[发明专利]一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法

说明书

本发明提供一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法，是按照下述方式进行的：步骤一、隧道开挖；步骤二、出碴；步骤三、初期支护；步骤四、换步作业：采用步履式支撑结构控制设备整体的移动及调向；步骤五、仰拱及二次衬砌：采用配套设备进行仰拱、土工布、防水板铺设、钢筋绑扎和二衬施工。本发明克服了传统钻爆法施工工序多，施工组织复杂，工期较长，超欠挖量大、安全性差的缺点，实现了护盾式多臂掘进机与新奥法相结合，具有快速、高效、安全可靠、施工质量好等优点。

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法。

背景技术

由于特殊的质量、工期要求，传统钻爆施工方法难以适应工程建设需要，而隧道掘进机施工方法具有快速、高效、安全可靠、施工质量好、成本低等优点，成为长大隧道工程首选的关键技术设备。与传统的隧道掘进技术相比，护盾式多臂掘进机可实现连续掘进，能同时完成破岩出碴和支护等作业，具有较高的掘进效率，其掘进速度一般为常规钻爆法的3~10倍；此外，隧道掘进机施工还有成洞质量高、经济、安全、环保和节省劳动力等优点。

护盾式隧道掘进机可有效避免隧道拱顶坍塌、突泥涌水、初支失稳、结构变形等事故的发生，施工过程安全可靠，同时掘进机开挖表面基本平整，避免了局部应力集中，减少隧道周边围岩应力的扰动，保全其整体性。护盾式隧道掘进机实现了掘进、出碴、初期支护、仰拱浇筑、二次衬砌等一次成洞施工过程。

新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。

若能将护盾式隧道掘进机与新奥法的隧道施工方法相结合，将对大长隧道施工具有重要的意义。

发明内容

本发明提供一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法，克服了传统钻爆法施工工序多，施工组织复杂，工期较长，超欠挖量大、安全性差的缺点。

本发明的技术方案是这样实现的：一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法，是按照下述方式进行的：

步骤一、隧道开挖：配置三部掘进机，其中底部两部，负责隧道底部开挖、拢碴，顶部一部，负责隧道顶部开挖；三部掘进机相互配合，实现全断面开挖或两台阶开挖；

步骤二、出碴：刮板链、集碴斗、拨碴器、拔碴机械手、涨紧装置、驱动系统构成设备出碴系统，使用刮板链和集碴斗集碴，将集碴器内碴土的拨送至刮碴板上，拔碴机械手用于辅助收碴、集碴，之后采用连续皮带机或矿车运送至洞外；

步骤三、初期支护：护盾式多臂掘进机设置护盾和中隔板，其中护盾包括顶护盾、侧护盾，中隔板将掌子面一分为二，起到稳定掌子面的作用，同时中隔板还用于对上半部进行集碴、清碴；采用设置在护盾后的钢拱架安装器进行立拱支护，在钢拱储存平台上储存一定数量的钢拱架，使掘进、立拱同步进行，钢拱撑紧机构将钢拱架举升、撑紧至设定位置，将钢拱栓接紧，安装锁脚锚杆，完成钢拱安装；钢筋网采用人工挂网；筋排安装，钢筋排一端插入顶部护盾，另一端连接在钢拱上；采用可环向转动及轴向移动的喷浆机械手，直接将混凝土喷射到护盾后部，实现及时支护；

步骤四、换步作业：采用步履式支撑结构控制设备整体的移动及调向；

步骤五、仰拱及二次衬砌：采用配套设备进行仰拱、土工布、防水板铺设、钢筋绑扎和二衬施工。

本发明是按照下述顺序进行的：采用掘进机实现隧道开挖→集碴器配合皮带机出碴→使用钢拱架安装机和喷浆机械手及时支护→仰拱浇筑施工→土工布、防水板铺设→二次衬砌。