CN109372529B - 硬岩掘进机洞内拆除装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了硬岩掘进机洞内拆除装置及方法，它包括铺设在隧洞扩挖段底部的门机轨道，所述门机轨道上配合安装有桁架型梁式门机架，在桁架型梁式门机架的顶部安装有多台门机；在TBM掘进隧洞的底部铺设有后配套台车轨道，所述后配套台车轨道上设置有后配套台车；在前盾的下部两侧对称固定有牵引耳座和防侧滚支撑轮箱；所述牵引耳座上连接有用于对其牵引的钢丝绳，钢丝绳绕过动滑轮组和定滑轮组与牵引卷扬机相连，所述牵引卷扬机固定在人工挖掘隧洞的底部。通过采用此装置和方法能够在狭窄的隧洞空间，拆除体积庞大，构件超重的TBM盾体。

Description

硬岩掘进机洞内拆除装置及方法

技术领域

本发明涉及掘进机辅助安装领域，特别涉及一种硬岩掘进机洞内拆除装置及方法，适用于将掘进机盾体从掘进洞牵引至人工扩挖洞进行拆除的装置及方法。

背景技术

某水利枢纽引水隧洞工程，全长约12.4公里，其中10.4公里，采用全断面岩石隧道掘进机（Tunnel Boring Machinc），简称TBM掘挖。掘进直径8.13m。TBM将隧洞10.4Km掘通后，应将TBM掘进机在隧洞里进行拆除分解。TBM在隧洞内的拆除，以设备桥与1号台车为分界线，两部分同时进行。第一部分由盾体、主梁，联接桥、设备桥等组成，总重量约750吨，拆除后用拖车从隧洞进口拖运出洞。第二部分由9节后配套台车及台车上的设备机具，10Km带式输送机等组成，总重量约750吨。拆除后用内燃机车从隧洞出口拖运出洞。

在TBM掘进施工前期，就先后提出“扩挖洞内拆除、牵引出洞、步进顶推出洞、自行轨道出洞、液压夹轨器顶推出洞、双轨道台车牵引出洞”等多种拆除方案。综合各种情况，最后确定在隧洞10.4Km，人工掘挖与TBM掘进交界处，开挖一个扩挖洞，布置2×75t门机。用于在洞内拆除TBM680吨盾体的机具构件。由于盾头体积庞大，构件超重，拆除盾体的扩挖段空间狭窄，不管采用什么方法，在洞内安装2×75t门机，牵引盾头行走，拆除吊装运输等，都有很多很大困难。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提硬岩掘进机洞内拆除装置及方法，通过采用此装置和方法能够在狭窄的隧洞空间，拆除体积庞大，构件超重的TBM盾体，可广泛应用于水利隧道等类似工程施工。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：硬岩掘进机洞内拆除装置，它包括铺设在隧洞扩挖段底部的门机轨道，所述门机轨道上配合安装有桁架型梁式门机架，在桁架型梁式门机架的顶部安装有多台门机；在TBM掘进隧洞的底部铺设有后配套台车轨道，所述后配套台车轨道上设置有后配套台车；在前盾的下部两侧对称固定有牵引耳座和防侧滚支撑轮箱；所述牵引耳座上连接有用于对其牵引的钢丝绳，钢丝绳绕过动滑轮组和定滑轮组与牵引卷扬机相连，所述牵引卷扬机固定在人工挖掘隧洞的底部。

所述桁架型梁式门机架的底部通过行走轮箱可行走的配合安装在门机轨道上。

所述防侧滚支撑轮箱和防侧滚轨道构成滚动行走配合，所述防侧滚轨道铺设在隧洞扩挖段底部，所述防侧滚轨道的轨道间距小于门机轨道的轨道间距。

所述隧洞扩挖段位于人工挖掘隧洞和TBM掘进隧洞的过渡连接处，其直径大于人工挖掘隧洞和TBM掘进隧洞的直径。

所述前盾底部的耐磨滑板与滚道和滑道构成滚动接触配合，所述滚道铺设在前盾的正下方，并位于隧洞扩挖段底部，所述滑道铺设在前盾的两侧。

所述门机的动滑轮板底部通过连接轴铰接有转换箱，所述动滑轮板之间安装有动滑轮轴，所述动滑轮轴与门机的卷扬钢丝绳相连，并驱动其升降；所述转换箱上通过销轴孔安装有吊具销轴，所述销轴孔上穿过起重钢丝绳，并与TBM盾体构件的前盾顶部的前盾吊耳和吊耳相连实施拆除吊装起重作业。

