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Abstract

一种软岩掘进的装置及施工方法，受力支架外设有钢制外护盾，所述的钢制外护盾与开挖掌子面接触，受力支架位于钢制外护盾的内部与钢制外护盾固定连接，并给钢制外护盾提供支撑；在受力支架远离未开挖的岩体的一侧还支撑有多个千斤顶，千斤顶的另一侧通过分配推进载荷支架支撑在预制混凝土块组合体上。本发明提供的一种软岩掘进的装置及施工方法，通过设置的钢制外护盾和受力支架，以多个千斤顶实现整个受力结构的循环推进，从而实现软岩掘进施工，且由于受力结构的存在，大幅减低了软岩施工掌子面的崩坏现象，提高了施工效率。且由于受力结构的存在，也较大的增加了施工过程中人员和设备的安全性。

Description

一种软岩掘进的装置及施工方法
技术领域
本发明涉及隧洞开挖施工领域，特别是一种涉及土层、全风化、强风化岩层等松软地层的软岩掘进的装置及施工方法，
背景技术
在土层、全风化、强风化岩层等松软地层中，采取怎样的施工方法安全、经济、快速开挖隧洞，保证人员、设备在安全性系数较高的环境下作业一直是施工中的难点之一。
现有技术中通常采用一边掘进一边支护的方式，但是这种方式的施工效率低，开挖掌子面容易出现崩坏的现象，也存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种软岩掘进的装置及施工方法，可以提高软岩掘进的施工效率，增加施工人员和设备的安全系数。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种软岩掘进的装置，受力支架外设有钢制外护盾，所述的钢制外护盾外壁与开挖掌子面接触，受力支架位于钢制外护盾的内部与钢制外护盾固定连接，并给钢制外护盾提供支撑；
在受力支架远离未开挖的岩体的一侧还支撑有多个千斤顶，千斤顶的另一侧通过分配推进载荷支架支撑在预制混凝土块组合体上。
千斤顶用于顶升推进包括受力支架和钢制外护盾的整个受力结构；
在受力支架靠近未开挖的岩体的一侧，钢制外护盾凸出于受力支架。
所述的预制混凝土块组合体，由多个单独预制混凝土块组成，顶部预制混凝土块之间、两侧边与底部预制混凝土块之间通过在预制混凝土块内侧预埋钢板焊接连接。顶部预制混凝土块与两侧边预制混凝土块之间先通过型钢连接。
在预制混凝土块之间注入干硬性砂浆实现连接。
一种采用上述的装置进行软岩掘进的施工方法，包括以下步骤：
如图1、图3中，一、将受力支架与钢制外护盾固定连接，将钢制外护盾的前端顶住需开挖而还没有开挖的隧洞岩体，在预制混凝土块组合体与受力支架之间安装分配推进载荷支架和多个千斤顶；千斤顶一端顶住受力支架，另一端则顶在分配推进载荷支架上。
二、在隧洞掌子面由中间向四周开挖一定进尺的岩体，在岩体距钢制外护盾有一定距离时，隧洞掌子面停止开挖，操作千斤顶顶进，受力支架和钢制外护盾向前移动，完成软岩掘进受力结构一定进尺的顶进，
循环本步骤，直至完成隧洞单个循环进尺L的掘进；
三、隧洞单个循环进尺L的掘进完成后，移出分配推进荷载支架和千斤顶，安装预制混凝土块，形成预制混凝土块组合体；
四、预制混凝土块组合体完成后，再次安装分配推进载荷支架和多个千斤顶，进入下一个隧洞单个循环进尺L的掘进；
通过上述步骤，实现松软地层隧洞掘进与初期支护。
受力支架和钢制外护盾的掘进方向通过调节不同位置的千斤顶的顶推力和千斤顶的方向来实现。
所述的一定进尺是指掘进深度以保证钢制外护盾前端30~50cm不外露掌子面。
所述的单个循环进尺L是指，受力支架与原预制混凝土块组合体之间的距离足够安装新的预制混凝土块组合体。
安装预制混凝土块组合体的步骤为：
一、安装底部预制混凝土块；其次预安装顶部预制混凝土块，完成顶部预制混凝土块之间的连接；
二、安装两侧预制混凝土块；完成两侧预制混凝土块与底部预制混凝土块之间的连接，同时完成在两侧预制混凝土块的顶面焊接型钢支撑连接件；
三、将顶部预制混凝土块焊接至型钢支撑连接件，顶部预制混凝土块与两侧预制混凝土块剩余空间部分利用用木锤逐层锤实干硬性预制砂浆回填，形成预制混凝土块组合体。
