一种适用于TBM的可移动式超前钻注一体机的制作方法

一种适用于tbm的可移动式超前钻注一体机
技术领域
1.本发明涉及全断面硬岩掘进机使用的超前钻注一体机领域，尤其涉及一种适用tbm的可移动式超前钻注一体机。


背景技术：

2.全断面隧道硬岩掘进机(tbm)在施工过程中，遇到前方软弱围岩、破碎带断层等不良地质时，围岩的稳定性较差，不能满足tbm的正常掘进，造成潜在的卡机和隧道坍塌风险，此时需要对刀盘前方未开挖不良地层进行超前钻孔和注浆加固；遇不明地层时，需要超前钻孔探测；遇富水涌水地层时，需要及时进行超前注浆封堵涌水等超前支护工作。
3.一般tbm预留有超前钻机的安装位置，仅当地层需要超前加固时再安装超前钻机，地层超前加固完成后需要对超前钻机进行拆除，工序十分繁琐。当tbm盾体直径较大时，沿盾体圆周方向的超前注浆预留孔数量较多，且距离超前钻机较远，在超前钻机钻杆通过时容易发生钻杆与超前注浆孔不平行，钻杆不能顺利通过超前注浆孔，影响超前钻机的钻孔和注浆工作，制约施工效率。因此，有必要发明一种能够适用于tbm超前钻孔注浆工作的可移动式钻注一体机。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种适用tbm的可移动式超前钻注一体机，以克服tbm在施工过程中遇到不良地质时进行超前探测、钻孔、注浆加固等工作困难，效率低的问题。本发明提供的可移动式超前钻注一体机能够随用随取，移动方便快捷，节省了超前钻机的运输、安装、拆卸时间。
5.本发明技术方案如下：一种适用于tbm的可移动式超前钻注一体机，包括主梁前段1、行走装置和钻注一体机2。
6.主梁前段1上布置有平移滑轨5；行走装置包括环形梁推进油缸3、环形梁4、滑动轮箱23和旋转驱动机构24；环形梁推进油缸3一端固定在主梁前段1上，另一端固定在环形梁4的轨道板22上；环形梁4包括大齿圈21和两个轨道板22；轨道板22为圆环状，内部中空；大齿圈21位于两个轨道板22之间，三者通过螺栓连接，并局部焊接固定；环形梁4通过滑动轮箱23在环形梁推进油缸3的作用下沿着平移滑轨5实现往复运动。
7.环形梁4的形状需要保证其在主梁前段1上移动时不与之发生干涉。
8.旋转驱动结构24主要由旋转驱动块16、驱动总成19和传动齿轮20组成；旋转驱动块16底部设有行走导轮结构，用于安装在环形梁4上并沿轨道板22表面滑动；旋转驱动块16上布置驱动总成19和传动齿轮20；传动齿轮20与驱动总成19连接后与环形梁4上的大齿圈21啮合。旋转驱动机构24通过传动齿轮20可在环形梁4上转动。
9.滑动轮箱23包括滑动轮26和滑动轮箱架27，滑动轮箱架27用于支撑滑动轮26；滑动轮箱23通过滑动轮箱架27与环形梁4的内壁焊接在一起。
10.钻注一体机2主要由夹钎器10、推进梁18、行走牵引机构9、液压凿岩机7、复位组件
6、液压控制阀台25、调整装置和钻具11组成；钻具11插在液压凿岩机7缸体内，并依靠固定在推进梁18头部的夹钎器10进行支撑导向；液压凿岩机7通过自身下部凿岩机托板28上的滑块在行走牵引机构9的牵引下于推进梁18上滑动，并通过固定在推进梁18尾端的复位组件6实现复位；所述调整装置包括滑块13、托架17、倾角油缸14、补偿油缸12和旋转座8，安装在推进梁18下部，用以调整钻注一体机2的钻注角度；液压控制阀台25安装在调整装置一侧。
11.钻注一体机2通过固定座15和旋转驱动机构24固连在环形梁4的一端，随环形梁4在平移滑轨5上往复移动；固定座15一端与旋转驱动机构24上的旋转驱动块16栓接，另一端与钻注一体机2底部的旋转座8栓接。
12.所述驱动总成19的驱动源为直流电机。
13.。所述平移滑轨5分别在主梁前段一侧有上下两条，共有四条，用于承受环形梁4和其上钻注一体机2的重量，并为它们的移动提供导向功能，相应的行走轮箱23也有四个，分别安装在其对应的平移滑轨5上以带动环形梁4移动。
14.所述主梁前段1上部预留有供钻注一体机2移动的通道空间。
15.所述轨道板22表面和行走导轮结构表面做淬硬处理并涂有润滑脂，以减少其滑动摩擦，提高其耐磨性。
16.所述环形梁推进油缸3通过螺栓安装在主梁前段1侧表面上，其活塞杆通过法兰盘固接在环形梁4侧表面上。环形梁推进油缸3有两个，分布在主梁前段1两边，两个环形梁推进油缸3同步伸出和缩回驱动环形梁移动。
17.在上述技术方案中，当需要超前钻机进行超前支护作业时，其移动过程为：利用环形梁推进油缸3推动环形梁4带动钻注一体机2整体移动到指定位置，然后驱动总成19驱动旋转驱动结构24带动钻注一体机2整体转动到盾体上的超前钻注预留孔相对应的指定轴向角度，进一步地调整钻注一体机2上的倾角油缸使得钻杆与超前钻注预留孔平行，最后行走牵引机构9、复位组件6、补偿油缸12和液压凿岩机7在液压控制阀台25的控制下相互配合使得钻具11钻到指定深度。
