一种掘进机支护系统安装装置的制作方法

1.本实用新型涉及掘进机支护装置技术领域，特别是指一种掘进机支护系统安装装置。


背景技术：

2.近年来，随着隧道与地下工程的大量建设与施工，极大推动了我国地下工程技术发展，同时也带来了诸多新的技术挑战，大埋深、长距离、大洞径已成为当前隧道工程的主要特点。敞开式tbm施工的优势是护盾长度短、盾尾后部的围岩裸露，便于l1区钢拱架 锚杆 应急混喷进行初期支护。但在复杂地质条件下，如遇穿越破碎带、岩爆段等不良地质时，围岩不稳定，可能出现大范围的掉渣、碎石甚至坍塌等现象，撑靴部位也难以提供支反力来满足推进需求，给现场的施工人员及设备安全带来极大的安全威胁。tbm交叉施工工序的增多使掘进效率大大降低，不能发挥敞开式tbm的高效、快速的优势。
3.而在敞开式tbm盾尾快速地安装管片，形成封闭的支护是一个有效的解决方案。但是现有的敞开式tbm钢拱架安装装置不能同时满足钢拱架加管片的安装模式，钢拱架和管片的拼装装置需要独立设置、独立运行。例如授权公告日2018.11.23、授权公告号cn208137945u的实用新型专利公开了一种双护盾tbm，包括用于将管片吊运系统搬运来的管片进行组装的管片拼装机，管片拼装机设置于主架上；用于安装钢拱架的钢拱架安装器，钢拱架安装器设置于管片拼装机上，且位于管片拼装机的后部；用于在洞壁进行临时锚杆支撑的锚杆钻机，锚杆钻机与钢拱架安装器、控制装置连接；用于向洞壁上喷射混凝土的喷混装置，喷混装置设置于主架的轨道上。
4.上述实用新型专利申请的技术方案虽然可以实现钢拱架支护掘进模式施工与管片支护掘进模式施工，但是其管片拼装机和钢拱架安装器分体式设计，管片拼装机和钢拱架安装器一前一后设置且各自独立运行，不仅会占用原本就有限的隧道内施工空间，影响相对独立的交叉施工工序，进而影响施工进度。另外，上述专利的技术方案侧重于如何应对不同工况支护需求时，如何实现钢拱架支护和管片支护的切换。但是，tbm穿越不良地质时，钢拱架支护和管片支护之间仍需要进行切换操作，如何提升工效，保证高效、安全、快速掘进成为将要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种掘进机支护系统安装装置，解决了现有掘进机应对不同支护需求时如何提高支护模式切换效率及节省施工空间的技术问题。
6.本实用新型的技术方案是这样实现的： 一种掘进机支护系统安装装置，包括轴向滑动连接在主梁上的滑动架，滑动架可以相对主梁前后移动，进而改变其位置，用于满足不同施工工位的需求。连接在滑动架上的径向撑紧机构，径向撑紧机构连接有拼装机构，通过径向撑紧机构的伸缩，可以带动拼装机构改变径向位置，以便于拼装机构的上的管片或钢
拱组装、变换径向位置及顶紧固定于洞壁内。所述拼装机构包括铰接相连的支撑环段，各个支撑环段铰接相连可以变换相对位置，便于在其上组装、转运管片和钢拱架。支撑环段上设置有托辊，托辊上设置管片卡槽和钢拱架卡槽，与管片卡槽内的管片及钢拱架卡槽内的钢拱架牵引相连设置有旋转牵引机构。通过旋转牵引机构的带动，可以将管片和钢拱架分别沿着管片卡槽和钢拱架卡槽进行转运而组装成环，管片和钢拱架既可以同时转运，也可以分别转运。使用本装置时，无论何种工况均不需要进行涉及结构的模式切换，只需根据供料的不同进行相应的安装施工即可。
7.进一步地，所述支撑环段包括至少两个间隔设置的支撑板，所述托辊连接在支撑板之间。采用支撑板作为支撑环段主框架，不仅结构简单，而且重量轻、操作便捷。支撑板的数量可以根据施工项目而定，也可以在施工过程中进行改装，则旋转牵引机构可以一次牵拉一环管片或赶钢拱架，也可以同步牵引多换管片和钢拱架。
8.进一步地，所述托辊上设置有偏置板，偏置板与两侧的支撑板分别构成所述管片卡槽和钢拱架卡槽。利用支撑板与托辊之间的安装关系，构成所需的卡槽，既简化了结构，避免了冗余的结构设置，也使得整个装置更加紧凑合理，最大限度地减少对施工空间的占用。
