[发明专利]一种适用于长大山岭隧道的多模闭式TBM及其施工方法

权利要求书

1.一种适用于长大山岭隧道的多模闭式TBM的施工方法，所述适用于长大山岭隧道的多模闭式TBM，包括主机及后配套系统，所述主机包括盾体（20），盾体（20）的前端设有刀盘（1），所述后配套系统包括渣土运输系统和注浆系统，其特征在于：所述盾体（20）内设有主驱动（4），主驱动（4）与刀盘（1）之间形成舱室（21），舱室（21）上设有泥浆循环管路，泥浆循环管路与泥浆循环系统相连接，主驱动（4）上设有伸缩封闭装置（5）和中心螺旋机（9），盾体（20）的底部设有底部预留螺旋机（6），中心螺旋机（9）的前端位于伸缩封闭装置（5）内，中心螺旋机（9）和底部预留螺旋机（6）与渣土运输系统或泥浆循环系统相连接；

所述注浆系统包括豆砾石系统（12）、回填灌浆系统（16）和同步双液注浆系统（17）；所述渣土运输系统包括设备皮带机（11）和连续皮带机（13）；所述设备皮带机（11）的前端与中心螺旋机（9）或底部预留螺旋机（6）相对应，设备皮带机（11）的后端与连续皮带机（13）相对应；所述泥浆循环系统包括泥浆循环设备（14）和泥浆管延伸装置（15），泥浆循环管路的前端连接有进浆管路（8）和排浆管路（7），进浆管路（8）和排浆管路（7）均与舱室（21）相连通；

所述适用于长大山岭隧道的多模闭式TBM，包括如下施工模式：1）当隧道处于稳定围岩洞段，掘进机无压掘进时，采用闭式TBM模式；2）当隧道处于软弱围岩，突泥突水、富水砂层洞段，掘进机高压掘进时，采用泥水平衡模式：3）当隧道处于软弱围岩，突泥突水裂隙及突泥突水裂隙发育洞段，掘进机低压掘进时，可采用高密度模式或土压平衡模式；4）当隧道处于局部极高水压力状态，掘进机停机泄压，采用排水泄压模式；

在闭式TBM模式下：溜渣槽伸出，中心螺旋机处于开启状态，进浆管路和排浆管路关闭，主驱动带动刀盘进行掘进，刀盘开挖下来的渣土通过刀盘刮渣板、溜渣槽进入中心螺旋机，然后通过设备皮带机及连续皮带机出渣，实现高效出渣；同时，采用豆砾石系统和回填灌浆系统对拼装好的管片进行注浆加固作业；

在泥水平衡模式下：溜渣槽收回到主驱动，中心螺旋机处于关闭状态，进浆管路和排浆管路开启，主驱动带动刀盘进行掘进，同时，利用进浆管路、排浆管路、泥水循环设备及泥浆管延伸装置实现泥浆循环，控制舱室的压力，确保开挖面稳定，实现带压安全连续掘进，同时，采用同步注双液浆对拼装好的管片进行注浆加固作业；

在高密度模式下：溜渣槽伸出，中心螺旋机处于开启状态，进浆管路开启，排浆管路关闭，主驱动带动刀盘进行掘进，同时，进浆管路中的浓泥浆以及舱室中的渣土利用刀盘混合搅拌后形成高密度浆液，高密度浆液能够稳定开挖面的有效泥膜，随着盾构机的带压掘进，高密度浆液通过刀盘刮渣板进入中心螺旋机中，中心螺旋机的出渣口处配有泥浆稀释箱，高密度浆液进入泥浆稀释箱进行改良，改良后的浆液利用泥水循环设备及泥浆管延伸装置完成泥浆循环，进而实现低压变密度模式掘进，同时，用同步注双液浆对拼装好的管片进行注浆加固作业；

在土压平衡模式下：当隧道在严重砂化松散地层，且掌子面不稳定状态下，溜渣槽伸出，中心螺旋机处于开启状态，进浆管路和排浆管路关闭，主驱动带动刀盘进行掘进，刀盘开挖下来的渣土通过刀盘刮渣板、溜渣槽进入中心螺旋机，然后通过设备皮带机及连续皮带机出渣，实现欠压半舱掘进出渣；同时，采用同步注双液浆对拼装好的管片进行注浆加固作业；当欠压半舱掘进出渣困难时，溜渣槽收回到主驱动，中心螺旋机处于关闭状态，进浆管路和排浆管路关闭，设备皮带机与底部预留螺旋机相配合，主驱动带动刀盘进行掘进，刀盘开挖下来的渣土进入舱室，然后经底部预留螺旋机、设备皮带机及连续皮带机出渣，实现带压安全连续掘进；同时，采用同步注双液浆对拼装好的管片进行注浆加固作业；

在排水泄压模式下：掘进机停机，溜渣槽收回到主驱动，中心螺旋机处于关闭状态，进浆管路关闭，排浆管路开启，然后利用泥水循环设备及泥浆管延伸装置实现排水防洪。

2.根据权利要求1所述的适用于长大山岭隧道的多模闭式TBM的施工方法，其特征在于：所述伸缩封闭装置（5）包括伸缩油缸（501）和密封套（502），密封套（502）与主驱动（4）滑动连接，伸缩油缸（501）的一端与主驱动（4）相连接、另一端与密封套（502）相连接，密封套（502）的前端设有溜渣槽（3），溜渣槽（3）位于中心螺旋机（9）的前端。