[发明专利]无水软土隧道的马蹄形护盾开挖装置及隧道开挖方法

权利要求书

1.一种无水软土隧道的马蹄形护盾开挖装置，其特征在于：包括主机支架、设置在主机支架顶部的上护盾总成、枢接设置在上护盾总成两侧的侧护盾总成、和设置在主机支架底部的步履行走总成，上护盾总成和侧护盾总成与隧道端面轮廓匹配支撑贴合，在上护盾总成和侧护盾总成与主机支架之间设置有支撑调整机构，所述的主机支架中部设置有供挖掘机开挖工作的工作平台，在主机支架的下部倾斜设置有渣土输送机，主机支架的后端设置有拼装钢拱架的钢拱架拼装机构；所述的支撑调整机构包括滑移支撑架、设置在滑移支撑架与上护盾总成之间的支撑油缸、设置在滑移支撑架与主机支架之间的横移油缸、以及设置在侧护盾总成与主机支架之间的展开油缸。

2.根据权利要求1所述的无水软土隧道的马蹄形护盾开挖装置，其特征在于：所述的主机支架前端设置有喷射混凝土的湿喷装置。

3.根据权利要求1所述的无水软土隧道的马蹄形护盾开挖装置，其特征在于：所述的步履行走总成包括前后并排设置的三块与隧道底部轮廓匹配的支撑板靴、匹配滑动设置在主机支架上的中支撑驱动臂和端支撑驱动臂，所述的中支撑驱动臂与位于中部的支撑板靴之间设置有升降油缸，所述的端支撑驱动臂跨设在中支撑驱动臂上，且端支撑驱动臂的两端与位于两端的两支撑板靴之间也设置有升降油缸，中支撑驱动臂和端支撑驱动臂与主机支架之间均设置有换步油缸。

4.根据权利要求1所述的无水软土隧道的马蹄形护盾开挖装置，其特征在于：所述的渣土输送机为刮板式输送机，刮板式输送机与主机支架之间设置有悬吊杆。

5.根据权利要求1所述的无水软土隧道的马蹄形护盾开挖装置，其特征在于：所述的上护盾总成和侧护盾总成展开组成的圆弧半径较开挖隧道的隧道轮廓的半径小250mm~350mm。

6.一种利用权利要求2所述的无水软土隧道的马蹄形护盾开挖装置的隧道开挖方法，其特征在于：包括以下步骤：

①调整支撑：根据开挖隧道的端面轮廓，通过支撑调整机构的支撑油缸和横移油缸调整上护盾总成的位置和高度，做初步安全防护支撑，通过支撑调整机构的展开油缸，驱动侧护盾总成向两侧展开，使得侧护盾总成适应隧道断面尺寸，并支撑两侧区域；

②掌子面上部区域的开挖：首先通过主机支架的工作平台上的挖掘机，根据隧道断面轮廓进行开挖掌子面的上部区域，在挖掘的同时，启动渣土输送机同步出渣，渣土输送机将渣土输送到后方的运渣设备上运出；待掌子面的上部区域每开挖一榀拱架的距离后，由湿喷装置进行混凝土临时喷射防护，从而保障刚开挖区域的安全稳定；

③掌子面下部区域的开挖：待掌子面上部开挖出足够的空间后，进行下部区域的开挖，由于掌子面下部区域单次开挖进尺较小，开挖一定空间后，由步履行走总成带动主机支架向前移动，同时步履行走总成能够对隧道底部的轮廓进行修整；

④在步骤③中，当步履行走总成换步行进完成稳定后，由后部的钢拱架拼装机构进行钢拱架的安装，完成后期支护；

⑤重复步骤②、③、④的施工步骤，直至整个隧道开挖掘进完成。