專利名稱：連續(xù)皮帶機出碴時tbm掘進與二次襯砌同步施工方法及臺車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及長大隧道采用敞開式隧道掘進機施工、連續(xù)皮帶機出碴條件下TBM掘 進與二次模筑襯砌同步施工技術(shù)及同步襯砌臺車。屬長大隧道施工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著隧道設(shè)計與施工水平的不斷進步，TBM法施工已經(jīng)成為長大隧道首選，國內(nèi)也 正在大力推廣該施工方法。以往施工過程中不論采用有軌運輸方式出碴還是連續(xù)皮帶機出 碴，都是TBM掘進完成后施作二次模筑襯砌，無法實現(xiàn)TBM掘進與二次模筑襯砌同步施工， 工期較長，并且與鐵道部、建設(shè)部等部位頒布的二次襯砌與隧道開挖掌子面間距不能超過 文件規(guī)范確定的限界的要求不相符。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工 方法，該方法可實現(xiàn)TBM掘進與二次模筑襯砌同步施工、可實現(xiàn)二次模筑襯砌施工條件下 連續(xù)皮帶機出碴不間斷、可實現(xiàn)二次模筑襯砌施工條件下TBM施工所需大直徑軟風(fēng)管通風(fēng) 不間斷、可實現(xiàn)TBM掘進與二次模筑襯砌同步作業(yè)工況條件下四軌雙線有軌運輸不間斷， 并實現(xiàn)了不倒管作業(yè)，避免澆筑過程中混凝土管路影響列車通行。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工方 法，其特征在于依照下列步驟進行(1)敞開式硬巖TBM組裝基本完成、進入預(yù)備洞繼續(xù)完善以及整機調(diào)試期間，組裝 2臺同步襯砌臺車；Q)TBM在預(yù)備洞內(nèi)步進的同時，2臺同步襯砌臺車跟進，同時完成連續(xù)皮帶機的 安裝；(3) TBM步進到位，開始掘進，襯砌臺車抵達(dá)襯砌工位后，開始同步施工，1#臺車緊 跟TBM，對圍巖較差洞段及時襯砌；2#臺車在1#臺車的后方，完成可施工段的襯砌作業(yè)；(4)臺車移動時，拆除臺車前方連續(xù)皮帶機在洞壁固定的三角支撐架，利用襯砌臺 車支撐皮帶機；同時，連續(xù)皮帶機從臺車后方顯露后，及時重新安裝三角支撐架，將其固定 于已經(jīng)襯砌好的洞壁上。上述連續(xù)皮帶機固定于洞壁的三角支撐架為兩節(jié)可調(diào)整結(jié)構(gòu)，在二次襯砌施作前 后洞徑改變，利用同一套三角支撐架實現(xiàn)連續(xù)皮帶機支撐固定，保證二次襯砌前后連續(xù)皮 帶機相對于隧道中心線的位置關(guān)系不變。上述在連續(xù)皮帶機出碴條件下與TBM掘進同步施工的襯砌臺車，包括臺車臺架， 其特征在于在臺車臺架上安裝有連續(xù)皮帶機專用帶有滾輪、并帶有調(diào)整機構(gòu)的支架，在臺 車上部臺架結(jié)構(gòu)中設(shè)置大直徑軟風(fēng)管穿行機構(gòu)，臺車下部臺架采用桁架式橫梁，臺車下部 臺架空間至少供兩列編組列車同時通行；臺車上布置管路，管路一端連接于混凝土分配器，另一端安裝于工藝要求的混凝土澆筑口。上述大直徑軟風(fēng)管的直徑是2200mm。上述大直徑軟風(fēng)管外部安裝有軟風(fēng)管保護筒，該保護筒內(nèi)布置若干滾輪。上述臺車下部臺架空間有效凈高觀00讓，有效凈寬4000mm。上述滾輪支架通過螺栓安裝于臺車立柱上，通過雙螺母實現(xiàn)滾輪支撐的上、下調(diào) 整；在滾輪支架上安裝的基座板上設(shè)置長孔，以實現(xiàn)滾輪支撐的左、右調(diào)整。上述滾輪支架與滾輪支架安裝基座之間設(shè)置減震橡膠塊。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點和積極效果1、可實現(xiàn)二次模筑襯砌施工條件下連續(xù)皮帶機出碴不間斷。2、可實現(xiàn)二次模筑襯砌施工條件下TBM施工所需大直徑軟風(fēng)管通風(fēng)不間斷。3、可實現(xiàn)TBM掘進與二次模筑襯砌同步作業(yè)工況條件下四軌雙線有軌運輸不間 斷。4、可實現(xiàn)不倒管作業(yè)，避免澆筑過程中混凝土管路影響臺車下面的列車通行。5、解決了 TBM法施工中圍巖暴露時間長、不利于圍巖穩(wěn)定的問題，同時隧道施工 工期大大縮短。


