[发明专利]一种软岩隧道掘进机及其施工方法

说明书

本发明公开了一种软岩隧道掘进机及其施工方法，属于隧道施工技术领域，其解决了现有技术中掘进设备在掘进时对软岩地层影响大、施工难度和成本较高的问题，其包括：挖掘机，所述挖掘机上固接有快速转换连接器，所述快速转换连接器远离挖掘机本体的一侧分别可拆卸连接有切割装置和破碎装置；本发明通过对隧道掌子面进行网格式及切割，从而减少岩石内应力，实现整个隧道掌子面的化整为零，降低隧道掌子面的开挖难度；本发明利用挖掘机移动方便、工作臂灵活的特点，通过控制挖掘机大臂和小臂，实现切割装置移动到掌子面不同位置进行切割。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体属于一种软岩隧道掘进机及其施工方法。

背景技术

当前，随着我国工程建设规模的不断扩大，我国隧道建设迎来了前所未有的发展机遇，我国也毫无疑问的成为了世界隧道大国。软岩是指在工程力作用下能产生显著变形的工程岩体，目前，应用于我国软岩地层隧道施工主要方法有三种：钻爆法、盾构法和悬臂掘进机法。

钻爆法指用炸药爆破来破碎岩体，开出洞室的一种传统的施工方法，隧道开挖后受爆破影响，会造成岩体破裂形成松弛状态，容易引起坍塌；盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法，其施工过程不影响地面交通，但对于断面尺寸多变的区段适应能力差且设备成本高；悬臂掘进机是一种能够实现截割、装载运输、自行走及喷雾除尘的联合机组，但悬臂掘进机设备投资较大，施工成本高。因此，亟需一种对地层影响小，施工难度低，成本低的掘进设备进行软岩地层隧道掘进。

发明内容

针对现有技术中掘进设备在掘进时对软岩地层影响大、施工难度和成本较高的问题，本发明提供一种软岩隧道掘进机及施工方法，其目的在于：对软岩隧道进行网格式切割，减小岩层内应力，降低开挖难度。

本发明采用的技术方案如下：

一种软岩隧道掘进机，包括：挖掘机，所述挖掘机上固接有快速转换连接器，所述快速转换连接器远离挖掘机本体的一侧可拆卸连接有切割装置和破碎装置。

采用上述方案，对现有的挖掘机改进，在挖掘机小臂上安装快速转换连接器，快速转换连接器上安装切割装置，并在原有的挖掘机的液压系统上新增两路阀，通过液压回路与挖掘机操作室的控制系统连接，实现切割装置的控制，在使用本发明对软岩隧道进行掘进时，首先控制切割装置将隧道掌子面进行横向和纵向的网格式切割，然后将切割装置拆下换上破碎装置对切割后的隧道掌子面进行破碎掘进，替代了爆破法施工，避免了爆破振动造成的岩石强度降低、结构松动，大面积塌方等问题，也替代了使用悬臂掘进机和盾构机等大型机械施工，有效的降低了施工成本；本发明通过对隧道掌子面进行网格式及切割，从而减少岩石内应力，实现整个隧道掌子面的化整为零，降低隧道掌子面的开挖难度；本发明利用挖掘机移动方便、工作臂灵活的特点，通过控制挖掘机大臂和小臂，实现切割装置在隧道掌子面的纵向移动，利用挖掘机底部的履带式结构，实现切割装置在隧道掌子面的横向移动；本发明使用快速转换连接器进行切割模式和破碎模式的切换，将切割装置更换为破碎装置，快速转换连接器采用液压驱动夹持各刀具，可快速更换或安装各种掘进刀具(切割装置、破碎装置)，操作简单快捷，模式转换时间小于20分钟，有效提高了隧道掘进的工作效率，保证了软岩隧道的成功掘进。