一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法技术

本发明专利技术提供一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法，是按照下述方式进行的：步骤一、隧道开挖；步骤二、出碴；步骤三、初期支护；步骤四、换步作业：采用步履式支撑结构控制设备整体的移动及调向；步骤五、仰拱及二次衬砌：采用配套设备进行仰拱、土工布、防水板铺设、钢筋绑扎和二衬施工。本发明专利技术克服了传统钻爆法施工工序多，施工组织复杂，工期较长，超欠挖量大、安全性差的缺点，实现了护盾式多臂掘进机与新奥法相结合，具有快速、高效、安全可靠、施工质量好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道施工领域，具体涉及一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法。
技术介绍
由于特殊的质量、工期要求，传统钻爆施工方法难以适应工程建设需要，而隧道掘进机施工方法具有快速、高效、安全可靠、施工质量好、成本低等优点，成为长大隧道工程首选的关键技术设备。与传统的隧道掘进技术相比，护盾式多臂掘进机可实现连续掘进，能同时完成破岩出碴和支护等作业，具有较高的掘进效率，其掘进速度一般为常规钻爆法的3~10倍；此外，隧道掘进机施工还有成洞质量高、经济、安全、环保和节省劳动力等优点。护盾式隧道掘进机可有效避免隧道拱顶坍塌、突泥涌水、初支失稳、结构变形等事故的发生，施工过程安全可靠，同时掘进机开挖表面基本平整，避免了局部应力集中，减少隧道周边围岩应力的扰动，保全其整体性。护盾式隧道掘进机实现了掘进、出碴、初期支护、仰拱浇筑、二次衬砌等一次成洞施工过程。新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。若能将护盾式隧道掘进机与新奥法的隧道施工方法相结合，将对大长隧道施工具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法，克服了传统钻爆法施工工序多，施工组织复杂，工期较长，超欠挖量大、安全性差的缺点。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法，是按照下述方式进行的：步骤一、隧道开挖：配置三部掘进机，其中底部两部，负责隧道底部开挖、拢碴，顶部一部，负责隧道顶部开挖；三部掘进机相互配合，实现全断面开挖或两台阶开挖；步骤二、出碴：刮板链、集碴斗、拨碴器、拔碴机械手、涨紧装置、驱动系统构成设备出碴系统，使用刮板链和集碴斗集碴，将集碴器内碴土的拨送至刮碴板上，拔碴机械手用于辅助收碴、集碴，之后采用连续皮带机或矿车运送至洞外；步骤三、初期支护：护盾式多臂掘进机设置护盾和中隔板，其中护盾包括顶护盾、侧护盾，中隔板将掌子面一分为二，起到稳定掌子面的作用，同时中隔板还用于对上半部进行集碴、清碴；采用设置在护盾后的钢拱架安装器进行立拱支护，在钢拱储存平台上储存一定数量的钢拱架，使掘进、立拱同步进行，钢拱撑紧机构将钢拱架举升、撑紧至设定位置，将钢拱栓接紧，安装锁脚锚杆，完成钢拱安装；钢筋网采用人工挂网；筋排安装，钢筋排一端插入顶部护盾，另一端连接在钢拱上；采用可环向转动及轴向移动的喷浆机械手，直接将混凝土喷射到护盾后部，实现及时支护；步骤四、换步作业：采用步履式支撑结构控制设备整体的移动及调向；步骤五、仰拱及二次衬砌：采用配套设备进行仰拱、土工布、防水板铺设、钢筋绑扎和二衬施工。本专利技术是按照下述顺序进行的：采用掘进机实现隧道开挖→集碴器配合皮带机出碴→使用钢拱架安装机和喷浆机械手及时支护→仰拱浇筑施工→土工布、防水板铺设→二次衬砌。本专利技术克服了传统钻爆法施工工序多，施工组织复杂，工期较长，超欠挖量大、安全性差的缺点，实现了护盾式多臂掘进机与新奥法相结合，具有快速、高效、安全可靠、施工质量好等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术护盾式多臂隧道掘进机纵剖面图图2为本专利技术护盾式多臂隧道掘进机横截面图图中：1.掘进机，2.顶护盾，3.侧护盾，4.集碴器，5.连续皮带机，6.矿车，7.钢拱架安装器，8.钢拱储存平台，9.喷浆机械手，10.步履式支撑。