撑靴式硬岩掘进机

硬岩掘进专家

地质状况 岩石
坚硬、稳定的岩石,如花岗岩、板岩或玄武岩
直径
2–12.5米

撑靴式硬岩掘进机的应用

海瑞克撑靴式硬岩掘进机是硬岩条件下机械化快速掘进的高效解决方案,这在许多项目中久经验证。由于围岩支护工艺不是通过管片衬砌完成,因此在中高强度围岩能实现快速掘进。在含断裂带的地层中应用时,硬岩掘进机上直接安装各种系统,用以在刀盘之后即时提供围岩支护。

 

硬岩掘进,毫不含糊

采用撑靴式硬岩掘进机进行隧道掘进时,装有滚刀的旋转刀盘抵住掌子面,每把滚刀所承受的压力可达32吨。由于滚刀的滚动,将石渣——所谓“岩屑” ——从岩体上切削下来。通过喷水冷却刀盘,并减少灰尘形成。岩屑由安装在刀盘上的边铲刀接住。在刀盘旋转的同时,岩屑借助重力,通过溜渣槽滑落到机器中心 位置,然后通过漏斗状的集渣环落到主机皮带机上。在主机皮带机的末端,岩屑转由后配套皮带输送机或运输车辆最终从隧道运出。

直接撑住围岩,坚实向前顶进

在每一个挖掘行程开始之前,撑靴式硬岩掘进机两侧可横向伸缩的液压油缸伸出,撑住已经挖掘好的隧道内壁。侧向安装的撑靴是本机型的核心部件,其名称也由此而来。随之,推进油缸以撑靴装置为支撑,推动旋转刀盘向掌子面方向前进。数个伸缩式盾体块用来稳定机器,在掘进过程中降低振动,进而减少刀具磨损。侧护盾顶住围岩,起到稳定作用。掘进机上方的顶护盾一般装有向后延伸的指形护盾,保护掘进机不受崩落岩石损坏。完成一个掘进行程后,掘进工作暂停,撑靴装置则向前移动。

功能原理

1
刀盘

硬岩滚刀通过旋转和高挤压力在掌子面将岩体破碎成岩屑。

2
顶护盾

支撑围岩,在破碎带中保护人员和设备安全

3
集渣环

由边铲刀收集的渣土经过漏斗状的集渣环落到皮带输送机上。

4
主机皮带机

将开挖的渣土从刀盘中心运送到后配套输送系统。

5
超前钻探装置

可钻孔至刀盘前方100米,用以钻探和超前地质改良。

6
推进油缸

利用撑靴的支撑作用,推动旋转的刀盘挤压掌子面。

7
边铲刀

收集开挖物料并通过溜渣槽将渣土传送到集渣环。

8
撑靴

利用液压油缸侧向顶在围岩上给掘进机提供支持。

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钢拱架拼装机

安装钢拱架,确保已挖掘的隧道围岩安全

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锚杆钻机

朝隧道径向钻孔并安装围岩锚杆,在护盾后方直接支护围岩。

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后支撑

撑靴换步时,用来临时支撑设备后面部分。

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硬岩滚刀通过旋转和高挤压力在掌子面将岩体破碎成岩屑。

支撑围岩,在破碎带中保护人员和设备安全

由边铲刀收集的渣土经过漏斗状的集渣环落到皮带输送机上。

将开挖的渣土从刀盘中心运送到后配套输送系统。

可钻孔至刀盘前方100米,用以钻探和超前地质改良。

利用撑靴的支撑作用,推动旋转的刀盘挤压掌子面。

收集开挖物料并通过溜渣槽将渣土传送到集渣环。

利用液压油缸侧向顶在围岩上给掘进机提供支持。

安装钢拱架,确保已挖掘的隧道围岩安全

朝隧道径向钻孔并安装围岩锚杆,在护盾后方直接支护围岩。

撑靴换步时,用来临时支撑设备后面部分。

精准控制,准确到达

撑靴装置亦用于掘进机的导向。撑靴主梁位于机器的中央。借助撑靴区的液压油缸,主梁可以进行竖向和横向移动,从而实现精确控制。始终对隧道掘进机的位置进行监测,需要时可以进行专业调整。

功能设计:

滚刀借助强大的接触压力,从掌子面上切削岩屑。

边铲刀、溜渣槽和集渣环将渣土高效地输送到机器中心的皮带机上。

液压推进油缸顶住撑靴,向前推动刀盘。

取决于具体的地质条件,使用围岩锚杆、钢筋网、钢管棚和喷射混凝土进行隧道衬砌。

配备系统化围岩支护装置——提供自始至终的保护

撑靴式硬岩掘进机是敞开式隧道掘进机,没有封闭式盾体。因此,掘进表现取决于围岩支护要用多少时间。在复杂的地质条件下,海瑞克撑靴式硬岩掘进机提供综合措施,对刀盘之后的围岩实施临时性支护。在所谓的L1*工作区域,主要利用岩石锚杆、钢筋网和钢拱架实现围岩支护。利用附加的钻机,可以探测机器前方的岩土条件,并在必要时实施地质改良。围岩渗水可利用掘进机底部的排水系统抽排。在后配套区,使用喷射混凝土对已开挖隧道内壁进行永久性支护。所有必要的供应设施均安装在后配套区。除了永久性混凝土喷射以外,常常还包括仰拱块安装。

面对高压围岩,仍能灵活抽身

海瑞克撑靴式硬岩掘进机采用分块式盾体,相对于封闭式盾体机型,具有一种特殊优势。如果将所有护盾缩回,则整体直径在掘进过程中可以减少几个毫米,具体取决于机器型号。这样一来,即可对膨胀围岩做出灵活反应,避免机器被围岩挤住。借助撑靴装置,必要时可将机器整体回撤。也就是说,可以直接到达刀盘的前部。

适用小直径隧道的特别解决方案

对于撑靴式硬岩掘进机,如果直径小于3.8米,则存在设计上的挑战。在一个窄小的空间内需要安装大量技术装备,还要留出掘进机操作人员使用的空间。海瑞克工程师已经攻克这一难关,开发了若干专业技术方案,使撑靴式硬岩掘进机小型化。这包括将撑靴装置集成于盾体部分,利用呈V型排列的油缸直接控制掘进机,同时又产生推力。由于采用横向配置,呈V型排列的油缸还与小型化的机前稳定装置配合,消除盾体滚动,降低机器振动。

节省成本的硬岩掘进专家

撑靴式硬岩掘进机是真正的硬岩掘进专家。在稳定的围岩条件下,本机型能创造极高的掘进速度,而又保持较低的运行成本。因此,撑靴式硬岩掘进机可以快速而成功地完成很长距离的掘进作业,其中一个成功例子是闻名的哥达基线隧道(Gotthard Base Tunnel)。

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Gerhard Goisser COO Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.
Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.

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