9.进一步地，所述滑动架与主梁之间通过滑轨机构与主梁滑动配合，滑动架与主梁之间设置有作为滑动驱动的液压缸机构或压缸机构或齿轮齿条机构或带传动机构或直线电机机构或电动推杆机构。滑动驱动的形式不限，可以根据施工需求合理选择，能够带动滑动架相对主梁沿隧道延伸方向移动即可。
10.进一步地，所述滑轨机构包括设置在主梁上的滑轨及设置在滑动架上的滑槽，滑槽与滑轨滑动配合。或者在主梁上设置同运动范围相匹配的滑槽，滑轨设置在滑动架上，滑槽与滑轨滑动配合。无论采用何种滑槽和滑轨，只要能够起到导向及限位作用即可。
11.进一步地，所述滑动架包括分别设置在主梁左侧、上侧及右侧的左部、上部和右部，所述滑轨机构分别设置在左部和右部或/和上部与主梁之间。滑动架门字形设置，能够在多个方向限位，能够为滑动架提供足够稳定的支撑及导向作用。
12.进一步地，所述径向撑紧机构包括设置在左部和右部或/和上部与支撑环段之间的伸缩装置。在滑动架的各个位置均设置伸缩装置，能够灵活地控制各个支撑环段动作，为管片或钢拱架的组装、牵引旋转及安装固定提供便捷地支持。
13.进一步地，相邻所述支撑环段的铰接轴与主梁的中线上下对应，即此时拼装机构包括两个铰接相连的支撑环段，上部与支撑环段之间的伸缩装置的底端与主梁固定连接、顶端与铰接轴铰接。与上部对应的伸缩装置控制两个支撑环段铰接处的高度位置，当其高度位置调低时，旋转牵引机构牵引旋转管片或钢拱架，当管片或钢拱架在管片卡槽和钢拱架卡槽组装成环后，与上部对应的伸缩装置伸出直至顶紧洞壁。
14.进一步地，所述左部和右部与支撑环段之间的伸缩装置的两端分别与主梁和支撑环段铰接，各个伸缩装置控制对应的支撑环段动作，使整个管片卡槽和钢拱架卡槽的形状灵活可变。
15.进一步地，所述伸缩装置为液压缸机构或齿轮齿条机构或带传动机构或直线电机机构或电动推杆机构。
16.本实用新型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；既能实现钢拱架、管片两种拼装模式的快速自由切换，又能同步拼装管片和钢拱架，还能同步拼装多环管片和钢拱架，实现掘进机通过不良地质时盾尾形成快速封闭的支护形式；保证掘进机设备及人员的安全、提升了不良地质条件下的施工效率，提升了工效。本实用新型实现了管片及钢拱架拼装一体化，即该产品同时具备管片与钢拱架的拼装能力，并实现拼装功能切换；钢拱架与管片拼装一体化的实现，在保证传统安装钢拱架的拱架安装功能的同时，增加管片的安装功能，实现快速封闭的支护。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型的正视图；
19.图2为图1的右视图；
20.图中：1、主梁；2、滑动架；
21.21、滑轨机构；22、滑槽；23、左部；24、上部；25、右部；26、滑轨；
22.3、径向撑紧机构；
23.4、支撑环段；41、支撑板；
24.5、托辊；51、偏置板；
25.6、管片卡槽；7、钢拱架卡槽；8、管片；9、旋转牵引机构；10、钢拱架。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
27.一种掘进机支护系统安装装置，如图1
‑
图2所示，包括轴向滑动连接在主梁1上的滑动架2，主梁1为整个装置提供支反力，滑动架2可以相对主梁2前后移动，进而改变其位置，用于满足不同施工工位的需求。滑动架2上连接有径向撑紧机构3，径向撑紧机构3连接有拼装机构，通过径向撑紧机构3的伸缩，可以带动拼装机构改变径向位置，以便于拼装机构的上的管片8或钢拱组装、变换径向位置及顶紧固定于洞壁内。在管片8或钢拱架10拼装完毕后，径向撑紧机构3伸出，带动拼装机构以铰接环为轴向外打开，直至管片8或钢拱架10贴紧洞壁洞壁，最终成环达到支护目的。
