[发明专利]一种可调土压-矿山法双模式盾构机及其施工方法

说明书

一种可调土压‑矿山法双模式盾构机及其施工方法，属于隧道盾构施工技术领域，具体方案包括以下：所述盾构机包括盾构刀盘、主盾、尾盾、盾构机液压推进系统、盾构机液压回退系统和伸缩式机械臂，主盾设置在尾盾的前方并和尾盾伸缩套筒式连接，盾构机液压推进系统固定在主盾上，其推进杆作用在尾盾后方的管片上，盾构机液压回退系统固定在主盾上，其推进杆穿过盾构刀盘上设置的通孔Ⅰ作用在岩壁上，盾构刀盘包括刀盘圆周体和中心面板，刀盘圆周体上设置有与中心面板相适配的通孔Ⅱ，中心面板置于通孔Ⅱ内部并相对于刀盘圆周体移除或移动，伸缩式机械臂固定在主盾内部，可穿过通孔Ⅱ伸出主盾外侧。本发明能达到安全高效、节省成本的目的。

技术领域

本发明属于隧道盾构施工技术领域，具体涉及一种可调土压-矿山法双模式盾构机及其施工方法。

背景技术

盾构机在复杂地层中掘进时，由于设备、地质、以及施工等原因，容易造成刀盘卡死现象。常规情况下，盾构机通过增加推力、摆动盾构进行脱困。特殊情况下，需要采用爆破的方法掏空盾体上方围岩，使盾构尽快脱困；采用爆破的方法进行脱困，不但工期长，爆破作业容易对工作人员以及盾构机自身造成损伤。甚至，进行大面积地上开挖，形成竖井，从而使盾构脱困，此方法费时费力，且无法保证盾构机全线施工顺畅。因此，有必要提出一种新型多模盾构机来适应复杂地层，使被困的盾构机及时脱困。

发明内容

本发明的第一个目的是为了解决现行的盾构脱困方法存在费时费力且风险大的问题，提供一种可调土压-矿山法双模式盾构机。

本发明的第二个目的是提供一种可调土压-矿山法双模式盾构机的施工方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种可调土压-矿山法双模式盾构机，包括盾构刀盘、主盾、尾盾、盾构机液压推进系统、盾构机液压回退系统和伸缩式机械臂，所述盾构刀盘设置在主盾的前方，所述主盾设置在尾盾的前方并和尾盾伸缩套筒式连接，所述盾构机液压推进系统固定在主盾上，其推进杆作用在尾盾后方的管片上，所述盾构机液压回退系统固定在主盾上，其推进杆穿过盾构刀盘上设置的通孔Ⅰ作用在岩壁上，所述盾构刀盘包括刀盘圆周体和中心面板，所述刀盘圆周体上设置有与中心面板相适配的通孔Ⅱ，所述中心面板置于通孔Ⅱ内部并相对于刀盘圆周体移除或移动，所述伸缩式机械臂固定在主盾内部，可穿过通孔Ⅱ伸出主盾外侧。

进一步的，所述盾构机还包括若干个滚刀，所述若干个滚刀固定在盾构刀盘的前侧面。

进一步的，所述盾构机还包括刀盘驱动装置，所述刀盘驱动装置驱动盾构刀盘转动。

进一步的，所述主盾和尾盾的嵌套处设置有接头密封刷，所述尾盾和管片之间设置有尾盾密封刷。

进一步的，所述通孔Ⅰ有若干个，均布设置在刀盘圆周体上。

进一步的，所述伸缩式机械臂的前端设置有反铲式铲斗、破碎锤以及喷射混凝土喷枪，所述反铲式铲斗与伸缩式机械臂铰接，通过固定在伸缩式机械臂上的驱动机构Ⅰ的驱动控制反铲式铲斗的转动，所述反铲式铲斗的背部设置有沟槽，所述破碎锤与沟槽滑动连接，所述破碎锤通过固定在反铲式铲斗背部的驱动机构Ⅱ驱动控制破碎锤的震动冲击，所述喷射混凝土喷枪固定在伸缩式机械臂上，并与输浆管路连接。

进一步的，所述驱动机构Ⅰ和驱动机构Ⅱ均为液压油缸。

所述的可调土压-矿山法双模式盾构机的施工方法，

步骤一、盾构机液压推进系统的推进杆作用在管片上推动主盾前移，实现土压平衡盾构模式下盾构刀盘对于地层的掘进；

步骤二、当盾构机出现盾构刀盘卡死现象，切换到矿山法模式，关闭盾构刀盘1的驱动系统，盾构机液压推进系统的推进杆回缩，同时盾构机液压回退系统的推进杆作用在盾构刀盘前方的岩壁上，使得主盾回退到目标位置；

步骤三、盾构机液压回退系统的推进杆回缩，盾构刀盘前方形成足够的空间；