一种可横向步进的滚动式TBM步进设备的制作方法

本技术涉及全断面岩石隧道掘进机设计与施工，尤其涉及一种可横向步进的滚动式tbm步进设备。

背景技术：

1、全断面岩石隧道掘进机（tbm）组装完毕后需要向前步进到掌子面才能开始掘进，现有技术常采取一种滑动式步进装置，该装置设置了座板、滑板以及推进油缸，在推进油缸的作用下滑板在滑座上滑行，进而带动tbm向前步进。滑动步进所需动力过大，导致步进装置的功率配置高、执行元件规格大，进而导致运输安装不便、成本高。

2、对于大直径tbm或大坡度隧道的工况而言，由于滑动步进所需动力过大，导致滑动式步进装置效率低下难以操作。

3、另外，对于隧洞贯通后选择埋机的施工方法，现有技术常采用斜埋法。

4、斜埋法需要tbm在开挖tbm开挖隧洞21并临近隧洞贯通面24的位置时提前拐弯，开始掘进用于埋机的支洞，待tbm主机25完全进入支洞后，再衬砌封堵支洞末端完成埋机。

5、由于tbm的转弯半径较大，在支洞口至贯通面会留下一段较长的楔形岩塞22需要通过钻爆法贯通钻爆开挖隧洞23（如图9所示）。该埋机方法需要额外的钻爆法施工投入，且成本高、工期长。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，其解决了现有技术中存在的施工效率低、施工成本高且工期长的问题。

2、根据本实用新型的实施例，一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，包括主机机架、连接于主机机架两端的液压举升结构以及支撑主机机架两端的护盾支座和鞍架，护盾支座和鞍架分别滑动连接在两个步进小车顶部的滚动结构上，并通过液压驱动件传动连接，主机机架横向滑动连接于鞍架上。

3、优选的，所述主机机架包括主梁和连接于主梁端部的盾体，所述液压举升结构连接于主梁的底部两端，所述液压举升结构包括顶升机构和后支撑架，顶升机构靠近盾体布置，所述护盾支座固定于盾体底部，鞍架通过推进油缸连接于主梁中部，推进油缸两端均通过水平转动的铰链转动连接。

4、优选的，所述步进小车成矩形框结构，所述步进小车长度方向的一端设置有耳座，所述护盾支座底部的相邻侧壁上均设置有耳板，所述液压驱动件为步进油缸，步进油缸的缸体和活塞端分别铰接在耳座和耳板上。

5、优选的，所述步进小车包括两平行横梁和连接于横梁端部的下滚槽，所述滚动结构布置于下滚槽顶部的滑槽内，下滚槽上方对应设置有上滑槽，所述鞍架底部固定连接有鞍架支座，上滑槽可拆卸的连接在所述护盾支座或鞍架支座的底部。

6、优选的，所述滚动结构包括矩形框架结构的保持架，保持架的相对外侧壁与所述下滚槽顶部滑槽的相对内侧壁贴合，保持架内沿轴向等距水平转动布置有滚子，滚子的顶部位于保持架顶面的上方。

7、优选的，所述下滚槽和保持架均为轴向可连续拼接结构，所述下滚槽的两侧为可拼接的阶梯结构，相邻所述下滚槽的端部之间通过螺钉连接，相邻所述保持架之间通过连接板和螺栓连接，所述下滚槽端部设置有螺钉安装用沉孔，所述保持架侧壁端部处开设有用于容纳连接板的开槽。

8、优选的，所述上滑槽外侧壁上竖直固定连接有导向块，导向块的侧壁同时与所述下滚槽和上滑槽的同一侧壁贴合。

9、优选的，所述横梁底部设置有一对扶轨器，扶轨器沿所述横梁的中心镜像对称，两扶轨器的相离外侧壁同时与固定于地面的两条钢轨的相对内侧壁贴合。

10、优选的，在所述主机机架移动时，两个所述步进小车之间连接有连杆。

11、相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

12、1、用滚动步进替代传统的滑动步进减小了步进阻力，从而可降低步进设备的功率配置，减小动力元件的规格，降低成本，方便运输安装。

13、2、对于大直径tbm或大坡度隧道，可明显降低步进难度，提高步进效率，缩短工期。

14、3、相对于必须先完成tbm掘进再钻爆开挖地传统斜埋法，本实用新型，可提前钻爆开挖埋机支洞，tbm贯通后安装此步进设备，移动tbm到达预定的埋机位置，显著缩短工期。