所述前盾的内部包裹安装有主驱，主驱支撑在前盾下块上，前盾下块的底部耐磨滑板落在滚道和滑道上；所述前盾下块与滑道之间设置有防止主驱倾翻的拉板；所述主驱的顶部设置有主驱上吊耳。

所述前盾上通过外伸缩盾连接有内伸缩盾，所述内伸缩盾的尾部安装有支撑盾，所述支撑盾底部耐磨滑板，落在滚道和滑道上。

所述支撑盾分为支撑盾左上块、支撑盾右上块和支撑盾下块三块，所述支撑盾左上块和支撑盾右上块顶部设置有专用吊耳。

采用任意一项所述硬岩掘进机洞内拆除装置对掘进机拆除的方法，包括以下步骤：

Step1：在隧洞扩挖段底部，铺设两条门机轨道，用桁架型梁式门机架技术在门机轨道上安装门机四条主支腿，双箱型主梁，两台起重小车；

Step2：在隧洞扩挖段底部混凝土地板和岩石上，钻孔并埋设锚杆安装锚板、卷扬机型钢机座、定滑轮组锚板座、滑道与滚道和防侧滚轨道，通过型钢杆件与锚板焊接固定；

Step3：将两组动滑轮组牵引耳座，对称焊接在前盾下部两侧，两组定滑轮组定位锚板座，对称的布置在两台牵引卷扬机前；

Step4：两个卷筒上缠绕的牵引钢丝绳，穿过动滑轮组、定滑轮组，穿过平衡滑轮后，将两个绳头与钢绳抗扭装置联接；

Step5：将防侧滚轨道、滑道和滚道通过型钢杆件与锚板焊接定位固定，防侧滚支撑轮箱的立柱上端对称的焊接在前盾底部两侧；

Step6：根据滑道的间距，铺设圆钢滚棒，并在滑道，滚道上涂抹黄油，减少盾体对滑道和滚道产生的摩擦力；

Step7：将动滑轮组与前盾的牵引耳座之间，采用钢丝绳联接；

Step8：将吊具的转换箱与动滑轮组之间，采用联接轴联接，抽动转换箱下的吊具轴销，从转换箱下穿入起重钢丝绳；

Step9：拆除主驱时，在前盾下块与滑道之间，设置拉板，确保主驱不向后倾翻；

Step10：将拆除之后的前盾落在滚道、滑道与防侧滚轨道上滑移行走；

Step11：将拆除之后的支撑盾落在滑道上滑移行走；

Step12：操作两台牵引卷扬机同步收绳，拖动盾体，沿滚道、滑道、防侧滚轨道向前滑移行走；

Step13：通过两台门机通过吊装的方式拆除支撑盾右上块、支撑盾左上块和主驱。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用上述结构的桁架型梁式门机架和门机能够在拆除过程中对拆卸之后的盾体进行吊装，进而能够保证盾体在拆除过程中，能够进行空中翻转、地面旋转；通过牵引卷扬机能够对盾体进行牵引，进而使其能够沿着滚道和滑道滑动；通过上述结构的后配套台车轨道和后配套台车能够对支撑盾进行进行支撑，并方便其滑动；通过上述结构的拆除装置解决了空间狭窄的隧洞内，拆除体积庞大，构件超重TBM掘进机盾体难的施工技术难题，可广泛应用于水利隧道等类似工程施工。

2、通过联接轴，可将转换箱与动滑轮组的动滑轮板联接在一起，抽动转换箱下的销轴，可从转换箱下穿入起重钢丝绳，将门机大梁上起重小车的钢丝绳，在定滑轮组与动滑轮之间穿绕固定，操作起重卷扬机可实现提升下降，对TBM盾体构件实施拆除吊装起重作业。

3、前盾下块对称焊接牵引耳座，防侧滚支撑轮箱落在防侧滚轨道上，由于主驱与前盾下块在此状态下为偏大心结构，主驱重量过于靠后，所以为了防止主驱向后倾倒，在前盾下块与滑道之间，设置拉板，确保主驱不发生向后倾翻。

4、支撑盾底部耐磨滑板，落在滚道和滑道上，由于支撑盾底部有一个放水槽，故支撑盾不与滚道接触，同时支撑盾没有防侧滚支撑轮箱，所以支撑盾也不与轨道接触，支撑盾的整个重量由滑道承担，支撑盾分为支撑盾左上块，支撑盾右上块，支撑盾下块三块，其中左右上块顶部配专用吊耳，用于拆除吊装用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为TBM盾体扩挖段拆除机具布置示意图。

