用于掘进机的撑靴和全断面岩石掘进机的制作方法

本发明涉及一种受力撑紧装置，更具体地涉及用于掘进机、尤其是全断面岩石掘进机(TBM)的撑靴。本发明还涉及一种包括有这种撑靴的全断面岩石掘进机。

背景技术：

掘进机是隧道施工中常用的大型工程机械。其中，全断面岩石掘进机(TBM)是利用回转刀具开挖、同时破碎洞内围岩及掘进以形成整个隧道断面的隧道施工机械。随着TBM掘进技术的发展，TBM已经广泛地应用在各种各样的围岩地质条件下。在TBM中，支撑机构是TMB实现连续掘进作业的一个重要部件。在推进过程中，支撑机构通过伸出撑靴来撑紧围岩，借助撑靴和围岩的摩擦力来提供支反力，以便实现刀盘前进所需要的作用力，以及刀盘旋转时所需要的扭矩。

在实际的工程应用中，在TBM掘进隧道开挖后，需要及时通过拼装钢拱架、打锚杆、喷射混凝土等工序来初步衬砌隧道，以防止围岩变形或坍塌。对于不同围岩的类别来说，需要拼装不同间距的钢拱架。一般来说，可以根据隧洞直径、围岩类别、隧道埋深等来确定钢拱架型号和间距。

在这种情况下，需要在撑靴与洞壁相接触的弧面上开槽，以便避开支护好的钢拱架。然而，常规的单一、固定开槽尺寸的撑靴不能满足拼装不同间距的钢拱架的要求。如果要拼装不同间距的钢拱架，则需要通过在两环钢拱架之间的间隙中喷射填充混凝土，待混凝土凝固后撑靴才能撑紧。这样的工序大大降低了施工的速度和安全。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明公开了一种TBM撑靴，其能够自适应于不同间距的钢拱架，从而满足在不同围岩地质条件下的钢拱架的支护要求，大大提高了TBM掘进施工的快速、适应性和安全性。

根据本发明，提供了一种用于掘进机的撑靴，包括撑靴体座，该撑靴体座具有弧形的顶面。该撑靴还包括：固定在所述撑靴体座的顶面上的彼此间隔开的至少两个固定块，以及可拆卸地安装在所述撑靴体座的顶面上的至少两个可移动块，所述可移动块分别布置在所述固定块的两侧。

在一个实施例中，固定块和可移动块均构造成工字形构件，并且在其肋板中设有连接孔。

在一个实施例中，撑靴还包括加厚块，其设置在固定块的侧面。在一个具体的示例中，加厚块构造成具有贯穿孔的T形构件。

在一个实施例中，撑靴还包括连接件，其穿过贯穿孔和连接孔而将固定块和加厚块连接在一起。

在一个实施例中，撑靴还包括加宽筋板，其安装在撑靴体座的侧面。

在一个实施例中，加宽筋板的顶面开设有若干间隔开的螺纹孔，用于安装可移动块。

在一个实施例中，撑靴体座的顶面上开设有若干间隔开的螺纹孔，用于安装可移动块。

在一个实施例中，撑靴包括两个安装在撑靴体座中部的固定块，至少两个分别安装在固定块两侧的可移动块，其中最外侧的两个可移动块安装在加宽筋板上。

在一个实施例中，撑靴包括两个安装在撑靴体座中部的固定块，以及两个分别安装在固定块两侧的可移动块。

根据本发明的撑靴通过几个结构简单、安装灵活方便的构件就能够适应不同间距和不同型号的钢拱架，使得极大地加快了施工过程。根据本发明的撑靴结构紧凑，拆装方便，适用于狭窄空间的作业。另外，根据本发明的撑靴能够适应于不同地质条件的围岩，能够满足围岩的稳定性要求，大大提高了施工的安全性。