本发明提供的一种软岩掘进的装置及施工方法，通过设置的钢制外护盾和受力支架，以多个千斤顶实现整个受力结构的循环推进，从而实现软岩掘进施工，且由于受力结构的存在，大幅减低了软岩施工掌子面的崩坏现象，提高了施工效率。且由于受力结构的存在，也较大的增加了施工过程中人员和设备的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明中掘进前的初始结构示意图。
图2为本发明中掘进后安装预制混凝土块组合体前的结构示意图。
图3为本发明中预制混凝土块组合体安装后的结构示意图。
图4为本发明中受力结构的侧视图。
图中：受力支架1，钢制外护盾2，千斤顶3，预制混凝土块组合体4，未开挖的岩体5，分配推进载荷支架6，开挖掌子面7。
具体实施方式
如图1、4中，一种软岩掘进的装置，受力支架1外设有钢制外护盾2，所述的钢制外护盾2外壁与开挖掌子面7接触，受力支架1位于钢制外护盾2的内部与钢制外护盾2固定连接，连接方式为焊接或螺栓连接，并给钢制外护盾2提供支撑；
在受力支架1远离未开挖的岩体5的一侧还支撑有多个千斤顶3，千斤顶3的另一侧通过分配推进载荷支架6支撑在预制混凝土块组合体4上。千斤顶3用于在开挖掌子面后顶升，从而推进整个受力结构。
在受力支架1靠近未开挖的岩体5的一侧，钢制外护盾2凸出于受力支架1。由此结构，整个受力支架1和钢制外护盾2的受力结构，在推进过程中的受力较小。
所述的预制混凝土块组合体4，由多个单独预制混凝土块组成，顶部预制混凝土块之间、两侧边与底部预制混凝土块之间通过在预制混凝土块内侧预埋钢板焊接连接。顶部预制混凝土块与两侧边预制混凝土块之间先通过型钢连接。
在预制混凝土块之间注入干硬性砂浆实现连接。
如图1-图3中，一种采用上述的装置进行软岩掘进的施工方法，包括以下步骤：
一、将受力支架1与钢制外护盾2固定连接，将钢制外护盾2的前端顶住需开挖而还没有开挖的隧洞岩体，在预制混凝土块组合体4与受力支架1之间安装分配推进载荷支架6和多个千斤顶3；
二、在隧洞掌子面由中间向四周开挖一定进尺的岩体，在岩体距钢制外护盾2有一定距离时，例如距离10~20cm时，隧洞掌子面停止开挖，操作千斤顶3顶升，受力支架1和钢制外护盾2向前移动，完成软岩掘进受力结构一定进尺的顶进；
受力支架1和钢制外护盾2的掘进方向通过调节不同位置的千斤顶3的顶推力和千斤顶3的方向来实现。
循环本步骤，直至完成隧洞单个循环进尺L的掘进；
所述的一定进尺是指掘进深度以保证钢制外护盾2前端30~50cm不外露掌子面。隧洞的循环进尺L是通过一定进尺来实现的，一定进尺根据现场软岩具体情况而定，可能是10cm 、或20 cm、或30 cm；但须保证钢制外护盾2前端30~50cm不外露掌子面，保证钢制外护盾前端2支撑于未开挖的软岩上，形成受力支架1与前边软岩、后边与预制混凝土块组合体4共同为钢制外护盾2提供支撑。
所述的单个循环进尺L是指，受力支架1与原预制混凝土块组合体4之间的距离足够安装新的预制混凝土块组合体4。预制混凝土块组合体4是有一定长度如50cm，要在钢制外护盾2内安装预制混凝土块组合体4，必须要有空间，单个循环进尺L就是预制混凝土块组合体4的宽度加上安装预制混凝土块组合体4的操作空间宽度的总和。
三、隧洞单个循环进尺L的掘进完成后，移出分配推进荷载支架和千斤顶，安装预制混凝土块，形成预制混凝土块组合体4；
四、预制混凝土块组合体4完成后，再次安装分配推进载荷支架6和多个千斤顶3，进入下一个隧洞单个循环进尺L的掘进；
通过上述步骤，实现松软地层隧洞掘进与初期支护。
安装预制混凝土块组合体4的步骤为：
一、安装底部预制混凝土块；其次预安装顶部预制混凝土块，完成顶部预制混凝土块之间的连接；
二、安装两侧预制混凝土块；完成两侧预制混凝土块与底部预制混凝土块之间的连接，同时完成在两侧预制混凝土块的顶面焊接型钢支撑连接件；
三、将顶部预制混凝土块焊接至型钢支撑连接件，顶部预制混凝土块与两侧预制混凝土块剩余空间部分利用用木锤逐层锤实干硬性预制砂浆回填，形成预制混凝土块组合体4。

