本實用新型屬于隧道掘進技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無水軟土隧道的馬蹄形護盾開挖裝置。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)的隧道施工，主要采用盾構(gòu)法、新奧法和礦山法三種施工方法，對于山嶺大斷面馬蹄形隧道而言，基本上全部采用新奧法作業(yè)，即“少擾動、早錨噴、快封閉、勤測量”。但當(dāng)隧道地質(zhì)為黃土或軟土?xí)r，采用人工作業(yè)的新奧法施工效率較低，安全性差，而盾構(gòu)施工又不適用于該種地層。因此，本申請?zhí)岢鲆环N新的開挖裝置設(shè)計思路，其融合盾構(gòu)護盾和出渣原理，并遵循新奧法施工的核心內(nèi)容。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對上述存在的問題和不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、緊湊，施工效率高，安全性能穩(wěn)定，且方便可調(diào)的無水軟土隧道的馬蹄形護盾開挖裝置。

為達到上述目的所采取的技術(shù)方案是：

一種無水軟土隧道的馬蹄形護盾開挖裝置，包括主機支架、設(shè)置在主機支架頂部的上護盾總成、樞接設(shè)置在上護盾總成兩側(cè)的側(cè)護盾總成、和設(shè)置在主機支架底部的步履行走總成，上護盾總成和側(cè)護盾總成與隧道端面輪廓匹配支撐貼合，在上護盾總成和側(cè)護盾總成與主機支架之間設(shè)置有支撐調(diào)整機構(gòu)，所述的主機支架中部設(shè)置有供挖掘機開挖工作的工作平臺，在主機支架的下部傾斜設(shè)置有渣土輸送機，主機支架的后端設(shè)置有拼裝鋼拱架的鋼拱架拼裝機構(gòu)。

所述的支撐調(diào)節(jié)機構(gòu)包括滑移支撐架、設(shè)置在滑移支撐架與上護盾總成之間的支撐油缸、設(shè)置在滑移支撐架與主機支架之間的橫移油缸、以及設(shè)置在側(cè)護盾總成與主機支架之間的展開油缸。

所述的主機支架前端設(shè)置有噴射混凝土的濕噴裝置。

所述的步履行走總成包括前后并排設(shè)置的三塊與隧道底部輪廓匹配的支撐板靴、匹配滑動設(shè)置在主機支架上的中支撐驅(qū)動臂和端支撐驅(qū)動臂，所述的中支撐驅(qū)動臂與位于中部的支撐板靴之間設(shè)置有升降油缸，所述的端支撐驅(qū)動臂跨設(shè)在中支撐驅(qū)動臂上，且端支撐驅(qū)動臂的兩端與位于兩端的兩支撐板靴之間也設(shè)置有升降油缸，中支撐驅(qū)動臂和端支撐驅(qū)動臂與主機支架之間均設(shè)置有換步油缸。

所述的渣土輸送機為刮板式輸送機，刮板式輸送機與主機支架之間設(shè)置有懸吊桿。

所述的上護盾總成和側(cè)護盾總成展開組成的圓弧半徑較開挖隧道的隧道輪廓的半徑小250mm~350mm。

采用上述技術(shù)方案，所取得的有益效果是：

本實用新型整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，其采用挖掘機或其他具有挖掘功能的設(shè)備進行開挖作業(yè)，并設(shè)計同步出渣裝置，使開挖出渣兩個工序同時進行，提高作業(yè)效率；本申請中采用可調(diào)節(jié)式護盾結(jié)構(gòu)和超前濕噴裝置，保證各個工序作業(yè)的安全性，大大提高了安全支護的穩(wěn)定性。本申請適用于無水或者少水、有一定自穩(wěn)性的軟土地層，尤其是較大異形斷面，可實現(xiàn)高效、安全施工作業(yè)。

本實用新型通過步履行走總成、上護盾總成和側(cè)護盾總成實現(xiàn)了整個隧道斷面輪廓的整體把控，不僅能夠起到良好的安全支護性能，在掘進過程中能夠有效的實現(xiàn)方向指引，在行進過程中，還能夠?qū)λ淼垒喞M行修整，大大提高了隧道開挖的安全系數(shù)、掘進的效率和掘進的質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為隧道開挖時的縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為步履行走總成的換步狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖4為步履行走總成的換步狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖5為渣土輸送機的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中序號：1為主機支架、2為上護盾總成、3為側(cè)護盾總成、4為步履行走總成、5為工作平臺、6為渣土輸送機、7為鋼拱架拼裝機構(gòu)、8為滑移支撐架、9為支撐油缸、10為橫移油缸、11為展開油缸、12為濕噴裝置、13為支撐板靴、14為中支撐驅(qū)動臂、15為端支撐驅(qū)動臂、16為升降油缸、17為換步油缸、18為懸吊桿、19為挖掘機。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細(xì)說明。