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法，是按照下述方式进行的：步骤一、隧道开挖：配置三部掘进机1，其中底部两部，负责隧道底部开挖、拢碴，顶部一部，负责隧道顶部开挖；三部掘进机1相互配合，实现全断面开挖或两台阶开挖；步骤二、出碴：刮板链、集碴斗、拨碴器、拔碴机械手、涨紧装置、驱动系统构成设备出碴系统，使用刮板链和集碴斗集碴，将集碴器4内碴土快速的拨送至刮碴板上，拔碴机械手用于辅助收碴、集碴，之后采用连续皮带机5或矿车6运送至洞外；步骤三、初期支护：护盾式多臂掘进机设置护盾和中隔板，其中护盾包括顶护盾2、侧护盾3，中隔板将掌子面一分为二，起到稳定掌子面的作用，同时中隔板还用于对上半部进行集碴、清碴；采用设置在护盾后的钢拱架安装器7进行立拱支护，在钢拱储存平台8上储存一定数量的钢拱架，使掘进、立拱同步进行，钢拱撑紧机构将钢拱架举升、撑紧至设定位置，将钢拱栓接紧，安装锁脚锚杆，完成钢拱安装；钢筋网采用人工挂网；筋排安装，钢筋排一端插入顶部护盾，另一端连接在钢拱上；采用可环向转动及轴向移动的喷浆机械手9，直接将混凝土喷射到护盾后部，实现及时支护；步骤四、换步作业：采用步履式支撑结构控制设备整体的移动及调向；步骤五、仰拱及二次衬砌：采用配套设备进行仰拱、土工布、防水板铺设、钢筋绑扎和二衬施工。本专利技术按照下述顺序进行的：采用掘进机实现隧道开挖—→集碴器配合皮带机出碴—→使用钢拱架安装机和喷浆机械手及时支护—→仰拱浇筑施工—→土工布、防水板铺设—→二次衬砌。本专利技术采用三部掘进机相互配合，实现全断面开挖或两台阶开挖；集碴器结合皮带机出碴，实现开挖、出碴同步；采用钢拱架安装机、喷浆机械手及时进行钢拱架和混凝土初期支护，结合仰拱快速浇筑施工，利用配套设备紧跟铺设土工布、防水板、绑扎钢筋、浇注二衬衬砌；采用步履式支撑结构控制掘进设备移动，实现全机械化隧道施工，提高施工效率及安全性。如图1和2所示，本专利技术具体实施例中的操作步骤如下：1、隧道开挖出碴护盾式多臂掘进机配置三部掘进机1，底部两部，覆盖隧道底部开挖、拢碴，顶部一部，覆盖隧道顶部开挖；三部掘进机1相互配合，实现全断面开挖或两台阶开挖。设置顶护盾2、侧护盾3以保护掘进机、工作人员。利用刮板链和集碴器4进行集碴，将集碴器4内碴土快速的拨送至刮碴板上，拔碴机械手用于辅助收碴、集碴，之后采用连续皮带机5或矿车6运送至洞外。2、初期支护使用顶护盾2后的钢拱架安装器7进行立拱支护，在钢拱储存平台上8储存一定数量的钢拱架，可减少钢拱运输次数，使掘进、立拱同步进行，钢拱撑紧机构将钢拱架举升、撑紧至设定位置，工人将钢拱栓接紧，安装锁脚锚杆，完成钢拱安装；采用人工安装钢筋网，安装钢筋排时一端插入顶部护盾，另一端连接在钢拱上；采用环向转动及轴向移动的喷浆机械手9，将混凝土喷射到护盾后部，实现及时支护。3、换步作业利用步履式支撑10控制掘进机整体的移动及调向。4、仰拱及二次衬砌利用仰拱浇筑模板及仰拱栈桥，实现仰拱同步施工。采用配套设备进行土工布、防水板铺设、钢筋绑扎和二衬施工。本专利技术的操作要点如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法，其特征在于是按照下述方式进行的：步骤一、隧道开挖：配置三部掘进机（1），其中底部两部，负责隧道底部开挖、拢碴，顶部一部，负责隧道顶部开挖；三部掘进机（1）相互配合，实现全断面开挖或两台阶开挖；步骤二、出碴：刮板链、集碴斗、拨碴器、拔碴机械手、涨紧装置、驱动系统构成设备出碴系统，使用刮板链和集碴斗集碴，将集碴器（4）内碴土的拨送至刮碴板上，拔碴机械手用于辅助收碴、集碴，之后采用连续皮带机（5）或矿车（6）运送至洞外；步骤三、初期支护：护盾式多臂掘进机设置护盾和中隔板，其中护盾包括顶护盾（2）、侧护盾（3），中隔板将掌子面一分为二，起到稳定掌子面的作用，同时中隔板还用于对上半部进行集碴、清碴；采用设置在护盾后的钢拱架安装器（7）进行立拱支护，在钢拱储存平台（8）上储存一定数量的钢拱架，使掘进、立拱同步进行，钢拱撑紧机构将钢拱架举升、撑紧至设定位置，将钢拱栓接紧，安装锁脚锚杆，完成钢拱安装；钢筋网采用人工挂网；筋排安装，钢筋排一端插入顶部护盾，另一端连接在钢拱上；采用可环向转动及轴向移动的喷浆机械手（9），直接将混凝土喷射到护盾后部，实现及时支护；步骤四、换步作业：采用步履式支撑结构控制设备整体的移动及调向；步骤五、仰拱及二次衬砌：采用配套设备进行仰拱、土工布、防水板铺设、钢筋绑扎和二衬施工。...

【技术特征摘要】
1.一种护盾式多臂掘进机与新奥法相结合的隧道施工方法，其特征在于是按照下述方式进行的：步骤一、隧道开挖：配置三部掘进机（1），其中底部两部，负责隧道底部开挖、拢碴，顶部一部，负责隧道顶部开挖；三部掘进机（1）相互配合，实现全断面开挖或两台阶开挖；步骤二、出碴：刮板链、集碴斗、拨碴器、拔碴机械手、涨紧装置、驱动系统构成设备出碴系统，使用刮板链和集碴斗集碴，将集碴器（4）内碴土的拨送至刮碴板上，拔碴机械手用于辅助收碴、集碴，之后采用连续皮带机（5）或矿车（6）运送至洞外；步骤三、初期支护：护盾式多臂掘进机设置护盾和中隔板，其中护盾包括顶护盾（2）、侧护盾（3），中隔板将掌子面一分为二，起到稳定掌子面的作用，同时中隔板还用于对上半部进行集碴、清碴；采用设置在护盾后的钢拱架安装器（7）进行立拱...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建斌，王全胜，于少辉，肖威，焦磊，李建伟，李洋，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41