[发明专利]挖方形隧道的矩形盾体及其掘进方法

说明书

本发明涉及盾构机相关技术领域，公开了挖方形隧道的矩形盾体及其掘进方法，包括矩形的盾体外壳，盾体外壳中设有至少两组掘进体，掘进体与推进机构连接，掘进体包括开挖壳体，开挖壳体前端设有刀盘，开挖壳体中设有输送机，开挖壳体中设有若干个钻孔机构，钻孔机构包括动力机构和钻头，两组掘进体的中的钻孔机构相对设置，通过钻头的设置，进行分层掘进时，钻头向土层钻进，实现双向掘进，使后续掘进体向前掘进的效率提高，同时经过钻头钻进的土层紧实度降低，进一步提高掘进效率的同时，还能降低与刀盘上刀具的磨损，通过在钻头上设置注浆口，加强固化效果。

技术领域

本发明涉及盾构机相关技术领域，具体为挖方形隧道的矩形盾体及其掘进方法。

背景技术

与圆型断面相比，矩形断面有效使用面积通常大于20％以上，在市政隧道工程中尤以矩形最为经济。盾构法和矩形顶管法对周边环境影响较小、综合成本低。但现阶段，大断面矩形顶管机掘进过程中，净空断面面积较大，全断面开挖风险高，难以实现掌子面压力控制，造成掌子面稳定性差，地层扰动大等问题，中国发明专利CN202020133484.8中提出分层掘进的技术方案，但是分层掘进的方式导致整体掘进效率较低，并且，现阶段盾构机在含砂层、圆砾层中切削土体时，由于盾构机刀盘、刀具不断与土体摩擦、碰撞,是盾构设备最易磨损的部件。刀具检修的方式有竖井检修、加压开舱、常压开舱、检修前需进行土体加固。盾构带压开仓检查及更换刀具施工中，为确保掌子面稳定、进仓人员安全和地面环境安全，需采取专项的辅助措施来保证掌子面地层和土仓压力稳定。现有技术中，常用的方式是注浆管直接连接在土仓壁的预留注浆口处，向土仓内注入衡盾泥，并对土仓内渣土置换然后直至掌子面形成完成的泥膜，该种施工方式在具体操作过程中，存在施工进度慢的问题，同时，由于只对掌子面进行了注浆加固，掌子面后侧的土层在有些地质条件下也存在不稳定的隐患，导致加固效果差等问题，针对上述问题，提出了本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供挖方形隧道的矩形盾体及其掘进方法，用于克服现有技术中大断面掘进过程风险高、刀具维修时注浆加固效果差的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

本发明的挖方形隧道的矩形盾体及其掘进方法，包括矩形的盾体外壳，所述盾体外壳中设有至少两组掘进体，掘进体与推进机构连接，所述掘进体包括开挖壳体，所述开挖壳体前端设有刀盘，开挖壳体中设有输送机，所述开挖壳体中设有若干个钻孔机构，所述钻孔机构包括动力机构和钻头，两组所述掘进体的中的钻孔机构相对设置。

进一步地，所述钻头上设有注浆口。

进一步地，所述开挖壳体中设有钻头套筒，所述钻头位于所述钻头套筒中。

进一步地，所述钻头套筒与输送机通过第一输送管连接。

进一步地，所述输送机上均连接有第二输送管。

进一步地，所述掘进体的相互靠近一侧安装有连接组件。

进一步地，所述掘进体之间的最大错动距离为0.6-2m。

进一步地，所述钻头长度为所述开挖壳体上下宽度的三分之一至三分之二之间。

挖方形隧道的矩形盾体的掘进方法，掘进体依次向前掘进，掘进体向前掘进至设定距离后停止，钻头向外伸出对未掘进的掘进体前侧的土层进行钻进，与此同时，未向前掘进的掘进体向前掘进。

进一步地，进行刀具维修时，等待维修的掘进体向前掘进，优先维修的掘进体原地等待，掘进体向前掘进至设定距离后停止，钻头向外伸出对未掘进的掘进体前侧的土层进行钻进，钻头进入未向前掘进的掘进体前侧土层中设定深度后，注浆口开启将浆料注入到土层中，对土层进行固化改造，同时人工对未向前掘进的掘进体前侧的掌子面进行加固，加固完成后，对未向前掘进的掘进体进行开仓维修。

本发明的有益效果：