根据本发明的另一方面，还提供了一种全断面岩石掘进机，其包括如上所述的撑靴。

附图说明

以下将结合附图来对本发明进行更详细的描述。在附图中：

图1显示了根据本发明的用于TBM的撑靴的结构剖视图；

图2显示了图1所示的撑靴体座的剖视图；

图3显示了图1所示的固定块的剖视图；

图4显示了图1所示的可移动块的剖视图；

图5显示了图1所示的加宽筋板的剖视图；

图6显示了图1所示的加厚块的剖视图；

图7显示了根据本发明的TBM撑靴用于拼装型号200×200、间距为500mm的钢拱架的状态示意图；

图8显示了根据本发明的TBM撑靴用于拼装型号200×200、间距为600mm的钢拱架的状态示意图；

图9显示了根据本发明的TBM撑靴用于拼装型号200×200、间距为800mm的钢拱架的状态示意图；

图10显示了根据本发明的TBM撑靴用于拼装型号200×200、间距为900mm的钢拱架的状态示意图；

图11示意性显示了一种包含根据本发明的撑靴的TBM；

图12是图11的A-A向剖视图；

图13显示了根据本发明的撑靴体座的侧视图；

图14显示了根据本发明的固定块的侧视图；

图15显示了根据本发明的可移动块的侧视图；

图16显示了根据本发明的加厚块的侧视图；和

图17显示了根据本发明的加宽筋板的侧视图。

具体实施方式

以下将结合附图来对本发明进行更详细的描述。需要说明的是，下文中的方向性用语如“上”、“下”、“左”、“右”等均是相对于附图图面来描述的，并不起任何限制性作用。

图1显示了根据本发明的用于TBM的撑靴100。如图所示，撑靴100包括撑靴体座1，其通常是由钢板焊接而成的框架形结构，内部装有肋板。撑靴体座1具有弧形的顶面1-1，其上设有不同间距的螺纹孔1-2，见图2。由于撑靴体座1的结构是本领域的技术人员所熟知的，因此这里略去对其的详细介绍。

在实际的工程应用中，在TBM掘进隧道开挖后，需要及时通过拼装钢拱架、打锚杆、喷射混凝土等工序来初步衬砌隧道，以防止围岩变形或坍塌。对于不同围岩的类别来说，需要拼装不同间距的钢拱架。在这种情况下，需要在撑靴与洞壁相接触的弧面上开槽，以便避开支护好的钢拱架。因此，撑靴100需要能够适应于不同间距的钢拱架。

根据本发明，为适应于不同间距的钢拱架，撑靴100至少包括固定块5和加厚块4。

如图3和14所示，固定块5是一种工字形构件，其中间肋板5-1设有螺纹孔。固定块5整体上也是弧形的，并且例如通过焊接而固定在撑靴体座1的弧形顶面1-1上，如图1所示。图1中显示了了两个固定块5，然而可以理解，根据具体情况的需要可以设置更多个固定块5。这些固定块5之间彼此隔开，间距可以根据需要来选择。如图14所示，固定块上还设有安装孔5-2，用于与其它构件的连接。

图4和15显示了可移动块3。可移动块3具有与固定块5类似的结构，其中间肋板3-1设有螺纹孔。不同之处在于，可移动块3不是固定在撑靴体座1的弧形顶面1-1上，而是通过螺钉等连接件可拆卸地安装在撑靴体座1的顶面1-1上。如图15所示，固定块上还设有安装孔3-2，用于与其它构件的连接。这样，通过灵活的布置可移动块3的安装位置，改变可移动块3与固定块5之间的距离，就可以很好地适应于不同间距的钢拱架。

为更好地适应于不同间距的钢拱架，撑靴100还可包括加宽筋板2。如图5和17所示，加宽筋板2为大致三角形的构件，包括以彼此垂直的方向固定连接在一起的呈弧形的横向板2-1和垂直板2-2。水平板2-1和垂直板2-2优选焊接在一起。横向板2-1和垂直板2-2分别设有螺纹孔2-5和连接孔2-4，用于与其它构件的连接。垂直板2-2以其上端面固定连接在水平板2-1的底面的一侧，使得垂直板2-2的右侧面与横向板2-1的右侧面完全平齐。为增加强度、提高稳定性，加宽筋板2还包括固定连接在横向板2-1和垂直板2-2上的三角形斜撑件2-3。

图1显示了加宽筋板2安装在撑靴体座1上的状态。如图所示，在撑靴体座1的两侧分别设置了一个加宽筋板2。加宽筋板2的垂直板2-2与撑靴体座1的侧壁贴合，并通过螺钉固定在撑靴体座1上。加宽筋板2的横向板2-1与撑靴体座1的弧形顶面1-1齐平，因而构成了撑靴体座1的顶面1-1的扩展部分。与撑靴体座1的顶面1-1一样，加宽筋板2的横向板2-1上也开设有若干螺纹孔，用于安装可移动块3。这些螺纹孔之间具有变化的间距，以适应于不同间距的钢拱架。