圖1是同步襯砌臺車橫斷面示意圖。圖2是同步襯砌臺車結(jié)構(gòu)正視圖。圖3是臺車走行之小邊墻與隧道結(jié)構(gòu)之水溝之間位置關(guān)系示意圖。圖4是臺車翻轉(zhuǎn)底模結(jié)構(gòu)及其翻轉(zhuǎn)軌跡。圖5是連續(xù)皮帶機固定于洞壁的三角支撐架兩節(jié)式結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖。圖6是連續(xù)皮帶機穿越襯砌臺車細(xì)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.仰拱預(yù)制塊，2.臺車走行小邊墻，3.臺車翻轉(zhuǎn)底模，4.下部臺架，5.桁架 式橫梁，6.上部臺架，7.軟風(fēng)管保護筒，8.通風(fēng)軟管，9.混凝土分配器，10.隧道開挖輪廓 線，11.噴錨支護層，12. 二次襯砌層，13.連續(xù)皮帶機，14.連續(xù)皮帶機支撐滾輪，15.臺車底 縱梁，16.列車及其限界，17.臺車走行鋼軌，18.列車走行鋼軌，19.臺車立柱，20.滾輪支 架，21.隧道結(jié)構(gòu)物之電纜槽，22.隧道結(jié)構(gòu)物之水溝，23.臺車底模翻轉(zhuǎn)軌跡線，24.連續(xù)皮 帶機在洞壁固定的兩節(jié)式三角支架，25.矩形管(皮帶機縱梁)，26.附加梁，27.皮帶托輥 支架板，28.附加梁與矩形管之間的墊塊，29.螺栓，30.雙螺母，31.滾輪支架安裝基座板， 32.滾輪支架安裝基座，33.減震橡膠塊，34.滾輪支架。
具體實施例方式(1)組裝TBM，基本完成、進入預(yù)備洞后繼續(xù)完善并調(diào)試整機，同時在TBM組裝場地 組裝2部同步襯砌臺車(1#、2#臺車)，如果條件允許，2部臺車同時組裝，否則順次組裝1#、 2#臺車。(2)臺車組裝完畢，進入預(yù)備洞，行駛至貼近TBM的區(qū)域，如果兩部臺車同時完成 組裝，則同時進洞，否則順次進入。(3)安裝連續(xù)皮帶機，穿越2部襯砌臺車，使之成為一個完整的系統(tǒng)，達(dá)到可正常運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。G)TBM連同2部臺車同時步進，邊步進邊延伸連續(xù)皮帶機，直至抵達(dá)掌子面。如果 預(yù)備洞距離較長，則應(yīng)適當(dāng)設(shè)置道岔，以方便列車通行。(5) TBM開始掘進，待掘進適當(dāng)距離，1#臺車抵達(dá)二次模筑襯砌施工工位后，開始 掘進與襯砌同步施工。1#臺車緊跟TBM，對圍巖較差洞段及時襯砌，有能力的情況下盡量多 施工；2#臺車在1#臺車的后方，完成可施工段的襯砌作業(yè)。(6)臺車移動時，拆除臺車前方連續(xù)皮帶機在洞壁固定的三角支撐架，利用襯砌臺 車支撐皮帶機；同時，連續(xù)皮帶機從臺車后方顯露后，及時重新安裝三角支撐架，將其固定 于已經(jīng)襯砌好的洞壁上。上述連續(xù)皮帶機固定于洞壁的三角支撐架為兩節(jié)可調(diào)整結(jié)構(gòu)，在 二次襯砌施作前后洞徑改變，利用同一套三角支撐架實現(xiàn)連續(xù)皮帶機支撐固定，保證二次 襯砌前后連續(xù)皮帶機相對于隧道中心線的位置關(guān)系不變。以下結(jié)合

實現(xiàn)連續(xù)皮帶機出碴條件下TBM掘進與二次模筑襯砌同步施 工技術(shù)的關(guān)鍵點。1、如圖1，施工材料運輸所需的有軌運輸車輛(16)限界尺寸為 1900X^00mm(寬X高)，為實現(xiàn)有軌運輸四軌雙線通行，同時考慮列車通行安全距離、軌 線布置間距，要求臺車門架下，鋼軌(18)軌面以上有效凈空不小于4000X^00mm(寬X