實施例一：參見圖1-圖5，一種無水軟土隧道的馬蹄形護盾開挖裝置，包括主機支架1、設(shè)置在主機支架1頂部的上護盾總成2、樞接設(shè)置在上護盾總成2兩側(cè)的側(cè)護盾總成3、和設(shè)置在主機支架1底部的步履行走總成4，上護盾總成2和側(cè)護盾總成3與隧道端面輪廓匹配支撐貼合，在上護盾總成2和側(cè)護盾總成3與主機支架1之間設(shè)置有支撐調(diào)整機構(gòu)，所述的主機支架1中部設(shè)置有供挖掘機19開挖工作的工作平臺5，在主機支架1的下部傾斜設(shè)置有渣土輸送機6，主機支架1的后端設(shè)置有拼裝鋼拱架的鋼拱架拼裝機構(gòu)7，所述的主機支架1前端設(shè)置有噴射混凝土的濕噴裝置12。

所述的支撐調(diào)節(jié)機構(gòu)包括滑移支撐架8、設(shè)置在滑移支撐架8與上護盾總成2之間的支撐油缸9、設(shè)置在滑移支撐架8與主機支架1之間的橫移油缸10、以及設(shè)置在側(cè)護盾總成3與主機支架1之間的展開油缸11。

所述的步履行走總成4包括前后并排設(shè)置的三塊與隧道底部輪廓匹配的支撐板靴13、匹配滑動設(shè)置在主機支架1上的中支撐驅(qū)動臂14和端支撐驅(qū)動臂15，所述的中支撐驅(qū)動臂14與位于中部的支撐板靴13之間設(shè)置有升降油缸16，所述的端支撐驅(qū)動臂15跨設(shè)在中支撐驅(qū)動臂14上，且端支撐驅(qū)動臂15的兩端與位于兩端的兩支撐板靴13之間也設(shè)置有升降油缸16，中支撐驅(qū)動臂和端支撐驅(qū)動臂與主機支架之間均設(shè)置有換步油缸17。

本實施例中的渣土輸送機6為刮板式輸送機，刮板式輸送機與主機支架1之間設(shè)置有懸吊桿18，所述的上護盾總成2和側(cè)護盾總成3展開組成的圓弧半徑較開挖隧道的隧道輪廓的半徑小250mm~350mm。

見圖1-圖5，利用本實施例的馬蹄形護盾開挖裝置的隧道開挖方法，包括以下步驟：

①調(diào)整支撐：根據(jù)開挖隧道的端面輪廓，通過支撐調(diào)整機構(gòu)的支撐油缸9和橫移油缸10調(diào)整上護盾總成2的位置和高度，做初步安全防護支撐，通過支撐調(diào)整機構(gòu)的展開油缸11，驅(qū)動側(cè)護盾總成3向兩側(cè)展開，使得側(cè)護盾總成3適應(yīng)隧道斷面尺寸，并支撐兩側(cè)區(qū)域；

②掌子面上部區(qū)域的開挖：首先通過主機支架的工作平臺5上的挖掘機19，根據(jù)隧道斷面輪廓進行開挖掌子面的上部區(qū)域，在挖掘的同時，啟動渣土輸送機6同步出渣，渣土輸送機6將渣土輸送到后方的運渣設(shè)備上運出；待掌子面的上部區(qū)域每開挖一榀拱架的距離后，由濕噴裝置12進行混凝土臨時噴射防護，從而保障剛開挖區(qū)域的安全穩(wěn)定；

③掌子面下部區(qū)域的開挖：待掌子面上部開挖出足夠的空間后，進行下部區(qū)域的開挖，由于掌子面下部區(qū)域單次開挖進尺較小，開挖一定空間后，由步履行走總成4帶動主機支架1向前移動，同時步履行走總成4能夠?qū)λ淼赖撞康妮喞M行修整；

④在步驟③中，當(dāng)步履行走總成4換步行進完成穩(wěn)定后，由后部的鋼拱架拼裝機構(gòu)7進行鋼拱架的安裝，完成后期支護；

⑤重復(fù)步驟②、③、④的施工步驟，直至整個隧道開挖掘進完成。

本實用新型整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，其采用挖掘機或其他具有挖掘功能的設(shè)備進行開挖作業(yè)，并設(shè)計同步出渣裝置，使開挖出渣兩個工序同時進行，提高作業(yè)效率；本申請中采用可調(diào)節(jié)式護盾結(jié)構(gòu)和超前濕噴裝置，保證各個工序作業(yè)的安全性，大大提高了安全支護的穩(wěn)定性。本申請適用于無水或者少水、有一定自穩(wěn)性的軟土地層，尤其是較大異形斷面，可實現(xiàn)高效、安全施工作業(yè)。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內(nèi)。本實用新型要求的保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。