通过设置加宽筋板2，可以增强撑靴100与洞壁之间的受力面积。这样，对于具有不同间距的钢拱架来说，这种具有加宽筋板2的撑靴100也能够很好地适应其所需的实际受力面积。同时，加宽筋板2上设有若干螺纹孔，用于安装可移动块3，从而可以适应于不同间距的钢拱架。

为更进一步地适应于不同间距的钢拱架，撑靴100还可包括加厚块4。图6和16显示了加厚块4。加厚块4为大致T形的构件，其中设有螺纹通孔4-1。借助于该螺纹通孔4-1并通过螺钉，可以将加厚块4连接到固定块5的侧面。这样，加厚块4实际上起到了调节固定块5的间距之间的作用。由此，可以增加靴撑1与围岩的实际受力面积，从而减小围岩的受力。同时，通过适当地布置加厚块4，例如选择安装到哪些固定块5上，或者布置多少个加厚块4，就可以容易地适应于不同间距和不同型号的钢拱架。

容易理解，可以根据具体情况来选用加宽筋板2、固定块5、可移动块3和加厚块4中的若干部件，各个部件的数量也可以适当地选择。由此，就可以非常灵活地调节靴撑1的开槽尺寸，从而满足不同间距和不同型号的钢拱架的拼装要求。

另外容易理解的是，固定块5、可移动块3和加厚块4均为弧形的，以便安装在撑靴体座1的弧形顶面1-1上。加宽筋板2的顶面也为弧形的，以便使其顶面与撑靴体座1的弧形顶面1-1相匹配。因此，撑靴体座1、加宽筋板2、固定块5、可移动块3和加厚块4的弧度彼此相适配。

图7到10分别显示了TBM撑靴用于拼装型号200×200、间距为500mm、600mm、800mm和900mm的钢拱架的状态示意图。

如图7所示，对于拼装间距为500mm的钢拱架11来说，在撑靴体座1的两侧各安装了一个加宽筋板2。同时，在撑靴体座1的顶面上设置了两个固定块5和四个可移动块3。可移动块3通过螺钉20固定在撑靴体座1上。这种结构的撑靴体座1保证了能够避让开拼装间距为500mm的钢拱架。

如图8所示，对于拼装间距为600mm的钢拱架12来说，在撑靴体座1上没有安装加宽筋板2。相反，在撑靴体座1的顶面上设置了两个固定块5和两个可移动块3，并且在两个固定块5上均安装了一个加厚块4。这种结构的撑靴体座1保证了能够避让开拼装间距为600mm的钢拱架。

如图9所示，对于拼装间距为800mm的钢拱架13来说，在撑靴体座1的两侧各安装了一个加宽筋板2。同时，在撑靴体座1的顶面上设置了两个固定块5和两个可移动块3，其中两个固定块5固定在撑靴体座1的顶面上，而两个可移动块3分别安装在加宽筋板2上。而且，在两个固定块5上均安装了一个加厚块4。这种结构的撑靴体座1保证了能够避让开拼装间距为800mm的钢拱架。

如图10所示，对于拼装间距为900mm的钢拱架14来说，在撑靴体座1的两侧各安装了一个加宽筋板2。同时，在撑靴体座1的顶面上设置了两个固定块5和两个可移动块3，其中两个固定块5固定在撑靴体座1的顶面上，而两个可移动块3分别安装在加宽筋板2上。而且，在两个固定块5上均安装了一个加厚块4。这种结构的撑靴体座1保证了能够避让开拼装间距为900mm的钢拱架。

根据本发明的用于TBM的撑靴，其能够自适应于不同间距的钢拱架，从而满足在不同围岩地质条件下的钢拱架的支护要求，大大提高了TBM掘进施工的快速、适应性和安全性。

容易理解，尽管上面是以用于TBM的撑靴进行了示例性介绍，然而该撑靴也可以适用于其它掘进机，例如敞开式掘进机。

本发明还提供了一种包括上述撑靴的TBM。如图11和12所示，该TBM包括第一主梁21、第二主梁22、鞍架总成23、后支撑24、推进油缸总成、扭矩油缸26、如上所述的撑靴100，以及撑靴油缸28。撑靴100安装在撑靴油缸28的伸出杆的末端，并且与推进油缸总成铰接。

虽然在上文中已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。