图2为TBM盾体洞内拆除机具布置断面示意图。

图3为门机起重吊具转换装置整体装配结构示意图。

图4为门机起重吊具转换装置结构示意图。

图5为前盾牵引行走与防侧滚组合轨道结构示意图。

图6为前盾下块与主驱结构示意图。

图7为支撑盾结构示意图。

图8为支撑盾左右上块示意图。

图9为支撑盾下块与轨道结构示意图。

图中：1行走轮箱，2动滑轮组，3门机轨道，4钢丝绳，5牵引耳座，6防侧滚支撑轮箱，7内伸缩盾，8支撑盾，9后配套台车轨道，10后配套台车，11TBM掘进隧洞，12外伸缩盾，13前盾，14隧洞扩挖段，15门机，16人工挖掘隧洞，17定滑轮组，18牵引卷扬机，19滚道，20滑道，21防侧滚轨道，22混凝土地板，23主驱，24前盾吊耳，25吊耳，26吊具轴销，27转换箱，28联接轴，29动滑轮板，30动滑轮轴，31拉板，32前盾下块，33主驱上吊耳，34支撑盾右上块，35支撑盾左上块，36专用吊耳，37支撑盾下块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-9，硬岩掘进机洞内拆除装置，它包括铺设在隧洞扩挖段14底部的门机轨道3，所述门机轨道3上配合安装有桁架型梁式门机架，在桁架型梁式门机架的顶部安装有多台门机15；在TBM掘进隧洞11的底部铺设有后配套台车轨道9，所述后配套台车轨道9上设置有后配套台车10；在前盾13的下部两侧对称固定有牵引耳座5和防侧滚支撑轮箱6；所述牵引耳座5上连接有用于对其牵引的钢丝绳4，钢丝绳4绕过动滑轮组2和定滑轮组17与牵引卷扬机18相连，所述牵引卷扬机18固定在人工挖掘隧洞16的底部。通过采用上述结构的隧洞扩挖段14提供了足够的拆卸空间，通过上述结构的门机15能够在拆卸过程中，对盾体进行吊装，进而保证了吊装的可靠性，通过所述的牵引卷扬机18配合动滑轮组2和定滑轮组17能够对前盾13进行牵引，通过后配套台车轨道9和后配套台车10能够对支撑盾8进行支撑。

进一步的，所述桁架型梁式门机架的底部通过行走轮箱1可行走的配合安装在门机轨道3上。通过采用上述结构的行走轮箱1能够带动桁架型梁式门机架沿着门机轨道3行走，进而方便拆装过程中对盾体的移动。

进一步的，所述防侧滚支撑轮箱6和防侧滚轨道21构成滚动行走配合，所述防侧滚轨道21铺设在隧洞扩挖段14底部，所述防侧滚轨道21的轨道间距小于门机轨道3的轨道间距。

进一步的，所述隧洞扩挖段14位于人工挖掘隧洞16和TBM掘进隧洞11的过渡连接处，其直径大于人工挖掘隧洞16和TBM掘进隧洞11的直径。通过采用上述结构的隧洞扩挖段14能够增大拆除空间。

进一步的，所述前盾13底部的耐磨滑板与滚道19和滑道20构成滚动接触配合，所述滚道19铺设在前盾13的正下方，并位于隧洞扩挖段14底部，所述滑道20铺设在前盾13的两侧。

进一步的，所述门机15的动滑轮板29底部通过连接轴28铰接有转换箱27，所述动滑轮板29之间安装有动滑轮轴30，所述动滑轮轴30与门机15的卷扬钢丝绳相连，并驱动其升降；所述转换箱27上通过销轴孔安装有吊具销轴26，所述销轴孔上穿过起重钢丝绳，并与TBM盾体构件的前盾13顶部的前盾吊耳24和吊耳25相连实施拆除吊装起重作业。通过将门机大梁上起重小车的钢丝绳，在定滑轮组与动滑轮之间穿绕固定，操作起重卷扬机可实现提升下降，对TBM盾体构件实施拆除吊装起重作业。

进一步的，所述前盾13的内部包裹安装有主驱23，主驱23支撑在前盾下块32上，前盾下块32的底部耐磨滑板落在滚道19和滑道20上；所述前盾下块32与滑道20之间设置有防止主驱23倾翻的拉板31；所述主驱23的顶部设置有主驱上吊耳33。由于主驱23与前盾下块32在此状态下为偏大心结构，主驱重量过于靠后，所以为了防止主驱向后倾倒，在前盾下块32与滑道20之间，设置拉板31，确保主驱23不发生向后倾翻。

