[发明专利]一种硬岩隧道施工方法

说明书

本发明公开了一种硬岩隧道施工方法，步骤如下：S1：掘进机通过行走驱动系统运动至待开挖掌子面处；S2：根据掌子面与掘进机之间的距离和方位，调节回转机构，使多自由度摆臂机构和板型链锯机构与掌子面处于合适位置；S3：板型链锯机构的截齿链对掌子面进行锯裂开挖，形成切缝，板型链锯机构上的胀裂器在切缝内伸出，对切缝进行胀裂，将切缝两侧的岩石从母体剥离；本发明通过将掌子面分割成几大块，然后再进行分切成块，将大块搬除，切缝先进行竖向切割、再进行水平切割，形成网格分块；最后通过胀裂器进行逐个胀裂，施工效率高，且能提高施工安全系数。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种硬岩隧道施工方法。

背景技术

传统的隧道硬岩掘进机（TBM）采用的破岩方式为滚刀机械式破岩，受破岩方式的影响，TBM掘进断面为圆形，但有些隧道要求断面为矩形，由于回转式开挖方式只能通过拟合修整的方式实现矩形断面，修整时不仅操作复杂耗时长，也很容易在断面拐角处造成对设备的意外损坏，硬岩矩形断面开挖一直是个难题。针对距离较短的地质较完整的硬岩地层，其断面可能为非圆形，且为了减小能量消耗，渣块可以较大，切割较大岩块时，现有的掘进机不再适用。而现有的硬岩隧道施工方法如申请号为CN104314574A的一种硬岩隧道非爆破开挖分块方法及施工方法，实涉及的设备较多，工序繁琐，施工效率不高，且施工成本较高。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种硬岩隧道施工方法，用以解决上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种硬岩隧道施工方法，步骤如下：

S1：掘进机通过行走驱动系统运动至待开挖掌子面处；

S2：根据掌子面与掘进机之间的距离和方位，调节回转机构，使多自由度摆臂机构和板型链锯机构与掌子面处于合适位置；

S3：板型链锯机构的截齿链对掌子面进行锯裂开挖，形成切缝，板型链锯机构上的胀裂器在切缝内伸出，对切缝进行胀裂，将切缝两侧的岩石从母体剥离；

S4：重复步骤S3，在多自由度摆臂机构的作用下，板型链锯机构对掌子面进行分块切割，形成网格切缝，加快对掌子面的开挖。

骤S3的具体步骤如下：

S3.1：采用板型链锯机构分割掌子面，先切割出竖直切缝，再切割出水平切缝，先切割底部水平切缝，然后再向上逐层切割水平切缝，竖直切缝间距大于水平切缝的间距；

S3.2：竖直切缝和水平切缝切割完成后，掌子面被分割成网格状，每个网格的岩石为悬臂条形石块；

S3.3：掌子面切缝完成后，使用板型链锯机构插入水平切缝或竖直切缝，插到底部后，胀裂器加压伸出，将悬臂条形石块从根部撑断掉落下来，并运输到洞外；

S3.4：考虑到施工安全，将所有悬臂条形石块全部撑裂后，在从顶部开始依次向下取走撑裂下的悬臂条形石块。

步骤S2的具体步骤如下：

S2.1：行走驱动系统上的调节回转机构带动多自由度摆臂机构和板型链锯机构在水平面内转动，使多自由度摆臂机构朝向掌子面方向；

S2.2：然后调节多自由度摆臂机构的伸出长度和摆动角度，带动板型链锯机构进行相应动作，使板型链锯机构的截齿链与掌子面保持合适的切割角度；

S2.3：板型链锯机构进行水平切割时，板型链锯机构的截齿链处于水平位置，板型链锯机构进行竖直切割时，板型链锯机构的截齿链处于竖直位置。

上述掘进机包括行走驱动系统，所述行走驱动系统上设有回转机构，回转机构上设有多自由度摆臂机构，多自由度摆臂机构上设有板型链锯机构。