18.本发明的有益效果为：本发明解决了tbm在遇到不良地质的施工过程中，超前作业困难、效率低的问题，实现了在狭小的空间内省去将超前钻机等相关设备进行现场安装、拆卸和运输的过程和大量的人工吊运安装工作。本发明提供的技术方案能实现超前作业中钻注一体机的快速到位，进而实施超前支护作业，自动化程度高，劳动强度小，大大提高了tbm施工效率。
附图说明
19.图1为本发明的整体结构示意图；
20.图2为本发明涉及的钻注一体机结构示意图；
21.图3为本发明结构局部放大示意图；
22.图4为本发明的环形梁正视图。
23.图5为本发明中所涉及的滑动轮箱的结构剖面图。
24.图中：1.主梁前段；2.钻注一体机；3.环形梁推进油缸；4.环形梁；5.平移滑轨；6.复位组件；7.液压凿岩机；8.旋转座；9.扶钎器；10.夹钳器；11.钻具；12.补偿油缸；13.滑块
组件；14.倾角油缸；15.固定座；16.旋转驱动块；17.托架；18.推进梁；19.驱动总成；20.传动齿轮；21.大齿圈；22.轨道板；23.滑动轮箱；24.旋转驱动机构；25.液压控制阀台；26.滑动轮；27.滑动轮箱架；28.凿岩机托板。
具体实施方式
25.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。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。
26.本发明的结构具有一定的适应性，可根据不同tbm的开挖直径和结构尺寸以及超前钻注的距离选择不同尺寸的行走装置和不同型号的钻注一体机进行组合装配。下面结合附图以某隧道工程中开挖直径为7m的kstbm3为例，介绍本发明中适用于tbm的快速移动钻注一体机。
27.实施例1
28.参见附图1-4，一种适用于tbm的快速移动钻注一体机，包括主梁前段1、钻注一体机2、环形梁推进油缸3、环形梁4和平移滑轨5。所述平移滑轨5和环形梁推进油缸3对称布置在主梁前段1两侧，由螺栓组固定，所述环形梁4、环形梁推进油缸3、滑动轮箱23和旋转驱动机构24组成行走装置，使得钻注一体机2能够实现沿刀盘轴向方向移动和护盾周向方向转动从而运动到工作目标位置。
29.进一步地，所述钻注一体机2通过固定座15和旋转驱动机构24固连在环形梁4的一端，所述固定座15一端与旋转驱动机构24上的旋转驱动块16上表面栓接，另一端与钻注一体机2底部的旋转座8栓接。固定座15整体结构锻造而成，以增强其机械性能和可靠性。
30.进一步地，所述环形梁4包括大齿圈21和轨道板22，所述轨道板22整体为圆环形状，内部为中空结构，数量为两个，所述大齿圈21夹在两个轨道板22之间，三者之间通过螺栓连接起来，并在局部通过焊接固定，环形梁4通过滑动轮箱23在环形梁推进油缸3的作用下沿着平移滑轨5实现往复运动。环形梁4的形状需要保证其在主梁前段1上沿刀盘轴向移动时不与之发生干涉。
31.进一步地，所述旋转驱动结构24主要由旋转驱动块16、驱动总成19和传动齿轮20组成，所述旋转驱动块16上面安装有驱动总成19和和传动齿轮20，其底部两端设置有行走导轮结构，所述旋转驱动机构24通过行走导轮结构卡在环形梁4上，并通过此结构沿着环形梁4上的轨道板22表面滑动，所述传动齿轮20由大小两个齿轮组成，传动比为3：1，其中小齿轮套在驱动总成19的输出轴上，大齿轮与环形梁4上的大齿圈21外啮合，所述驱动总成19的驱动源为直流电机。轨道板22表面和行走导轮表面做淬硬处理并涂有润滑脂，以减少其滑动摩擦，提高其耐磨性。
32.进一步地，所述环形梁推进油缸3通过螺栓安装在主梁前段1两侧表面上，其活塞杆通过自身法兰盘固接在环形梁4侧表面上。环形梁推进油缸3有两个，分布在主梁前段1两侧，两个环形梁推进油缸3工作时同步伸出和缩回以驱动环形梁沿着平移滑轨5移动。
33.进一步地，所述滑动轮箱23包括滑动轮26和滑动轮箱架27，所述滑动轮箱架27与环形梁4焊接在一起，所述滑动轮26数量为2，以提高行走装置移动的平稳性。
34.进一步地，所述钻注一体机2由夹钎器10、推进梁18、行走牵引机构、液压凿岩机7、
复位组件6、液压控制阀台25、调整装置和钻具11组成，所述调整装置包括滑块13、托架17、倾角油缸14、补偿油缸12和旋转座8，所述液压凿岩机7固定在凿岩机托板上并通过其上的滑块在推进梁18上滑动。
35.在上述技术方案中，当需要超前钻机进行超前支护作业时，其移动过程为：利用环形梁推进油缸3推动环形梁4带动钻注一体机2整体移动到指定位置，然后驱动总成19驱动旋转驱动机构24带动钻注一体机2整体转动到盾体上的超前钻注预留孔相对应的指定轴向角度，进一步地调整钻注一体机2上的倾角油缸14使得钻杆与超前钻注预留孔平行，最后行走牵引机构、复位组件6、补偿油缸12和液压凿岩机7在液压控制阀台25的控制下相互配合使得钻具11钻到指定深度。
36.本发明未尽事宜为公知技术。
37.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。