一种新的隧道掘进方法及掘进装置与流程

技术特征：
1.一种新的隧道掘进方法，其特征在于：通过位于筒状的掘进装置前端的框状钻具（4）沿掌子面外周进行切割掘进，同时对切入掘进装置内的土体进行调节出土，以实现隧道的掘进。2.根据权利要求1所述的一种新的隧道掘进方法，其特征在于：所述切入掘进装置内的土体在掘进方向后端一侧，通过应力施加装置向前施加轴向应力，形成掌子面稳定所需的土塞；在掘进的同时，在土塞后端敞口出土。3.根据权利要求1或2所述的一种新的隧道掘进方法，其特征在于：所述包括以下步骤：步骤一、场地准备；步骤二、掘进装置的拼装、调试和就位；步骤三、切割掘进；在框状钻具（4）沿掌子面外周切割掘进的同时，实时监测土塞的内压，控制土塞标准内压在0.99
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1.5倍掌子面土体压力范围内，从土塞后端对切割出的土体进行调节出土，实现可控压力掘进。4.根据权利要求3所述的一种新的隧道掘进方法，其特征在于：所述步骤三具体包括以下步骤：3.1、启动掘进装置，随着框状钻具（4）的不断切削，掘进装置逐步深入掌子面，掌子面前方土体逐步进入掘进装置内；3.2、进入掘进装置内的土体在应力施加装置的阻挡下形成土塞；3.3、通过监测到的土塞四周的压力，调节出土速率，控制土塞标准内压为掌子面土体压力的0.99
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1.5倍，掘进和出土同步进行。5.根据权利要求4所述的一种新的隧道掘进方法，其特征在于：所述步骤3.3具体的调控方法如下：3.3.1、沿掘进方向，土塞内压自前至后分别为p1、p2和p3，其中位于前端靠近掌子面的p1为掌子面土体压力，p2为土塞标准内压，p3为出土段土塞内压，在掌子面稳定状态下，三者的相对关系为：p2>p1，p3<p2；3.3.2、当0.7p1≤p2＜0.99p1时，调整应力施加装置的应力施加程度，对土塞施加压力，使得p2逐步增加并最终大于p1；3.3.3、当0.5p1≤p2≤0.8p1时，或通过调整应力施加装置调节效果不明显时，提高掘进速度，通过加大顶进的土量快速提高土塞内的压力，使得p2最终大于p1；3.3.4、当p3>p2时，提高出土速度和出土量，使得p3逐步降低并最终小于p2。6.根据权利要求1
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5任意一项所述的一种新的隧道掘进方法中使用的掘进装置，包括位于掘进方向前端的土仓（1）、中段的动力仓和尾端的衬砌仓，其特征在于：所述土仓（1）为前端敞口的中空筒状结构，前端端面处沿周向设置有切削土体的框状钻具（4），尾端设置有用于土仓（1）内的土体出土的自动出渣装置（7）。7.根据权利要求6所述的掘进装置，其特征在于：所述自动出渣装置（7）包括土体输送装置，土体输送装置包括输送外套管和输送钻具，水平或倾斜向上设置于土仓（1）底部，土体输送装置的前端位于土仓（1）底部，土体输送装置与动力仓内的驱动系统连接。8.根据权利要求6所述的掘进装置，其特征在于：所述土仓（1）的尾端设置有应力施加装置，土仓（1）内壁上设置有土压监测系统；所述应力施加装置包括应力挡板（51）和收拉应力挡板（51）的顶推系统（52），应力挡板（51）在土仓（1）竖向截面内、水平对称设置在左右两
侧，一侧边沿与土仓（1）内壁贴合并铰接，应力挡板（51）的最大水平宽度小于土仓（1）纵截面水平宽度的1/2设置，应力挡板（51）背向掌子面一侧设置有顶推系统（52）。9.根据权利要求8所述的掘进装置，其特征在于：所述土压监测系统包括土压传感器（8），所述土压传感器（8）分为三组沿掘进方向前后相邻设置，固定在土仓（1）的内壁表面并与土体直接接触，每组土压传感器（8）沿土仓（1）周向间隔设置。10.根据权利要求8所述的掘进装置，其特征在于：所述土仓（1）内的应力施加装置后侧还设置有应急闭门系统（6），应急闭门系统（6）包括门板结构及其控制系统，门板结构与待建隧道断面保持相同形态。

技术总结
本发明涉及隧道施工技术领域，公开了一种新的隧道掘进方法及掘进装置。本发明通过位于筒状的掘进装置前端的框状钻具沿掌子面外周进行切割掘进，同时对切入掘进装置内的土体进行调节出土，以实现隧道的掘进。本发明通过局部土体切削以使隧道筒状掘进装置能够深入地层，然后在敞口的空间内进行出土。掘进方法和设备都更加简单，掘进功率需求低，施工能耗低，并且能最大限度的减小隧道掌子面的直接开挖而引发的问题。而引发的问题。而引发的问题。


技术研发人员：吴大胜 吴小维 邓启华 董明旭 雷治华 杨溪蒙 杨积凯
受保护的技术使用者：北京首尔工程技术有限公司
技术研发日：2021.08.31
技术公布日：2021/11/8