一种硬岩隧道施工方法技术

本发明专利技术公开了一种硬岩隧道施工方法，步骤如下：S1：掘进机通过行走驱动系统运动至待开挖掌子面处；S2：根据掌子面与掘进机之间的距离和方位，调节回转机构，使多自由度摆臂机构和板型链锯机构与掌子面处于合适位置；S3：板型链锯机构的截齿链对掌子面进行锯裂开挖，形成切缝，板型链锯机构上的胀裂器在切缝内伸出，对切缝进行胀裂，将切缝两侧的岩石从母体剥离；本发明专利技术通过将掌子面分割成几大块，然后再进行分切成块，将大块搬除，切缝先进行竖向切割、再进行水平切割，形成网格分块；最后通过胀裂器进行逐个胀裂，施工效率高，且能提高施工安全系数。

【技术实现步骤摘要】
一种硬岩隧道施工方法
本专利技术涉及隧道施工
，特别是指一种硬岩隧道施工方法。
技术介绍
传统的隧道硬岩掘进机（TBM）采用的破岩方式为滚刀机械式破岩，受破岩方式的影响，TBM掘进断面为圆形，但有些隧道要求断面为矩形，由于回转式开挖方式只能通过拟合修整的方式实现矩形断面，修整时不仅操作复杂耗时长，也很容易在断面拐角处造成对设备的意外损坏，硬岩矩形断面开挖一直是个难题。针对距离较短的地质较完整的硬岩地层，其断面可能为非圆形，且为了减小能量消耗，渣块可以较大，切割较大岩块时，现有的掘进机不再适用。而现有的硬岩隧道施工方法如申请号为CN104314574A的一种硬岩隧道非爆破开挖分块方法及施工方法，实涉及的设备较多，工序繁琐，施工效率不高，且施工成本较高。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种硬岩隧道施工方法，用以解决上述技术问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种硬岩隧道施工方法，步骤如下：S1：掘进机通过行走驱动系统运动至待开挖掌子面处；S2：根据掌子面与掘进机之间的距离和方位，调节回转机构，使多自由度摆臂机构和板型链锯机构与掌子面处于合适位置；S3：板型链锯机构的截齿链对掌子面进行锯裂开挖，形成切缝，板型链锯机构上的胀裂器在切缝内伸出，对切缝进行胀裂，将切缝两侧的岩石从母体剥离；S4：重复步骤S3，在多自由度摆臂机构的作用下，板型链锯机构对掌子面进行分块切割，形成网格切缝，加快对掌子面的开挖。骤S3的具体步骤如下：r>S3.1：采用板型链锯机构分割掌子面，先切割出竖直切缝，再切割出水平切缝，先切割底部水平切缝，然后再向上逐层切割水平切缝，竖直切缝间距大于水平切缝的间距；S3.2：竖直切缝和水平切缝切割完成后，掌子面被分割成网格状，每个网格的岩石为悬臂条形石块；S3.3：掌子面切缝完成后，使用板型链锯机构插入水平切缝或竖直切缝，插到底部后，胀裂器加压伸出，将悬臂条形石块从根部撑断掉落下来，并运输到洞外；S3.4：考虑到施工安全，将所有悬臂条形石块全部撑裂后，在从顶部开始依次向下取走撑裂下的悬臂条形石块。步骤S2的具体步骤如下：S2.1：行走驱动系统上的调节回转机构带动多自由度摆臂机构和板型链锯机构在水平面内转动，使多自由度摆臂机构朝向掌子面方向；S2.2：然后调节多自由度摆臂机构的伸出长度和摆动角度，带动板型链锯机构进行相应动作，使板型链锯机构的截齿链与掌子面保持合适的切割角度；S2.3：板型链锯机构进行水平切割时，板型链锯机构的截齿链处于水平位置，板型链锯机构进行竖直切割时，板型链锯机构的截齿链处于竖直位置。上述掘进机包括行走驱动系统，所述行走驱动系统上设有回转机构，回转机构上设有多自由度摆臂机构，多自由度摆臂机构上设有板型链锯机构。所述板型链锯机构包括支撑板和驱动马达，支撑板上设有截齿链，截齿链与驱动马达相连接；所述支撑板上设有胀裂器。本专利技术通过将掌子面分割成几大块，然后再进行分切成块，将大块搬除，切缝先进行竖向切割、再进行水平切割，形成网格分块；最后通过胀裂器进行逐个胀裂，施工效率高，且能提高施工安全系数。且由于施工时仅需切割分块，不许要将整个开挖断面的岩石破碎，因此本专利技术更节能，且大尺寸岩块可回收再用，是隧道开挖的一大创新。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例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为本专利技术掌子面被分割成网格状主视示意图。图2为本专利技术竖直切缝完成后掌子面主视示意图。图3为本专利技术掌子面被分割成网格状侧视示意图。图4为本专利技术悬臂条形石块从下向上逐个被取下状态示意图。图5为本专利技术所用掘进机结构示意图。图6为板型链锯机构俯视示意图。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。实施例1，一种硬岩隧道施工方法，步骤如下：S1：掘进机通过行走驱动系统1运动至待开挖掌子面处；S2：根据掌子面与掘进机之间的距离和方位，调节回转机构2，使多自由度摆臂机构3和板型链锯机构4与掌子面处于合适位置。具体步骤如下：S2.1：行走驱动系统1上的调节回转机构2带动多自由度摆臂机构3和板型链锯机构4在水平面内转动，使多自由度摆臂机构3朝向掌子面方向，便于板型链锯机构与掌子面进行接触；S2.2：然后调节多自由度摆臂机构3的伸出长度和摆动角度，带动板型链锯机构4进行相应动作，使板型链锯机构4的截齿链403与掌子面保持合适的切割角度，使板型链锯机构4的截齿链403能很好的切入掌子面内；S2.3：板型链锯机构4进行水平切割时，板型链锯机构4的截齿链403处于水平位置，板型链锯机构4进行竖直切割时，板型链锯机构4的截齿链403处于竖直位置。S3：板型链锯机构4的截齿链403对掌子面进行锯裂开挖，形成切缝，板型链锯机构4上的胀裂器在切缝内伸出，对切缝进行胀裂，将切缝两侧的岩石从母体剥离；S4：重复步骤S3，在多自由度摆臂机构3的作用下，板型链锯机构4对掌子面进行分块切割，形成网格切缝，加快对掌子面的开挖。如图2所示，骤S3的具体步骤如下：S3.1：采用板型链锯机构4分割掌子面，先切割出竖直切缝，再切割出水平切缝，如图1所示；完成竖直切割后，切割水平切缝时，先切割底部水平切缝，然后再向上逐层切割水平切缝，这一切割原则主要考虑的是防止板型链锯被卡。相邻两个竖直切缝的间距大于相邻两个水平切缝的间距；即在进行切缝时，为后期方便将石块剥落，应保证竖直切缝间距大于水平切缝的间距，使切割后的岩块呈扁平状。（每切割完一条水平切缝后，可用板型链锯前端的胀裂器将切缝下面的岩石胀裂，也可以切割完所有水平切缝后再逐个胀裂）。S3.2：竖直切缝和水平切缝切割完成后，掌子面被分割成矩形网格状，每个矩形网格的岩石为悬臂条形石块，如图3所示；S3.3：掌子面切缝完成后，使用板型链锯机构4插入水平切缝或竖直切缝，插到底部后，胀裂器加压伸出，将悬臂条形石块从根部撑断掉落下来，并运输到洞外。即掌子面切缝完成后，使用板型链锯插入岩石切缝，插到底部后胀裂器加压伸出，将岩石从根部撑断掉落下来，运输到洞外（胀裂器为液压伸缩装置，可延板型链锯厚度方向伸长，撑紧岩石使其断裂）。S3.4：考虑到施工安全，将所有悬臂条形石块全部撑裂后，在从顶部开始依次向下取走撑裂下的悬臂条形石块。也可从下向上逐个取下悬臂条形石块，如图4所示。实施例2，如图5、6所示，实施例1中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬岩隧道施工方法，其特征在于：步骤如下：/nS1：掘进机通过行走驱动系统（1）运动至待开挖掌子面处；/nS2：根据掌子面与掘进机之间的距离和方位，调节回转机构（2），使多自由度摆臂机构（3）和板型链锯机构（4）与掌子面处于合适位置；/nS3：板型链锯机构（4）的截齿链（403）对掌子面进行锯裂开挖，形成切缝，板型链锯机构（4）上的胀裂器在切缝内伸出，对切缝进行胀裂，将切缝两侧的岩石从母体剥离；/nS4：重复步骤S3，在多自由度摆臂机构（3）的作用下，板型链锯机构（4）对掌子面进行分块切割，形成网格切缝，加快对掌子面的开挖。/n

