一种敞开式TBM施工方法、支护系统及其支护方法与流程

技术特征：
1.一种敞开式tbm施工方法，其特征在于：在需要拼装钢拱架时，将钢拱架（8）固定在位于护盾（16）内的回转环（3）上，控制驱动装置（4）带动回转环（3）旋转，在回转环（3）上依次固定与上个钢拱架（8）相连的钢拱架（8）并拼装成整环，控制径向撑紧机构（6）将整环的钢拱架（8）从回转环（3）上取下，控制径向撑紧机构（6）移动至护盾（16）后方，控制径向撑紧机构（6）将整环的钢拱架（8）顶紧至洞壁完成一榀钢拱架的支护；在需要拼装管片时，在回转环（3）上安装管片拼装装置（13），控制管片拼装装置（13）抓取管片（5），控制驱动装置（4）带动回转环（3）旋转至指定环向位置，将随回转环（3）同步旋转的管片（5）与已安装的管片（5）固定连接，重复以上动作使整环中其余管片（5）依次与已安装的管片（5）固定连接。2.一种敞开式tbm施工方法的支护系统，其特征在于：包括轴向滑动设置在主梁（1）上的支撑环（2）和径向撑紧机构（6），径向撑紧机构（6）位于支撑环（2）的后方，支撑环（2）通过驱动装置（4）回转连接有回转环（3），回转环（3）连接有钢拱架托架（15），钢拱架托架（15）可拆卸连接有管片拼装装置（13），径向撑紧机构（6）和支撑环（2）的前极限位置均位于护盾（16）内、后极限位置均位于护盾（16）后方。3.根据权利要求2所述的支护系统，其特征在于：所述支撑环（2）通过第一轴向伸缩单元（9）滑动设置在主梁（1）上，径向撑紧机构（6）通过第二轴向伸缩单元（10）滑动设置在主梁（1）上。4.根据权利要求3所述的支护系统，其特征在于：所述第一轴向伸缩单元（9）和第二轴向伸缩单元（10）均成对设置，每对第一轴向伸缩单元（9）和每对第二轴向伸缩单元（10）均分别设置在主梁（1）的两侧。5.根据权利要求3或4所述的支护系统，其特征在于：所述主梁（1）上设置有轴向的行走轨道（11），所述支撑环（2）和径向撑紧机构（6）通过行走轨道（11）滑动设置在主梁（1）。6.根据权利要求5所述的支护系统，其特征在于：所述行走轨道（11）设置有四个，主梁（1）的左右两侧各设置有两个行走轨道（11），主梁（1）两侧的行走轨道（11）相互对称，同一侧的两个行走轨道（11）上下对称。7.根据权利要求6所述的支护系统，其特征在于：所述第一轴向伸缩单元（9）和第二轴向伸缩单元（10）为液压缸机构或齿轮齿条机构或带传动机构或气压缸机构或直线电机机构或电动推杆机构。8.根据权利要求2
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4、6
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7任一项所述的支护系统，其特征在于：所述回转环（3）连接有连接板（14），管片拼装装置（13）包括与连接板（14）相连的提升油缸（17），提升油缸（17）连接有连接梁（12），连接梁（12）连接有管片抓举总成（18）。9.根据权利要求8所述的支护系统，其特征在于：所述连接板（14）对称设置有两个，每个连接板（14）均连接有提升油缸（17），所述连接梁（12）设置在两个提升油缸（17）之间。10.根据权利要求2
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4、6
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7、9任一项所述的支护系统，其特征在于：所述驱动装置（4）包括设置在支撑环（2）上的液压马达或电机，液压马达或电机连接有小齿轮，所述回转环（3）上设置有与小齿轮啮合的齿圈，回转环（3）上设置有与支撑环（2）配合的环形轨道。11.根据权利要求10所述的支护系统，其特征在于：所述径向撑紧机构（6）连接有工作平台（7），工作平台（7）包括用于钢拱架连接和管片连接的弧形支撑台，径向撑紧机构（6）通过工作平台（7）滑动设置在主梁（1）上。12.根据权利要求2
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11任一项所述的支护系统的支护方法，其特征在于：包括钢拱架拼
装模式、管片拼装模式、钢拱架拼装模式与管片拼装模式的切换，钢拱架拼装模式与管片拼装模式的切换包括钢拱架拼装模式切换到管片拼装模式及管片拼装模式切换到钢拱架拼装模式；所述钢拱架拼装模式包括以下步骤：
①
将首件钢拱架（8）固定在位于护盾（16）内的回转环（3）上；
②
控制驱动装置（4）带动回转环（3）旋转；
③
在回转环（3）上依次固定与上个钢拱架（8）相连的钢拱架（8），并拼装成整环；
④
控制径向撑紧机构（6）将整环的钢拱架（8）从回转环（3）上取下；
⑤
控制第二轴向伸缩单元（10）将径向撑紧机构（6）移动至护盾（16）后方，控制径向撑紧机构（6）将整环的钢拱架（8）顶紧至洞壁完成一榀钢拱架的支护；所述管片拼装模式包括以下步骤：
⑥
待管片（5）输送至拼装区域后，控制管片拼装装置（13）抓取管片（5）；
⑦
控制驱动装置（4）带动回转环（3）旋转至指定环向位置，将随回转环（3）同步旋转的管片（5）与已安装的管片（5）固定连接；
⑧
重复以上动作使整环中其余管片（5）依次与已安装的管片（5）固定连接；钢拱架拼装模式切换到管片拼装模式的方式如下：在回转环（3）的连接板（14）上安装管片拼装装置（13）；连接液压管路及接头、连接电器快速接头、操作系统切换至管片拼装模式；管片拼装模式切换到钢拱架拼装模式时，操作系统切换至钢拱架拼装模式，断开电气及液压管路，将管片拼装装置（13）从连接板（14）上拆下。

技术总结
本发明公开了一种敞开式TBM施工方法、支护系统及其支护方法，包括设置在主梁上的回转环，回转环连接有预装钢拱架的钢拱架托架及用于安装管片的管片拼装装置，主梁上还设置有径向撑紧机构，回转环和径向撑紧机构分别通过第一轴向伸缩单元和第二轴向伸缩单元活动设置在主梁上；施工方法包括钢拱架拼装模式、管片拼装模式、钢拱架拼装模式切换到管片拼装模式及管片拼装模式切换到钢拱架拼装模式。本发明在保证传统安装钢拱架的拱架安装功能的同时，增加了管片的安装功能，可实现钢拱架、管片两种拼装模式的自由、快速切换，实现TBM通过不良地质时盾尾形成快速封闭的支护形式；保证TBM设备及人员的安全、提升了不良地质条件下的施工效率，提升了工效。提升了工效。提升了工效。


技术研发人员：贺飞 张啸 王亚威 潘守辰 高翔 张玉香 任梓恒 史乘百
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：2021.08.26
技术公布日：2021/11/2