进一步的，所述前盾13上通过外伸缩盾12连接有内伸缩盾7，所述内伸缩盾7的尾部安装有支撑盾8，所述支撑盾8底部耐磨滑板，落在滚道19和滑道20上。通过滚动配合滑动配合大大的减少了前盾13在移动过程中的摩擦力。

进一步的，所述支撑盾8分为支撑盾左上块35、支撑盾右上块34和支撑盾下块37三块，所述支撑盾左上块35和支撑盾右上块34顶部设置有专用吊耳36。

实施例2：

采用任意一项所述硬岩掘进机洞内拆除装置对掘进机拆除的方法，包括以下步骤：

Step1：在隧洞扩挖段14底部，铺设两条门机轨道3，用桁架型梁式门机架技术在门机轨道3上安装门机四条主支腿，双箱型主梁，两台起重小车；

Step2：在隧洞扩挖段14底部混凝土地板22和岩石上，钻孔并埋设锚杆安装锚板、卷扬机型钢机座、定滑轮组锚板座、滑道20与滚道19和防侧滚轨道21，通过型钢杆件与锚板焊接固定；

Step3：将两组动滑轮组牵引耳座5，对称焊接在前盾13下部两侧，两组定滑轮组定位锚板座，对称的布置在两台牵引卷扬机18前；

Step4：两个卷筒上缠绕的牵引钢丝绳4，穿过动滑轮组2、定滑轮组17，穿过平衡滑轮后，将两个绳头与钢绳抗扭装置联接；

Step5：将防侧滚轨道21、滑道20和滚道19通过型钢杆件与锚板焊接定位固定，防侧滚支撑轮箱6的立柱上端对称的焊接在前盾13底部两侧；

Step6：根据滑道20的间距，铺设圆钢滚棒19，并在滑道20，滚道19上涂抹黄油，减少盾体对滑道20和滚道19产生的摩擦力；

Step7：将动滑轮组2与前盾13的牵引耳座5之间，采用钢丝绳联接；

Step8：将吊具的转换箱27与动滑轮组2之间，采用联接轴28联接，抽动转换箱27下的吊具轴销26，从转换箱27下穿入起重钢丝绳；

Step9：拆除主驱23时，在前盾下块32与滑道20之间，设置拉板31，确保主驱不向后倾翻；

Step10：将拆除之后的前盾13落在滚道19、滑道20与防侧滚轨道21上滑移行走；

Step11：将拆除之后的支撑盾落在滑道20上滑移行走；

Step12：操作两台牵引卷扬机18同步收绳，拖动盾体，沿滚道19、滑道20、防侧滚轨道21向前滑移行走；

Step13：通过两台门机15通过吊装的方式拆除支撑盾右上块34、支撑盾左上块35和主驱23。

本发明的原理为：

直径8.13m的园柱形TBM盾体重680吨的，其中前盾重400吨，落在滚道、滑道与防侧滚支撑轨道上滑移行走。支撑盾重280吨，落在滑道上滑移行走。两组牵引耳板座对称焊在前盾下，并与两组动滑轮组联接。操作两台电动慢速卷扬机同步收绳，可拖动680吨重的盾体，沿滚、滑、防侧滚支撑轨道向前滑移行走。对称安装在前盾下的4组支撑轮箱，即能支撑一部分前盾重量，又可以保证盾体在拖滑过程中，不向两侧滚动失稳。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.硬岩掘进机洞内拆除装置，其特征在于：它包括铺设在隧洞扩挖段（14）底部的门机轨道（3），所述门机轨道（3）上配合安装有桁架型梁式门机架，在桁架型梁式门机架的顶部安装有多台门机（15）；在TBM掘进隧洞（11）的底部铺设有后配套台车轨道（9），所述后配套台车轨道（9）上设置有后配套台车（10）；在前盾（13）的下部两侧对称固定有牵引耳座（5）和防侧滚支撑轮箱（6）；所述牵引耳座（5）上连接有用于对其牵引的钢丝绳（4），钢丝绳（4）绕过动滑轮组（2）和定滑轮组（17）与牵引卷扬机（18）相连，所述牵引卷扬机（18）固定在人工挖掘隧洞（16）的底部；

所述桁架型梁式门机架的底部通过行走轮箱（1）可行走的配合安装在门机轨道（3）上；

所述防侧滚支撑轮箱（6）和防侧滚轨道（21）构成滚动行走配合，所述防侧滚轨道（21）铺设在隧洞扩挖段（14）底部，所述防侧滚轨道（21）的轨道间距小于门机轨道（3）的轨道间距；

