[发明专利]变径隧道施工方法、系统及盾构设备

说明书

本公开涉及一种变径隧道施工方法、系统和盾构设备，变径隧道施工方法包括：在盾构设备通过处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件和第一盾体完成第一直径隧道的掘进和支护后，在处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件上安装铣挖钻装置；使盾构设备通过铣挖钻装置、处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件和第一盾体沿预设掘进路径继续掘进和支护，以形成刀盘变径操作空间；在刀盘变径操作空间内，对处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件进行组装调整，以形成可变径刀盘组件的第二刀盘形态；使盾构设备通过所述可变径刀盘组件的第二刀盘形态和第一盾体沿预设掘进路径继续掘进和支护，以形成地下洞室。

技术领域

本公开涉及隧道施工领域，尤其涉及一种变径隧道施工方法、变径隧道施工系统及盾构设备。

背景技术

目前车站开挖一般采用矿山法人工/机械开挖(明挖/暗挖)，一些相关技术提出了通过变径隧道掘进机进行车站施工的思路，连续进行正线隧道和车站站厅的开挖。这种施工方案会占用较大的地面资源(道路/设施)，影响正常城市交通。同时，车站开挖一般与盾构法施工的正线隧道开挖不能连续进行，一定程度上制约了项目施工进程，影响施工效率。

在另一些相关技术中，通过变径隧道掘进机进行车站施工，这种施工方案缺乏技术成熟的变径隧道掘进机或缺乏适合的具体施工系统，因此往往存在着适用范围受限的缺陷。此外，一些硬岩复合地层地质复杂多变，容易造成盾构设备的刀盘损坏，且渣土容易落入盾体底部与开挖轮廓的大间隙中，造成清渣困难。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种变径隧道施工方法、变径隧道施工系统及盾构设备，能够改善隧道施工的适用范围。

在本公开的一个方面，提供一种变径隧道施工方法，包括：

在盾构设备通过处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件和第一盾体完成第一直径隧道的掘进和支护后，在处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件上安装铣挖钻装置；

使盾构设备通过铣挖钻装置、处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件和第一盾体沿预设掘进路径继续掘进和支护，以形成刀盘变径操作空间；

在刀盘变径操作空间内，对处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件进行组装调整，以形成可变径刀盘组件的第二刀盘形态；

使盾构设备通过处于第二刀盘形态的可变径刀盘组件和第一盾体沿预设掘进路径继续掘进和支护，以形成地下洞室。

在一些实施例中，在处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件上安装铣挖钻装置的操作在使盾构设备沿预设掘进路径继续掘进和支护至换装位置后执行。

在一些实施例中，形成刀盘变径操作空间的操作具体包括：

使盾构设备通过铣挖钻装置在换装位置沿处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件的径向扩挖；

转动处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件，使铣挖钻装置在换装位置对应的横截面内以不同的扩挖角度多次扩挖，以形成环形扩挖空间。

在一些实施例中，形成刀盘变径操作空间的操作还包括：

盾构设备每掘进和支护第一距离，使铣挖钻装置扩挖出环形扩挖空间，直至多个环形扩挖空间组成刀盘变径操作空间。

在一些实施例中，可变径刀盘组件包括：

刀盘体；

多个固定梁，与刀盘体固定连接或一体制成；

多个伸缩梁，可滑动地设置在刀盘体上；

伸缩驱动机构，设置在刀盘体和伸缩梁之间，用于驱动伸缩梁相对于刀盘体沿径向外伸或缩回；和

第一刀具，安装在多个固定梁和多个伸缩梁上；

其中，对处于第一刀盘形态的可变径刀盘组件进行组装调整的操作具体包括：