本發(fā)明涉及隧道施工領(lǐng)域，具體涉及一種護盾式多臂掘進機與新奧法相結(jié)合的隧道施工方法。

背景技術(shù)：

由于特殊的質(zhì)量、工期要求，傳統(tǒng)鉆爆施工方法難以適應(yīng)工程建設(shè)需要，而隧道掘進機施工方法具有快速、高效、安全可靠、施工質(zhì)量好、成本低等優(yōu)點，成為長大隧道工程首選的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備。與傳統(tǒng)的隧道掘進技術(shù)相比，護盾式多臂掘進機可實現(xiàn)連續(xù)掘進，能同時完成破巖出碴和支護等作業(yè)，具有較高的掘進效率，其掘進速度一般為常規(guī)鉆爆法的3~10倍；此外，隧道掘進機施工還有成洞質(zhì)量高、經(jīng)濟、安全、環(huán)保和節(jié)省勞動力等優(yōu)點。

護盾式隧道掘進機可有效避免隧道拱頂坍塌、突泥涌水、初支失穩(wěn)、結(jié)構(gòu)變形等事故的發(fā)生，施工過程安全可靠，同時掘進機開挖表面基本平整，避免了局部應(yīng)力集中，減少隧道周邊圍巖應(yīng)力的擾動，保全其整體性。護盾式隧道掘進機實現(xiàn)了掘進、出碴、初期支護、仰拱澆筑、二次襯砌等一次成洞施工過程。

新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時的進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，并通過對圍巖和支護的量測、監(jiān)控來指導(dǎo)隧道施工和地下工程設(shè)計施工的方法和原則。

若能將護盾式隧道掘進機與新奧法的隧道施工方法相結(jié)合，將對大長隧道施工具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種護盾式多臂掘進機與新奧法相結(jié)合的隧道施工方法，克服了傳統(tǒng)鉆爆法施工工序多，施工組織復(fù)雜，工期較長，超欠挖量大、安全性差的缺點。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種護盾式多臂掘進機與新奧法相結(jié)合的隧道施工方法，是按照下述方式進行的：

步驟一、隧道開挖：配置三部掘進機，其中底部兩部，負(fù)責(zé)隧道底部開挖、攏碴，頂部一部，負(fù)責(zé)隧道頂部開挖；三部掘進機相互配合，實現(xiàn)全斷面開挖或兩臺階開挖；

步驟二、出碴：刮板鏈、集碴斗、撥碴器、拔碴機械手、漲緊裝置、驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)備出碴系統(tǒng)，使用刮板鏈和集碴斗集碴，將集碴器內(nèi)碴土的撥送至刮碴板上，拔碴機械手用于輔助收碴、集碴，之后采用連續(xù)皮帶機或礦車運送至洞外；

步驟三、初期支護：護盾式多臂掘進機設(shè)置護盾和中隔板，其中護盾包括頂護盾、側(cè)護盾，中隔板將掌子面一分為二，起到穩(wěn)定掌子面的作用，同時中隔板還用于對上半部進行集碴、清碴；采用設(shè)置在護盾后的鋼拱架安裝器進行立拱支護，在鋼拱儲存平臺上儲存一定數(shù)量的鋼拱架，使掘進、立拱同步進行，鋼拱撐緊機構(gòu)將鋼拱架舉升、撐緊至設(shè)定位置，將鋼拱栓接緊，安裝鎖腳錨桿，完成鋼拱安裝；鋼筋網(wǎng)采用人工掛網(wǎng)；筋排安裝，鋼筋排一端插入頂部護盾，另一端連接在鋼拱上；采用可環(huán)向轉(zhuǎn)動及軸向移動的噴漿機械手，直接將混凝土噴射到護盾后部，實現(xiàn)及時支護；

步驟四、換步作業(yè)：采用步履式支撐結(jié)構(gòu)控制設(shè)備整體的移動及調(diào)向；

步驟五、仰拱及二次襯砌：采用配套設(shè)備進行仰拱、土工布、防水板鋪設(shè)、鋼筋綁扎和二襯施工。

本發(fā)明是按照下述順序進行的：采用掘進機實現(xiàn)隧道開挖→集碴器配合皮帶機出碴→使用鋼拱架安裝機和噴漿機械手及時支護→仰拱澆筑施工→土工布、防水板鋪設(shè)→二次襯砌。

本發(fā)明克服了傳統(tǒng)鉆爆法施工工序多，施工組織復(fù)雜，工期較長，超欠挖量大、安全性差的缺點，實現(xiàn)了護盾式多臂掘進機與新奧法相結(jié)合，具有快速、高效、安全可靠、施工質(zhì)量好等優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明護盾式多臂隧道掘進機縱剖面圖

圖2為本發(fā)明護盾式多臂隧道掘進機橫截面圖

圖中：1. 掘進機，2. 頂護盾，3. 側(cè)護盾，4. 集碴器，5. 連續(xù)皮帶機，6. 礦車，7. 鋼拱架安裝器，8. 鋼拱儲存平臺，9. 噴漿機械手，10. 步履式支撐。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

一種護盾式多臂掘進機與新奧法相結(jié)合的隧道施工方法，是按照下述方式進行的：

步驟一、隧道開挖：配置三部掘進機1，其中底部兩部，負(fù)責(zé)隧道底部開挖、攏碴，頂部一部，負(fù)責(zé)隧道頂部開挖；三部掘進機1相互配合，實現(xiàn)全斷面開挖或兩臺階開挖；