所述门机（15）的动滑轮板（29）底部通过连接轴（28）铰接有转换箱（27），所述动滑轮板（29）之间安装有动滑轮轴（30），所述动滑轮轴（30）与门机（15）的卷扬钢丝绳相连，并驱动其升降；所述转换箱（27）上通过销轴孔安装有吊具销轴（26），所述销轴孔上穿过起重钢丝绳，并与TBM盾体构件的前盾（13）顶部的前盾吊耳（24）和吊耳（25）相连实施拆除吊装起重作业。

2.根据权利要求1所述硬岩掘进机洞内拆除装置，其特征在于：所述隧洞扩挖段（14）位于人工挖掘隧洞（16）和TBM掘进隧洞（11）的过渡连接处，其直径大于人工挖掘隧洞（16）和TBM掘进隧洞（11）的直径。

3.根据权利要求1所述硬岩掘进机洞内拆除装置，其特征在于：所述前盾（13）底部的耐磨滑板与滚道（19）和滑道（20）构成滚动接触配合，所述滚道（19）铺设在前盾（13）的正下方，并位于隧洞扩挖段（14）底部，所述滑道（20）铺设在前盾（13）的两侧。

4.根据权利要求1所述硬岩掘进机洞内拆除装置，其特征在于：所述前盾（13）的内部包裹安装有主驱（23），主驱（23）支撑在前盾下块（32）上，前盾下块（32）的底部耐磨滑板落在滚道（19）和滑道（20）上；所述前盾下块（32）与滑道（20）之间设置有防止主驱（23）倾翻的拉板（31）；所述主驱（23）的顶部设置有主驱上吊耳（33）。

5.根据权利要求1所述硬岩掘进机洞内拆除装置，其特征在于：所述前盾（13）上通过外伸缩盾（12）连接有内伸缩盾（7），所述内伸缩盾（7）的尾部安装有支撑盾（8），所述支撑盾（8）底部安装有耐磨滑板，落在滚道（19）和滑道（20）上。

6.根据权利要求5所述硬岩掘进机洞内拆除装置，其特征在于：所述支撑盾（8）分为支撑盾左上块（35）、支撑盾右上块（34）和支撑盾下块（37）三块，所述支撑盾左上块（35）和支撑盾右上块（34）顶部设置有专用吊耳（36）。

7.采用权利要求1-6任意一项所述硬岩掘进机洞内拆除装置对掘进机拆除的方法，其特征在于包括以下步骤：

Step1：在隧洞扩挖段（14）底部，铺设两条门机轨道（3），用桁架型梁式门机架技术在门机轨道（3）上安装门机四条主支腿，双箱型主梁，两台起重小车；

Step2：在隧洞扩挖段（14）底部混凝土地板（22）和岩石上，钻孔并埋设锚杆安装锚板、卷扬机型钢机座、定滑轮组锚板座、滑道（20）与滚道（19）和防侧滚轨道（21），通过型钢杆件与锚板焊接固定；

Step3：将两组动滑轮组牵引耳座（5），对称焊接在前盾（13）下部两侧，两组定滑轮组定位锚板座，对称的布置在两台牵引卷扬机（18）前；

Step4：两个卷筒上缠绕的牵引钢丝绳（4），穿过动滑轮组（2）、定滑轮组（17），穿过平衡滑轮后，将两个绳头与钢绳抗扭装置联接；

Step5：将防侧滚轨道（21）、滑道（20）和滚道（19）通过型钢杆件与锚板焊接定位固定，防侧滚支撑轮箱（6）的立柱上端对称的焊接在前盾（13）底部两侧；

Step6：根据滑道（20）的间距，铺设圆钢滚道（19），并在滑道（20），滚道（19）上涂抹黄油，减少盾体对滑道（20）和滚道（19）产生的摩擦力；

Step7：将动滑轮组（2）与前盾（13）的牵引耳座（5）之间，采用钢丝绳联接；

Step8：将吊具的转换箱（27）与动滑轮组（2）之间，采用联接轴（28）联接，抽动转换箱（27）下的吊具销轴（26），从转换箱（27）下穿入起重钢丝绳；

Step9：拆除主驱（23）时，在前盾下块（32）与滑道（20）之间，设置拉板（31），确保主驱不向后倾翻；

Step10：将拆除之后的前盾（13）落在滚道（19）、滑道（20）与防侧滚轨道（21）上滑移行走；

Step11：将拆除之后的支撑盾落在滑道（20）上滑移行走；

Step12：操作两台牵引卷扬机（18）同步收绳，拖动盾体，沿滚道（19）、滑道（20）、防侧滚轨道（21）向前滑移行走；

Step13：通过两台门机（15）通过吊装的方式拆除支撑盾右上块（34）、支撑盾左上块（35）和主驱（23）。

Images