28.所述拼装机构包括铰接相连的支撑环段4，各个支撑环段4铰接相连可以变换相对位置，便于在其上组装、转运管片8和钢拱架10。支撑环段4上设置有托辊5，托辊5上设置管片卡槽6和钢拱架卡槽7，与管片卡槽6内的管片8及钢拱架卡槽7内的钢拱架10牵引相连设置有旋转牵引机构9。
29.所述旋转牵引机构9为管片8成环或钢拱架10成环的牵引机构，为拼装机构上的钢
拱架10或管片8提供旋转动力，辅助拼装连接；旋转牵引机构9包括驱动装置及连接装置，在管片8或钢拱架10拼装时，连接装置与第一块管片8或钢拱架10连接，由驱动装置提供旋转动力，依次连接拼装；通过旋转牵引机构9的带动，可以将管片8和钢拱架10分别沿着管片卡槽6和钢拱架卡槽7进行转运而组装成环，管片8和钢拱架10既可以同时转运，也可以分别转运。使用本装置时，无论何种工况均不需要进行涉及结构的模式切换，只需根据供料的不同进行相应的安装施工即可。
30.具体地，所述支撑环段4包括至少两个间隔设置的支撑板41，所述托辊5连接在支撑板41之间。采用支撑板41作为支撑环段4主框架，不仅结构简单，而且重量轻、操作便捷。支撑板41的数量可以根据施工项目而定，也可以在施工过程中进行改装，则旋转牵引机构9可以一次牵拉一环管片8或赶钢拱架10，也可以同步牵引多换管片8和钢拱架10。
31.所述托辊5上设置有偏置板51，偏置板51与两侧的支撑板41分别构成所述管片卡槽6和钢拱架卡槽7。偏置板51分别与支撑板41内壁形成两个宽度不一的卡槽，其中宽度较大的卡槽为管片卡槽6，用于管片8的拼装限位，宽度较小的卡槽为钢拱架卡槽7，用于钢拱架10的拼装限位。利用支撑板41与托辊5之间的安装关系，构成所需的卡槽，既简化了结构，避免了冗余的结构设置，也使得整个装置更加紧凑合理，最大限度地减少对施工空间的占用。
32.所述滑动架2与主梁1之间通过滑轨机构21与主梁1滑动配合，滑动架2与主梁1之间设置有作为滑动驱动的液压缸机构或压缸机构或齿轮齿条机构或带传动机构或直线电机机构或电动推杆机构。滑动驱动的形式不限，可以根据施工需求合理选择，能够带动滑动架2相对主梁1沿隧道延伸方向移动即可。所述滑轨机构21包括设置在主梁1上的滑轨26及设置在滑动架2上的滑槽27，滑槽27与滑轨26滑动配合。或者在主梁1上设置同运动范围相匹配的滑槽，滑轨设置在滑动架2上，滑槽与滑轨滑动配合。无论采用何种滑槽和滑轨，只要能够起到导向及限位作用即可。所述滑动架2包括分别设置在主梁1左侧、上侧及右侧的左部23、上部24和右部25，所述滑轨机构21分别设置在左部23和右部25或/和上部24与主梁1之间。滑动架2门字形设置，能够在多个方向限位，能够为滑动架2提供足够稳定的支撑及导向作用。
33.所述径向撑紧机构3包括设置在左部23和右部25或/和上部24与支撑环段4之间的伸缩装置。在滑动架2的各个位置均设置伸缩装置，能够灵活地控制各个支撑环段4动作，为管片8或钢拱架10的组装、牵引旋转及安装固定提供便捷地支持。相邻所述支撑环段4的铰接轴与主梁1的中线上下对应，即此时拼装机构包括两个铰接相连的支撑环段4，上部24与支撑环段4之间的伸缩装置的底端与主梁1固定连接、顶端与铰接轴铰接。与上部24对应的伸缩装置控制两个支撑环段4铰接处的高度位置，当其高度位置调低时，旋转牵引机构9牵引旋转管片8或钢拱架10，当管片8或钢拱架10在管片卡槽6和钢拱架卡槽7组装成环后，与上部24对应的伸缩装置伸出直至顶紧洞壁。
34.进一步地，所述左部23和右部25与支撑环段4之间的伸缩装置的两端分别与主梁1和支撑环段4铰接，各个伸缩装置控制对应的支撑环段4动作，使整个管片卡槽6和钢拱架卡槽7的形状灵活可变。所述伸缩装置为液压缸机构或齿轮齿条机构或带传动机构或直线电机机构或电动推杆机构。
35.本实用新型未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
36.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。