15、4、利用本实用新型可实现传统埋机方法无法实现的侧向埋机方案，该埋机方案便于tbm移动，开挖量少，易操作，成本低。

16、5、本实用新型相对于传统步进设备结构更轻，且步进机构可拆分为若干小部件，极大的便于了运输和安装。

17、6、由于本步进设备重量较轻，且步进小车本身设置了扶轨器，所以本装置可利用混凝土地面预留的机车轨道做为步进设备的导向，不需要在混凝土地面上额外预留导向槽，极大的降低了土建施工成本。

18、7、本实用新型所述的步进小车不仅可用于tbm步进，还可用于其他重物搬运，同样可极大的减小移动阻力，方便重物移动。且本装置结构简单、加工简单，对于重物搬运有广泛的适用性。

技术特征：

1.一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，其特征在于：包括主机机架、连接于主机机架两端的液压举升结构以及支撑主机机架两端的护盾支座（2）和鞍架（8），护盾支座（2）和鞍架（8）分别滑动连接在两个步进小车（1）顶部的滚动结构上，并通过液压驱动件传动连接，主机机架横向滑动连接于鞍架（8）上；

2.如权利要求1所述一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，其特征在于：所述步进小车（1）成矩形框结构，所述步进小车（1）长度方向的一端设置有耳座（110），所述护盾支座（2）底部的相邻侧壁上均设置有耳板，所述液压驱动件为步进油缸（4），步进油缸（4）的缸体和活塞端分别铰接在耳座（110）和耳板上。

3.如权利要求2所述一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，其特征在于：所述步进小车（1）包括两平行横梁（101）和连接于横梁（101）端部的下滚槽（103），所述滚动结构布置于下滚槽（103）顶部的滑槽内，下滚槽（103）上方对应设置有上滑槽（107），所述鞍架（8）底部固定连接有鞍架支座（7），上滑槽（107）可拆卸的连接在所述护盾支座（2）或鞍架支座（7）的底部。

4.如权利要求3所述一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，其特征在于：所述滚动结构包括矩形框架结构的保持架（104），保持架（104）的相对外侧壁与所述下滚槽（103）顶部滑槽的相对内侧壁贴合，保持架（104）内沿轴向等距水平转动布置有滚子（105），滚子（105）的顶部位于保持架（104）顶面的上方。

5.如权利要求4所述一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，其特征在于：所述下滚槽（103）和保持架（104）均为轴向可连续拼接结构，所述下滚槽（103）的两侧为可拼接的阶梯结构，相邻所述下滚槽（103）的端部之间通过螺钉（106）连接，相邻所述保持架（104）之间通过连接板（112）和螺栓（113）连接，所述下滚槽（103）端部设置有螺钉（106）安装用沉孔，所述保持架（104）侧壁端部处开设有用于容纳连接板（112）的开槽。

6.如权利要求3所述一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，其特征在于：所述上滑槽（107）外侧壁上竖直固定连接有导向块（109），导向块（109）的侧壁同时与所述下滚槽（103）和上滑槽（107）的同一侧壁贴合。

7.如权利要求3所述一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，其特征在于：所述横梁（101）底部设置有一对扶轨器（102），扶轨器（102）沿所述横梁（101）的中心镜像对称，两扶轨器（102）的相离外侧壁同时与固定于地面的两条钢轨（14）的相对内侧壁贴合。

8.如权利要求1所述一种可横向步进的滚动式tbm步进设备，其特征在于：在所述主机机架移动时，两个所述步进小车（1）之间连接有连杆（5）。

技术总结本技术提供了一种可横向步进的滚动式TBM步进设备，包括主机机架、连接于主机机架两端的液压举升结构以及支撑主机机架两端的护盾支座和鞍架，护盾支座和鞍架分别滑动连接在两个步进小车顶部的滚动结构上，并通过液压驱动件传动连接，主机机架横向滑动连接于鞍架上。本技术产生了提高施工效率、降低施工成本和缩短工期的效果。技术研发人员：万启洲,赵晓明,周德志,韩朝辉,祁雪春,孙建斌,徐伟杰,徐枫,蒋亚东,戎有跃,周泽沛,李鹏宇受保护的技术使用者：中国水利电力对外有限公司技术研发日：20231031技术公布日：2024/7/11