Claims (7)

1.一种软岩掘进的装置，其特征是：受力支架（1）外设有钢制外护盾（2），所述的钢制外护盾（2）外壁与开挖掌子面（7）接触，受力支架（1）位于钢制外护盾（2）的内部与钢制外护盾（2）固定连接，并给钢制外护盾（2）提供支撑；
在受力支架（1）远离未开挖的岩体（5）的一侧还支撑有多个千斤顶（3），千斤顶（3）的另一侧通过分配推进载荷支架（6）支撑在预制混凝土块组合体（4）上，千斤顶（3）用于顶升推进包括受力支架（1）和钢制外护盾（2）的整个受力结构；
所述的预制混凝土块组合体（4），由多个单独预制混凝土块组成，顶部预制混凝土块之间、两侧边与底部预制混凝土块之间通过在预制混凝土块内侧预埋钢板焊接连接；
顶部预制混凝土块与两侧边预制混凝土块之间先通过型钢连接。
2.根据权利要求1所述的一种软岩掘进的装置，其特征是：在受力支架（1）靠近未开挖的岩体（5）的一侧，钢制外护盾（2）凸出于受力支架（1）。
3.根据权利要求1所述的一种软岩掘进的装置，其特征是：在预制混凝土块之间注入干硬性砂浆实现连接。
4.一种采用权利要求1-3任一项所述的装置进行软岩掘进的施工方法，其特征是包括以下步骤：
一、将受力支架（1）与钢制外护盾（2）固定连接，将钢制外护盾（2）的前端顶住需开挖而还没有开挖的隧洞岩体，在预制混凝土块组合体（4）与受力支架（1）之间安装分配推进载荷支架（6）和多个千斤顶（3）；
二、在隧洞掌子面由中间向四周开挖一定进尺的岩体，在岩体距钢制外护盾（2）有一定距离时，隧洞掌子面停止开挖，操作千斤顶（3）顶进，受力支架（1）和钢制外护盾（2）向前移动，完成软岩掘进受力结构一定进尺的顶进，
循环本步骤，直至完成隧洞单个循环进尺L的掘进；
三、隧洞单个循环进尺L的掘进完成后，移出分配推进荷载支架和千斤顶，安装预制混凝土块，形成预制混凝土块组合体（4）；
安装预制混凝土块组合体（4）的步骤为：
安装底部预制混凝土块；其次预安装顶部预制混凝土块，完成顶部预制混凝土块之间的连接；
安装两侧预制混凝土块；完成两侧预制混凝土块与底部预制混凝土块之间的连接，同时完成在两侧预制混凝土块的顶面焊接型钢支撑连接件；
将顶部预制混凝土块焊接至型钢支撑连接件，顶部预制混凝土块与两侧预制混凝土块剩余空间部分利用用木锤逐层锤实干硬性预制砂浆回填，形成预制混凝土块组合体（4）；
四、预制混凝土块组合体（4）完成后，再次安装分配推进载荷支架（6）和多个千斤顶（3），进入下一个隧洞单个循环进尺L的掘进；
通过上述步骤，实现松软地层隧洞掘进与初期支护。
5.根据权利要求4所述的一种软岩掘进的施工方法，其特征是：受力支架（1）和钢制外护盾（2）的掘进方向通过调节不同位置的千斤顶（3）的顶推力和千斤顶（3）的方向来实现。
6.根据权利要求4所述的一种软岩掘进的施工方法，其特征是：所述的一定进尺是指掘进深度以保证钢制外护盾（2）前端30~50cm不外露掌子面。
7.根据权利要求4所述的一种软岩掘进的施工方法，其特征是：所述的单个循环进尺L是指，受力支架（1）与原预制混凝土块组合体（4）之间的距离足够安装新的预制混凝土块组合体（4）。
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