【技术特征摘要】
1.一种硬岩隧道施工方法，其特征在于：步骤如下：
S1：掘进机通过行走驱动系统（1）运动至待开挖掌子面处；
S2：根据掌子面与掘进机之间的距离和方位，调节回转机构（2），使多自由度摆臂机构（3）和板型链锯机构（4）与掌子面处于合适位置；
S3：板型链锯机构（4）的截齿链（403）对掌子面进行锯裂开挖，形成切缝，板型链锯机构（4）上的胀裂器在切缝内伸出，对切缝进行胀裂，将切缝两侧的岩石从母体剥离；
S4：重复步骤S3，在多自由度摆臂机构（3）的作用下，板型链锯机构（4）对掌子面进行分块切割，形成网格切缝，加快对掌子面的开挖。


2.根据权利要求1所述的硬岩隧道施工方法，其特征在于：步骤S3的具体步骤如下：
S3.1：采用板型链锯机构（4）分割掌子面，先切割出竖直切缝，再切割出水平切缝，先切割底部水平切缝，然后再向上逐层切割水平切缝，竖直切缝间距大于水平切缝的间距；
S3.2：竖直切缝和水平切缝切割完成后，掌子面被分割成网格状，每个网格的岩石为悬臂条形石块；
S3.3：掌子面切缝完成后，使用板型链锯机构（4）插入水平切缝或竖直切缝，插到底部后，胀裂器加压伸出，将悬臂条形石块从根部撑断掉落下来，并运输到洞外；
S3.4：考虑到施工安全，将所有悬臂条形石块全部撑裂后，在从顶部开始依次向下取走...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾连辉，贺飞，齐志冲，
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