1 ) O為保證臺架內(nèi)凈空，需為臺車專門鋪設(shè)軌道，為此設(shè)計了小邊墻O)，走行于作為 隧道結(jié)構(gòu)一部分的兩側(cè)小邊墻上，該小邊墻O)的頂面即為隧道水溝(22)底面(參見圖 3)；臺車下部臺架G)，有效凈高觀00讓，有效凈寬4000mm，可供2列編組列車同時通行，為 TBM掘進及二次襯砌施工需快速不間斷地運輸大量施工材料提供條件。如圖1，為避免混凝土澆筑過程中倒管作業(yè)侵占列車通行空間，影響TBM掘進物料 以及二次襯砌混凝土的運輸，本發(fā)明設(shè)計了專用的混凝土分配器(9)及完善的配管系統(tǒng)， 根據(jù)混凝土澆筑工藝要求，在臺車上布置好管路，一端連接于混凝土分配器，另一端安裝于 工藝要求的混凝土澆筑口。輸送泵泵送來的混凝土，根據(jù)澆筑工藝要求的數(shù)量及澆筑點，經(jīng) 混凝土分配器準(zhǔn)確地分配到相應(yīng)的管路中，進而送達(dá)澆筑點。如圖4，為避免脫模時影響列車通行內(nèi)凈寬，底腳模(3)設(shè)計為小尺寸翻轉(zhuǎn)模，確 保其翻轉(zhuǎn)運行軌跡不會超越底縱梁(1 內(nèi)側(cè)。2、如圖1，TBM施工用通風(fēng)軟管(8)直徑2200mm，需保證不論襯砌臺車處于何種工 作狀態(tài)，均可連續(xù)通風(fēng)，在臺車上部臺架設(shè)置大直徑軟風(fēng)管穿行機構(gòu)以及防護措施，即軟風(fēng) 管保護筒(7)。軟風(fēng)管保護筒內(nèi)布置若干滾輪，避免通風(fēng)管和鋼結(jié)構(gòu)件直接接觸有效減少摩擦 力。臺車端部采用通風(fēng)管斜向過渡絎架，最大限度減少穿行時的阻力。3、如圖5，二次模筑襯砌施工過程中，任何情況下連續(xù)皮帶機(1 均需連續(xù)運轉(zhuǎn)， 臺車區(qū)域僅僅允許拆除連續(xù)皮帶機在洞壁固定的三角支撐架04)。臺車前進時，臺車前方 皮帶機三角架需逐件拆除，后方三角架需逐件安裝于已經(jīng)襯砌完成的洞壁上。4、如圖6，皮帶機矩管0 上固定有皮帶托輥支架板(27)，下部并非一個平面，不 能直接在滾輪上行走，因此在矩管下方附加軌道(簡稱附加梁)06)。附加梁采用空心矩管 制作，減輕重量，采用簡易扣件安裝，便于操作。附加梁上部間隔一定距離加焊墊塊，以避讓原皮帶機矩管上的連接螺桿。附加梁規(guī)格4572mm/2000mm/各若干，防止同一規(guī)格時導(dǎo)致 墊塊和螺桿的干涉。5、如圖6，滾輪支架(34)可以上下左右調(diào)整并有效鎖定，以適應(yīng)臺車相對于皮帶 機有上下方向或者左右方向的相對位移時，皮帶機可以仍然保持原來的姿態(tài)不變。滾輪支 架(34通過螺栓09)安裝于臺車立柱(19)上，通過雙螺母(30)實現(xiàn)滾輪支撐的上下調(diào) 整；同時，滾輪支架安裝基座板(31)上設(shè)置長孔，以實現(xiàn)滾輪支撐的左右調(diào)整；滾輪位置調(diào) 整完成后，通過雙螺母(30)實現(xiàn)有效鎖定。6、為避免連續(xù)皮帶機運行過程中的振動對臺車以及襯砌混凝土結(jié)構(gòu)造成影響，需 設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、效果顯著的減震裝置。如圖(5)，具體做法為在滾輪支架(34)與滾輪支架 安裝基座(3 之間設(shè)置減震橡膠塊(3 。如果這種措施仍不能有效避免皮帶機振動對混 凝土結(jié)構(gòu)的影響，還可以設(shè)置異型立柱，安裝于仰拱預(yù)制塊和滾輪架之間，將振動傳導(dǎo)至仰 拱預(yù)制塊(1)。