[发明专利]一种适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机及施工方法

权利要求书

1.一种适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机，包括盾构主机，盾构主机上设有刀盘装置（1）、驱动装置（6）、破碎臂（2）、输送机（7）、拼装装置（5）、主推系统（4）和护盾结构（3），护盾结构（3）的截面呈马蹄形，盾构主机与隧道衬砌相配合，其特征在于，所述护盾结构（3）包括前盾（301），前盾（301）上部区域环形设置有前伸梁（303）和挡板（304），前盾（301）与尾盾（302）相连接，尾盾（302）与米子梁（305）相连接，尾盾（302）内沿环形设置有主推系统（4），米子梁（305）上设有拼装装置（5）；所述前盾（301）上部设有破碎臂（2），破碎臂（2）与米子梁（305）相连接，前盾（301）下部设置有驱动装置（6），驱动装置（6）与刀盘装置（1）相连接，前盾（301）底部设有输送机（7）且输送机（7）横穿过尾盾（302）和拼装装置（5）的中心区域。

2.根据权利要求1所述的适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机，其特征在于，所述隧道衬砌包括管片衬砌（9）和钢拱架（10），管片衬砌（9）和钢拱架（10）分别用于支护马蹄形断面底部区域的岩体和顶部区域的岩体，管片衬砌（9）与钢拱架（10）栓接，相邻钢拱架（10）栓接。

3.根据权利要求2所述的适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机，其特征在于，所述管片衬砌（9）包括至少两组异形管片，相邻异形管片相连接。

4.根据权利要求1所述的适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机，其特征在于，所述前盾（301）上设有隔板（3011）和斜板（3012），隔板（3011）与斜板（3012）相连接，斜板（3012）与米子梁（305）相连接，前盾（301）上部相对于掌子面为敞开式的拱形板壳结构且斜板（3012）对坍塌的岩土进行遮挡，前盾（301）下部相对于掌子面为半月形封闭式结构且隔板（3011）与掌子面直接接触。

5.根据权利要求1所述的适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机，其特征在于，所述刀盘装置（1）包括至少两个小刀盘，相邻两个小刀盘彼此独立同步旋转且位于同一个平面上。

6.根据权利要求5所述的适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机，其特征在于，所述小刀盘上设有盘形滚刀和刮刀。

7.根据权利要求1所述的适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机，其特征在于，所述破碎臂（2）上设有铲斗、液压破碎锤、铣刨机、松土器或液压钳。

8.根据权利要求1所述的适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机，其特征在于，所述输送机（7）为轴式螺旋输送机、带式螺旋输送机、刮板输送机或皮带机。

9.根据权利要求1所述的适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机，其特征在于，所述拼装装置（5）和破碎臂（2）上均设有超前钻机（8）；所述尾盾（302）为马蹄形板壳结构。

10.一种适用于断层破碎带的马蹄形半断面盾构机的施工方法，其特征在于，其步骤如下：

S1，首先利用破碎臂（2）将断层破碎带岩体（12）轻微触动，断层破碎带岩体（12）小范围失稳塌落呈自然堆积状态；

S2，随后主推系统（4）带动护盾结构（3）前进，主推系统（4）以管片衬砌（9）为依托向盾构机提供主推力，利用完成初凝的砌混凝土为依托向盾构机提供辅助推力，前盾（301）上部的前伸梁（303）和挡板（304）临时支撑掌子面围岩；

S3，前盾（301）下部的驱动装置（6）驱动刀盘装置（1）开挖步骤S1中堆积的断层破碎带岩体（12），同时开挖过程中掌子面上部失稳塌落的岩体受重力作用落到掌子面下部区域，通过输送机（7）将破碎岩体输送至盾构主机后部并将破碎岩体转载至洞外；

S4，对当前环马蹄形断面衬砌施工，当前环马蹄形断面衬砌施工完成后，再重复上述步骤S1-S4；

S5，若遇见地质极不稳定时，将拼装装置（5）和破碎臂（2）安装超前钻机（8），对掌子面进行超前注浆和超前管棚作业。