步驟二、出碴：刮板鏈、集碴斗、撥碴器、拔碴機械手、漲緊裝置、驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)備出碴系統(tǒng)，使用刮板鏈和集碴斗集碴，將集碴器4內(nèi)碴土快速的撥送至刮碴板上，拔碴機械手用于輔助收碴、集碴，之后采用連續(xù)皮帶機5或礦車6運送至洞外；

步驟三、初期支護：護盾式多臂掘進機設(shè)置護盾和中隔板，其中護盾包括頂護盾2、側(cè)護盾3，中隔板將掌子面一分為二，起到穩(wěn)定掌子面的作用，同時中隔板還用于對上半部進行集碴、清碴；采用設(shè)置在護盾后的鋼拱架安裝器7進行立拱支護，在鋼拱儲存平臺8上儲存一定數(shù)量的鋼拱架，使掘進、立拱同步進行，鋼拱撐緊機構(gòu)將鋼拱架舉升、撐緊至設(shè)定位置，將鋼拱栓接緊，安裝鎖腳錨桿，完成鋼拱安裝；鋼筋網(wǎng)采用人工掛網(wǎng)；筋排安裝，鋼筋排一端插入頂部護盾，另一端連接在鋼拱上；采用可環(huán)向轉(zhuǎn)動及軸向移動的噴漿機械手9，直接將混凝土噴射到護盾后部，實現(xiàn)及時支護；

步驟四、換步作業(yè)：采用步履式支撐結(jié)構(gòu)控制設(shè)備整體的移動及調(diào)向；

步驟五、仰拱及二次襯砌：采用配套設(shè)備進行仰拱、土工布、防水板鋪設(shè)、鋼筋綁扎和二襯施工。

本發(fā)明按照下述順序進行的：采用掘進機實現(xiàn)隧道開挖—→集碴器配合皮帶機出碴—→使用鋼拱架安裝機和噴漿機械手及時支護—→仰拱澆筑施工—→土工布、防水板鋪設(shè)—→二次襯砌。本發(fā)明采用三部掘進機相互配合，實現(xiàn)全斷面開挖或兩臺階開挖；集碴器結(jié)合皮帶機出碴，實現(xiàn)開挖、出碴同步；采用鋼拱架安裝機、噴漿機械手及時進行鋼拱架和混凝土初期支護，結(jié)合仰拱快速澆筑施工，利用配套設(shè)備緊跟鋪設(shè)土工布、防水板、綁扎鋼筋、澆注二襯襯砌；采用步履式支撐結(jié)構(gòu)控制掘進設(shè)備移動，實現(xiàn)全機械化隧道施工，提高施工效率及安全性。

如圖1和2所示，本發(fā)明具體實施例中的操作步驟如下：

1、隧道開挖出碴

護盾式多臂掘進機配置三部掘進機1，底部兩部，覆蓋隧道底部開挖、攏碴，頂部一部，覆蓋隧道頂部開挖；三部掘進機1相互配合，實現(xiàn)全斷面開挖或兩臺階開挖。設(shè)置頂護盾2、側(cè)護盾3以保護掘進機、工作人員。利用刮板鏈和集碴器4進行集碴，將集碴器4內(nèi)碴土快速的撥送至刮碴板上，拔碴機械手用于輔助收碴、集碴，之后采用連續(xù)皮帶機5或礦車6運送至洞外。

2、初期支護

使用頂護盾2后的鋼拱架安裝器7進行立拱支護，在鋼拱儲存平臺上8儲存一定數(shù)量的鋼拱架，可減少鋼拱運輸次數(shù)，使掘進、立拱同步進行，鋼拱撐緊機構(gòu)將鋼拱架舉升、撐緊至設(shè)定位置，工人將鋼拱栓接緊，安裝鎖腳錨桿，完成鋼拱安裝；采用人工安裝鋼筋網(wǎng)，安裝鋼筋排時一端插入頂部護盾，另一端連接在鋼拱上；采用環(huán)向轉(zhuǎn)動及軸向移動的噴漿機械手9，將混凝土噴射到護盾后部，實現(xiàn)及時支護。

3、換步作業(yè)

利用步履式支撐10控制掘進機整體的移動及調(diào)向。

4、仰拱及二次襯砌

利用仰拱澆筑模板及仰拱棧橋，實現(xiàn)仰拱同步施工。采用配套設(shè)備進行土工布、防水板鋪設(shè)、鋼筋綁扎和二襯施工。

本發(fā)明的操作要點如下：

1、采用三部掘進機、刮板鏈和皮帶機相互配合，實現(xiàn)隧道全斷面或兩臺階開挖、攏碴和出碴同步。

2、掘進開挖后及時做好支護、封閉圍巖，使圍巖的擾動影響控制在最小范圍內(nèi)，并加固圍巖，提高圍巖強度，保護隧道圍巖的自身承載能力。

3、允許圍巖由一定量的變形，以利于發(fā)揮圍巖的固有強度，同時隧道的支護結(jié)構(gòu)，也應(yīng)具有預(yù)定的可縮量，以緩和隧道壓力。

4、施工中及時進行初期支護，使其與圍巖緊密粘結(jié)，共同承擔(dān)圍巖壓力。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點

1、可解決深長隧道在不易開支洞且工期要求較緊、工作環(huán)境惡劣等條件下的施工難題。

2、施工速度快，環(huán)境影響小，運營效益明顯。

3、機械化程度高，施工風(fēng)險小。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。