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工方法，其特征在于依照下列 步驟進行(1)敞開式硬巖TBM組裝基本完成、進入預(yù)備洞繼續(xù)完善以及整機調(diào)試期間，組裝2臺 同步襯砌臺車；Q)TBM在預(yù)備洞內(nèi)步進的同時，2臺同步襯砌臺車跟進，同時完成連續(xù)皮帶機的安裝；(3)TBM步進到位，開始掘進，襯砌臺車抵達(dá)襯砌工位后，開始同步施工，1#臺車緊跟 TBM，對圍巖較差洞段及時襯砌；2#臺車在1#臺車的后方，完成可施工段的襯砌作業(yè)；(4)臺車移動時，拆除臺車前方連續(xù)皮帶機在洞壁固定的三角支撐架，利用襯砌臺車支 撐皮帶機；同時，連續(xù)皮帶機從臺車后方顯露后，及時重新安裝三角支撐架，將其固定于已 經(jīng)襯砌好的洞壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工方法，其特 征在于上述連續(xù)皮帶機固定于洞壁的三角支撐架為兩節(jié)可調(diào)整結(jié)構(gòu)，在二次襯砌施作前 后洞徑改變，利用同一套三角支撐架實現(xiàn)連續(xù)皮帶機支撐固定，保證二次襯砌前后連續(xù)皮 帶機相對于隧道中心線的位置關(guān)系不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工方法所用的 臺車，其特征在于上述在連續(xù)皮帶機出碴條件下與TBM掘進同步施工的襯砌臺車，包括臺 車臺架，其特征在于在臺車臺架上安裝有連續(xù)皮帶機專用帶有滾輪、并帶有調(diào)整機構(gòu)的支 架，在臺車上部臺架結(jié)構(gòu)中設(shè)置大直徑軟風(fēng)管穿行機構(gòu)，臺車下部臺架采用桁架式橫梁，臺 車下部臺架空間至少供兩列編組列車同時通行；臺車上布置管路，管路一端連接于混凝土 分配器，另一端安裝于工藝要求的混凝土澆筑口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工方法所用的 臺車，其特征在于上述大直徑軟風(fēng)管的直徑是2200mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工方法所用 的臺車，其特征在于上述大直徑軟風(fēng)管外部安裝有軟風(fēng)管保護筒，該保護筒內(nèi)布置若干滾 輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工方法所用的 臺車，其特征在于上述臺車下部臺架空間有效凈高洲00讓，有效凈寬4000mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工方法所用的 臺車，其特征在于上述滾輪支架通過螺栓安裝于臺車立柱上，通過雙螺母實現(xiàn)滾輪支撐的 上、下調(diào)整；在滾輪支架上安裝的基座板上設(shè)置長孔，以實現(xiàn)滾輪支撐的左、右調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的連續(xù)皮帶機出碴時TBM掘進與二次襯砌同步施工方法所 用的臺車，其特征在于上述滾輪支架與滾輪支架安裝基座之間設(shè)置減震橡膠塊。
全文摘要
一種連續(xù)皮帶機出碴條件下TBM掘進與二次模筑襯砌同步施工工藝，依照下列步驟進行1、敞開式硬巖TBM組裝基本完成、進入預(yù)備洞繼續(xù)完善以及整機調(diào)試期間，組裝2臺同步襯砌臺車；2、TBM在預(yù)備洞內(nèi)步進的同時，2臺同步襯砌臺車跟進，同時完成連續(xù)皮帶機的安裝；3、TBM步進到位，開始掘進，襯砌臺車抵達(dá)襯砌工位后，開始同步施工，1#臺車緊跟TBM，對圍巖較差洞段及時襯砌；2#臺車在1#臺車的后方，完成可施工段的襯砌作業(yè)。本發(fā)明解決了連續(xù)皮帶機出碴條件下敞開式TBM掘進與二次模筑襯砌不能同步施工的問題，大大縮短長大隧道總體施工工期，并且隧道施工期間的安全性大大增加，符合隧道開挖后及時施作二次襯砌的要求。
文檔編號E21D11/10GK102061926SQ200910228168
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者史振春, 張富國, 王雁軍, 蘇睿, 趙戰(zhàn)欣, 鄧勇, 黃欣, 齊夢學(xué) 申請人:中鐵十八局集團有限公司