种应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构，包括tbm盾体和伸缩结构，所述tbm盾体沿圆周方向等分为四个分段盾体，每相邻两个所述分段盾体之间通过伸缩结构相连，所述伸缩结构用于调节相邻两个所述分段盾体之间的间距。

3、优选地，所述伸缩结构包括两端分别与相邻两个所述分段盾体相连的伸缩油缸，所述伸缩油缸的伸缩方向与其所在位置的分段盾体的切线方向平行。

4、优选地，所述伸缩结构还包括沿隧洞轴线方向通长布置于所述伸缩油缸内外两侧的防尘板，所述分段盾体一长边沿隧洞轴线方向通长开设有通槽，所述防尘板一长边嵌置于所述通槽内并与之形成滑动配合关系，所述防尘板另一长边固定于另一个相邻的所述分段盾体上。

5、优选地，所述通槽内嵌置有压缩弹簧，所述压缩弹簧一端与所述通槽内底面相连，所述压缩弹簧另一端与所述防尘板相连。

6、优选地，所述防尘板横断面为“t”型结构，所述防尘板的横梁嵌置于通槽内并与之形成滑动配合关系；所述通槽出口处设置有限位板，所述限位板与所述横梁之间形成限位配合关系。

7、优选地，多个所述伸缩油缸等间距布置于相邻两个所述分段盾体之间。

8、优选地，所述伸缩结构的布置范围在隧洞径向上小于所述分段盾体的厚度范围。

9、一种双护盾tbm在应对不良地质问题时的快速脱困方法，所述双护盾tbm包括如前所述的tbm可伸缩式护盾结构，所述快速脱困方法包括：

10、当tbm掘进过程中出现卡机问题时，启动伸缩油缸，通过伸缩油缸的高度变动自动调节邻两个分段盾体之间的间距，进而调节tbm盾体断面尺寸，使得tbm盾体快速脱困，确保tbm正常掘进。

11、当伸缩油缸高度变动的同时，“t”型防尘板的板面随护盾横断面尺寸变动而滑动，在弹簧的支撑作用下始终保持盾体结构的密闭性。

12、相比于现有技术，本发明主要有如下优点及效果：

13、本专利提出一种应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构，通过在分段盾体间设置伸缩油缸，tbm可在一定范围内自由调节盾体横断面的尺寸；通过在伸缩油缸内外侧设置可滑动防尘板，防止石渣干扰机械正常运行。tbm可伸缩式护盾结构能够降低卡机风险并方便卡机快速脱困，提高双护盾tbm施工过程中应对不良地质问题的能力和施工效率，保障隧洞掘进速度与施工安全，具有可观的经济效益。

技术特征：

1.一种应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构，包括tbm盾体(1)，其特征在于：所述tbm盾体(1)沿圆周方向等分为四个分段盾体(11)，每相邻两个所述分段盾体(11)之间通过伸缩结构(2)相连，所述伸缩结构(2)用于调节相邻两个所述分段盾体(11)之间的间距。

2.根据权利要求1所述的应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构，其特征在于：所述伸缩结构(2)包括两端分别与相邻两个所述分段盾体(11)相连的伸缩油缸(21)，所述伸缩油缸(21)的伸缩方向与其所在位置的分段盾体(11)的切线方向平行。

3.根据权利要求2所述的应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构，其特征在于：所述伸缩结构(2)还包括沿隧洞轴线方向通长布置于所述伸缩油缸(21)内外两侧的防尘板(22)，所述分段盾体(11)一长边沿隧洞轴线方向通长开设有通槽(23)，所述防尘板(22)一长边嵌置于所述通槽(23)内并与之形成滑动配合关系，所述防尘板(22)另一长边固定于另一个相邻的所述分段盾体(11)上。

4.根据权利要求3所述的应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构，其特征在于：所述通槽(23)内嵌置有压缩弹簧(25)，所述压缩弹簧(25)一端与所述通槽(23)内底面相连，所述压缩弹簧(25)另一端与所述防尘板(22)相连。

5.根据权利要求3所述的应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构，其特征在于：所述防尘板(22)横断面为“t”型结构，所述防尘板(22)的横梁(26)嵌置于通槽(23)内并与之形成滑动配合关系；所述通槽(23)出口处设置有限位板(24)，所述限位板(24)与所述横梁(26)之间形成限位配合关系。

6.根据权利要求2所述的应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构，其特征在于：多个所述伸缩油缸(21)等间距布置于相邻两个所述分段盾体(11)之间。

7.根据权利要求1所述的应对不良地质问题的tbm可伸缩式护盾结构，其特征在于：所述伸缩结构(2)的布置范围在隧洞径向上小于所述分段盾体(11)的厚度范围。

8.一种双护盾tbm在应对不良地质问题时的快速脱困方法，其特征在于，所述双护盾tbm包括权利要求1-7任一项所述的tbm可伸缩式护盾结构，所述快速脱困方法包括：

技术总结
本发明公开一种应对不良地质问题的TBM可伸缩式护盾结构及快速脱困方法，包括TBM盾体，所述TBM盾体沿圆周方向等分为四个分段盾体，每相邻两个所述分段盾体之间通过伸缩结构相连，所述伸缩结构用于调节相邻两个所述分段盾体之间的间距。当TBM掘进过程中出现卡机问题时，启动伸缩油缸，通过伸缩油缸的高度变动自动调节邻两个分段盾体之间的间距，进而调节TBM盾体断面尺寸，使得TBM盾体快速脱困，确保TBM正常掘进。本发明通过在分段盾体间设置伸缩油缸，TBM可在一定范围内自由调节盾体横断面的尺寸，能够降低卡机风险并方便卡机快速脱困，提高双护盾TBM施工过程中应对不良地质问题的能力和施工效率，保障隧洞掘进速度与施工安全，具有可观的经济效益。

技术研发人员：宋志忠,李雅诗,喻亚奇,李蘅,颜天佑,牛运华,朱学贤,邓雨辰,李建贺,武松
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16