[发明专利]隧道环向变截面扩挖方法

权利要求书

1.一种隧道环向变截面扩挖方法，其特征在于，包括步骤：

S1、在原隧道内部位于待环向扩挖区域的始发侧位置，沿纵向方向将位于最底部的至少一排原管片凿开，并进行土体开挖，形成用于环向扩挖的始发工作井，纵向的一排原管片包括至少两块环向相邻的原管片；

S2、在始发工作井内施作钢支撑架和反力架，为环向扩挖盾构机构后续的环向掘进提供初始支撑力；

S3、在始发工作井内完成环向扩挖盾构机构的拼装工作，并使环向扩挖盾构机构的顶进装置与反力架相抵；

S4、通过顶进装置对环向扩挖盾构机构的圆弧形基板施以推力，以驱动环向扩挖盾构机构环向掘进并切削土体，同时，通过排渣机构将流入土仓的渣土排出；

S5、在环向扩挖盾构机构环向掘进一块扩挖管片的距离后，停止掘进，并在将顶进装置与反力架分离后，通过管片拼装机构在刚掘进的区域纵向拼装至少一块扩挖管片；

S6、将顶进装置与刚拼装的扩挖管片相抵，并通过顶进装置驱动环向扩挖盾构机构继续环向掘进并切削土体，同时，通过排渣机构将流入土仓的渣土排出，环向扩挖盾构机构包括向前弯曲的所述圆弧形基板，基板的左右两侧设有向基板的中心线方向延伸的边隔板，边隔板为向前变曲且中心线与基板的中心线重合的圆弧形板，左右两侧的所述边隔板和基板之间围成安装区，安装区中安装有至少一组环向盾构机组，每组环向盾构机组包括位于安装区前段且部分向前伸出安装区的切削装置，装于安装区且位于切削装置后方的支承装置，以及装于安装区且位于支承装置后方的所述顶进装置，所述支承装置包括位于切削装置后方的土仓以及位于土仓后方的机械仓，工作过程中，顶进装置为基板提供环向掘进的推力，切削装置驱动其刀盘上的刀具旋转并切削土体，土仓用于容纳被切削土体产生的渣土，机械仓安装有与切削装置的转轴连接的驱动装置，用于驱动切削装置的刀具旋转，所述顶进装置包括多个千斤顶和支撑靴，支撑靴连接于相应千斤顶的一端，千斤顶的另一端连接有导向件，导向件插装于相应的边隔板或中隔板圆弧形槽中，并在千斤顶伸展时，通过与支撑靴相抵的反力架或者已拼接的扩挖管片提供支撑反力，对边隔板和/或中隔板提供环向掘进的推力，从而驱动整个环向扩挖盾构机构环向掘进；

S7、在环向扩挖盾构机构继续环向掘进一块扩挖管片的距离后，停止掘进；

S8、将刚掘进一块扩挖管片距离相对应的原管片凿开并清理相应残土后，将顶进装置与扩挖管片分离，并通过管片拼装机构纵向继续拼装至少一块扩挖管片；

S9、按步骤S6至S8重复操作至环向扩挖盾构机构环向掘进至重新进入始发工作井；

S10、将环向扩挖机构、钢支撑架和反力架拆解并移出始发工作井后，进行混凝土浇筑以填充始发工作井；

S11、拼装环向最后一块扩挖管片，从而完成一环扩挖管片的拼装工作，形成初始扩挖空间；

S12、在初始扩挖空间的一侧与待环向扩挖区域相邻的位置搭建钢拱架、以及在钢拱架外围的位置往待环向扩挖区域的土体打入多根间隔分布的钢管，钢管相对原隧道的轴线外倾延伸且钢管的始端由钢拱架支撑，以形成钢管-拱架支撑结构；

S13、从待环向扩挖区域位于钢拱架的一侧开始，对待环向扩挖区域进行横截面逐渐扩大的土体开挖工作并施作钢筋混凝土衬砌，最终在待环向扩挖区域形成喇叭状的变截面段。

2.如权利要求1所述的隧道环向变截面扩挖方法，其特征在于：进行土体开挖，形成用于环向扩挖的始发工作井的步骤S1中，还包括绑扎钢筋，浇筑混凝土的过程。

3.如权利要求1所述的隧道环向变截面扩挖方法，其特征在于：在沿纵向方向将位于最底部的至少一排原管片凿开，并进行土体开挖之前，还包括沿原隧道的环向和纵向方向，经原隧道的原管片的注浆孔对待环向扩挖区域的土体进行注浆加固的过程。

4.如权利要求1所述的隧道环向变截面扩挖方法，其特征在于：对待环向扩挖区域进行横截面逐渐扩大的土体开挖工作并施作钢筋混凝土衬砌的步骤S13中，还包括在已扩挖的区域内，纵向间隔搭建衬砌支撑钢拱架以支撑钢筋混凝土衬砌，以及在钢筋混凝土衬砌内侧位于环向相邻的两钢管之间的位置往土体打入多根开孔的超前小导管并注浆进行加固及止水的过程。