[发明专利]带有双层支护和可变管片直径的硬岩掘进机的施工方法

权利要求书

1.一种带有双层支护和可变管片直径的硬岩掘进机的施工方法，所述的硬岩掘进机包括扩挖刀盘、驱动扩挖刀盘掘进的主驱动、主驱动后端部连接的主大梁、进行临时支撑且径向可伸缩的圆形护盾、设置在主大梁后的支撑主推进油缸的连接箱体和滑行大梁，所述的主大梁上设置柔性钢拱架拼装机，所述的滑行大梁上设置有管片拼装机，所述的扩挖刀盘包括扩挖刀盘本体和在扩挖刀盘本体周边以不同的角度的一系列的扩挖滚刀，所述的扩挖滚刀通过扩挖滚刀座设置在扩挖刀盘本体上，扩挖滚刀座与扩挖刀盘本体铰接，且在扩挖滚刀座底部设置有控制各个扩挖滚刀扩挖量的扩挖推进油缸，其特征在于，对于围岩变形大、易塌方的隧洞施工区段，通过柔性的钢拱架和刚性的混凝土预制管片相互配合的双层支护方式进行施工，其包括以下步骤：

①通过超前探测技术，对开挖隧洞撑子面前方的岩土应力进行探测和分析，确定预施工区段需要进行双层支护作业；

②调整扩挖刀盘的扩挖推进油缸，使得各个扩挖滚刀分别伸出扩挖刀盘本体外沿一定尺寸，且各个扩挖滚刀的伸出尺寸呈相互递进，随着扩挖刀盘的旋转，其均匀的增大扩挖刀盘的开挖直径，并达到预定的双层支护所需的扩挖量；

③随着扩挖刀盘的扩挖掘进，硬岩掘进机上的圆形护盾完成对隧洞围岩的临时支护，与此同时，通过柔性钢拱架拼装机进行钢拱架的拼装固定作业，在管片拼装机和主推进油缸的共同作用，在已拼装完成的钢拱架上铺设拼装预制管片，柔性钢拱架拼装机和管片拼装机在空间上前后错位，因此在整个掘进过程中二者能够进行同步拼装作业；

④在每一环的预制管片的拼装过程前，首先在隧洞底部铺设一仰拱块，仰拱块的底部设有凹槽，与所述仰拱块对应的钢拱架嵌入凹槽中，以仰拱块为支撑进行该环的预制管片的整体拼装；

⑤在拼装完成多环钢拱架和预制管片之后，在钢拱架和预制管片之间的空腔内注入豆砾石和水泥浆液进行空腔填补和浆液凝固。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述的拼装完成后的预制管片形成的管片环的直径与受到地层应力作用下直径缩小后的钢拱架相协调，使得预制管片和钢拱架相互贴合，共同承受地层应力。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在步骤⑤中，当完成3~6环钢拱架和预制管片的拼装后，在钢拱架和预制管片之间的空腔内注入豆砾石和水泥浆液。

4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在步骤①中，当探测和分析结果是预施工区段围岩变形小，不需要进行双层支护作业，仅需要较小的扩挖量就能满足围岩应力释放时，则通过调整扩挖刀盘的扩挖推进油缸，降低扩挖刀盘的扩挖量，同时对预制管片的外径尺寸进行适当调整，直接进行预制管片的拼装，使得隧洞开挖直径与预制管片外径之间存在一定的尺寸差并形成应力释放空腔，该应力释放空腔作为围岩收敛所需空间。