[发明专利]可变径盾构机及其施工方法

权利要求书

1.一种可变径盾构机，其特征在于，包括盾体、主驱动、可变径刀盘、推进装置、管片拼装系统；

所述盾体包括可变径前盾及尾盾，所述尾盾连接于所述可变径前盾尾端；

所述主驱动设置于所述可变径前盾内部，以带动所述可变径刀盘旋转；

所述可变径刀盘设置于所述主驱动上，并位于所述可变径前盾前端，且所述主驱动能带动所述可变径刀盘沿轴向相对于所述盾体移动；

所述推进装置设置于所述可变径前盾内部，以推动所述可变径前盾移动；

所述管片拼装系统设置于所述可变径前盾内部，以拼装管片；

其中，所述可变径刀盘包括刀盘本体、扩挖刀装置及扩径组件；

所述刀盘本体与所述主驱动连接；

所述扩挖刀装置设置于所述刀盘本体中，且所述扩挖刀装置能沿径向延伸出所述刀盘本体，以在所述刀盘本体的带动下开挖土层形成扩挖空间；

所述扩径组件中设置有刀具，所述扩径组件用以在所述可变径盾构机扩径时，安装于所述刀盘本体上，以扩充所述可变径刀盘的开挖直径。

2.根据权利要求1所述的可变径盾构机，其特征在于，所述可变径前盾底部设置有可伸缩撑靴，所述可伸缩撑靴包括撑靴油缸及撑靴板，所述撑靴板设置于所述撑靴油缸的输出端，所述撑靴油缸用以在所述可变径盾构机扩径时，带动所述撑靴板伸出；

所述可变径前盾周侧设置有可伸缩支护板，所述可伸缩支护板包括支护板油缸及支护板，所述支护板设置于所述支护板油缸的输出端，所述支护板油缸用以在所述可变径盾构机扩径时，带动所述支护板伸出。

3.根据权利要求1所述的可变径盾构机，其特征在于，所述可变径前盾前端安装有挡渣环。

4.根据权利要求1所述的可变径盾构机，其特征在于，还包括传力环装置；

所述传力环装置用以在所述可变径盾构机扩径时，安装于所述推进装置，以传递推力。

5.根据权利要求4所述的可变径盾构机，其特征在于，所述传力环装置中设置有楔形块管片拼装油缸，以辅助安装管片；

所述传力环装置尾部还安装有缓冲垫。

6.根据权利要求1所述的可变径盾构机，其特征在于，还包括支护拼装装置；

所述支护拼装装置设置于所述可变径刀盘上，且能随所述可变径刀盘移动、旋转，以在所述扩挖刀装置开挖形成的所述扩挖空间中安装支护。

7.一种可变径盾构机的施工方法，其特征在于，可适用于盾构法或TBM法的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

采用如权利要求1至6中任一项所述的可变径盾构机进行掘进；

扩径准备：所述主驱动沿轴向伸出，带动所述刀盘本体进行轴向扩挖；

刀盘扩挖：所述主驱动沿轴向回缩，所述扩挖刀装置沿径向延伸出所述刀盘本体，所述主驱动继续驱动所述刀盘本体旋转，同时所述主驱动继续沿轴向伸出，带动所述扩挖刀装置对外围土层进行扩挖，以形成扩挖空间；

刀盘扩径：所述主驱动沿轴向回缩，转动所述刀盘本体，将所述刀盘本体上的辐条转动至最底部，并将辐条顶出，在原所述刀盘本体与辐条之间安装所述扩径组件，重复此步骤，直至所有所述扩径组件安装完成；

盾体扩径：所述可变径盾构机继续进行掘进，所述可变径前盾进入所述扩挖空间处，对所述可变径前盾进行扩径；

尾盾更换、传力环安装：将所述尾盾从所述可变径前盾上拆除，在所述可变径前盾上安装大盾构尾盾，并在所述推进装置处安装传力环装置，继续进行掘进。

8.根据权利要求7所述的可变径盾构机的施工方法，其特征在于，所述刀盘扩径与所述盾体扩径之间还包括：

支护安装：在所述扩挖空间中的土层壁体上安装支护；

挡渣环安装：在所述可变径前盾前端安装挡渣环。

9.根据权利要求8所述的可变径盾构机的施工方法，其特征在于，在所述支护安装之前还包括：

土层加固：对所述扩挖空间中的土层壁体进行冷冻加固或注浆加固。