[發明專利]一種用于淺埋軟弱地層隧道的開挖工具及方法

在審

• 申請號: 202110128840.6
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112796777A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 姚志雄;崔瀛;林劍忠;張忠星;陳希茂;鄧歷振;陳曉東;鄒少鵬;夏華燦;曹陽;王煌森;劉耀星;吉磊
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本發明公開了一種用于淺埋軟弱地層隧道的開挖工具及方法，涉及隧道開挖技術領域，其技術方案要點是：包括網格工具頭、依次連接的多節預制箱涵和液壓千斤頂，網格工具頭的一端部內嵌于預制箱涵的端部，網格工具頭的另一端部頂于隧道掌子面；液壓千斤頂的頂端頂于遠離網格工具頭的箱涵的端部。本發明的開挖工具，能夠解決傳統的盾構法開挖隧道對大跨度地下工程施工時受到局限且斷面適應性差、斷面利用率低等問題，在開挖過程中能夠維護開挖面的穩定，可避免采用傳統噴射混凝土加固土體時混凝土污染施工環境及地下環境的情況；同時，能夠使開挖簡單，安全且高效。

技術領域

本發明涉及隧道開挖技術領域，更具體地說，它涉及一種用于淺埋軟弱地層隧道的開挖工具及方法。

背景技術

隨著城市交通的快速發展，大斷面淺埋暗挖立交通道日益增多，對隧道結構安全和地表沉降控制的要求越來越高。在淺埋軟弱地層中開挖隧道，隧道穩定性差，地表容易發生沉降。

針對淺埋軟弱地層中開挖隧道，傳統的盾構法對于大跨度的地下工程施工具有很大的局限性，且斷面適應性差、斷面利用率低。同時，在淺埋軟弱地層中開挖隧道過程中，傳統的土體加固方法是采用噴射混凝土的方法及時加固地表和掌子面土體，此種方法易污染施工環境及地表環境，施工周期長，且工程成本高。

因此，本發明旨在設計提供一種用于淺埋軟弱地層隧道的開挖工具及方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于淺埋軟弱地層隧道的開挖工具及方法，以解決傳統開挖城市地鐵過程中采用盾構法時，斷面適應性差且斷面利用率低，且采用傳統噴射混凝土加固土體的方法配合開挖時,混凝土易污染施工環境及地下環境，工序繁瑣造成施工周期增長成本增加的問題。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種用于淺埋軟弱地層隧道的開挖工具，包括網格工具頭、依次連接的多節預制箱涵和液壓千斤頂，所述網格工具頭的一端部內嵌于預制箱涵的端部，所述網格工具頭的另一端部頂于隧道掌子面；所述液壓千斤頂的頂端頂于遠離網格工具頭的箱涵的端部。

通過采用上述技術方案，針對于淺埋軟弱地層隧道的開挖，通過焊接于預制箱涵端部的網格工具頭頂于隧道掌子面，便于起到切割土體和維護開挖面穩定的作用；通過頂進土體中的預制箱涵，使其成為隧道結構的一部分，能夠起到連續向前推進和減小地面沉降的作用；通過液壓千斤頂，便于提供網格工具頭切割土體所需的擠壓力，進而確保安全高效地開挖隧道；本發明的開挖工具，能夠解決傳統的盾構法開挖大跨度隧道時受到局限且斷面適應性差、斷面利用率低等問題，在開挖過程中能夠維護開挖面的穩定，可避免采用傳統噴射混凝土加固土體時混凝土污染施工環境及地下環境的情況；同時，能夠使開挖簡單，安全且高效。

本發明進一步設置為：所述網格工具頭包括多個小網格，且多個所述小網格遠離預制箱涵的端部均設有刃口。

通過采用上述技術方案，網格工具頭有多個小網格構成，便于根據隧道掌子面的穩定程度調整網格工具頭的網格疏密程度；通過小網格上設置的刃口，便于對土體進行切割。

本發明進一步設置為：多個所述小網格通過鋼板焊接而成網格工具頭。

通過采用上述技術方案，多個小網格通過鋼板焊接而成網格工具頭，便于確保該網格工具頭能夠穩定地維護開挖面的穩定。

本發明進一步設置為：所述網格工具頭的多個小網格為矩形網格。

通過采用上述技術方案，多個小網格為矩形網格，便于確保網格工具頭維護開挖面的穩定。

本發明還提供一種基于上述用于淺埋軟弱地層隧道的開挖工具的開挖方法，具體包括以下步驟：

S1、將網格工具頭內嵌焊接于第一節預制箱涵的端部，并根據隧道掌子面的穩定程度，調整網格工具頭的網格疏密程度；