本发明涉及隧道掘进机，特别涉及一种同步铺设防水膜的隧道掘进机及隧道施工方法。
背景技术：
隧道工程处于地下，面临较高的防水考验，一般要求达到二级防水要求。对于重要隧道工程，如高铁隧道、水下隧道，要求达到一级防水要求，即滴水不漏。
随着经济技术的快速发展和城区环保要求的不断提高，城市隧道明挖法因阻断交通、扬尘污染大等缺点，已逐步被摈弃，盾构、tbm、顶管等工法越来越多地成为城市隧道施工的主流工法。
隧道掘进机施工不可避免地会出现停顿，造成隧道衬砌存在多种接缝，如盾构隧道管片环间接缝、纵向接缝，tbm隧道环向施工缝、拱墙与仰拱界面的施工缝等。同时，有时沿隧道纵向还会人为设置沉降缝。上述接缝的存在，削弱了隧道的防水能力，是目前掘进机隧道防水的重难点。
根据掘进机的类型不同，隧道防水存在很大的区别。如盾构隧道以管片自防水为主，接缝位置使用密封垫防水，tbm隧道在初衬和二衬之间设防排水板。
从隧道运营实践来看，隧道现有的防水措施无法满足隧道工程较高的防水要求。如盾构隧道施工管片存在的错台缺陷，削弱了接缝密封垫的防水效果。tbm隧道防水板铺设技术要求较高，经常出现锚杆刺破防水板，防水板搭接位置密封不严等缺陷，隧道长期运营后会出现渗漏水，严重影响隧道的正常运营。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种同步铺设防水膜的隧道掘进机，以在隧道掘进机掘进作业的同时同步在隧道衬砌外壁上铺设环形防水膜，将地下水与隧道完全隔绝，彻底解决隧道渗漏水这一技术难题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种同步铺设防水膜的隧道掘进机，包括隧道掘进机，其特征是：所述隧道掘进机的尾部于外层钢壳体以内设置与其同轴的内层钢壳体，外层钢壳体的内周壁与内层钢壳体的外周壁之间形成环形防水膜的释放通道，内层钢壳体由支撑装置固定安装于包括隧道掘进机内的纵梁上；所述释放通道的前端于内层钢壳体上可拆卸设置环形防水膜存放装置，于释放通道的末端设置用于张紧环形防水膜的夹持装置和阻止地下水进入释放通道内的密封装置；所述内层钢壳体的末段在内周壁上沿轴线间隔设置阻止间隙填充材料进入隧道掘进机内的环形密封刷。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用上述同步铺设防水膜的隧道掘进机的隧道施工方法，该方法包括如下步骤：
①隧道掘进机由始发端破除始发端外墙向前掘进；
②待隧道掘进机的末端进入始发端外墙以内时，将环形防水膜从释放通道中向后拉出一段，其端口由固定环固定在始发端外墙上；
③隧道掘进机向前掘进，同步施工隧道衬砌结构，释放通道同步释放出环形防水膜，沿隧道轴向对隧道衬砌结构形成全环包裹；
④由隧道掘进机的末端向隧道衬砌结构外周壁与环形防水膜内周壁之间的间隙内持续灌注间隙填充材料，隧道衬砌结构对间隙填充材料进行径向挤压，使释放出的环形防水膜与隧道围岩密贴。
本发明的有益效果是，隧道掘进机掘进施工时由释放通道同步释放出环形防水膜，沿隧道轴向对隧道衬砌结构形成全环包裹，将地下水与隧道衬砌结构完全隔绝，杜绝渗漏水对隧道运营、设备和结构的影响，彻底解决隧道渗漏水这一技术难题；结构紧凑，易用施工；应用范围广，可用于盾构隧道施工方法、tbm隧道施工方法和顶管隧道施工方法。
附图说明
本说明书包括如下五幅附图：
图1是本发明一种同步铺设防水膜的隧道掘进机的结构示意图；
图2是沿图1中a-a线的剖视图；
图3是沿图1中b-b线的剖面图；
图4是本发明一种同步铺设防水膜的隧道掘进机的施工方法示意图。
图5是沿图4中c-c线的剖视图，即隧道断面图。
图中示出构件和对应的标记：隧道掘进机10、外层钢壳体11、内层钢壳体12、纵梁13、径向支撑架14、支撑环15、环形防水膜存放装置16、夹持装置17、外滚筒组171、内滚筒组172、密封装置18、外密封环181、内密封环182、环形密封刷19、环形防水膜20、隧道衬砌结构21、固定环22、始发端23、间隙填充材料24。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2，一种同步铺设防水膜的隧道掘进机，包括隧道掘进机10，隧道掘进机10的尾部于外层钢壳体11以内设置与其同轴的内层钢壳体12，外层钢壳体11的内周壁与内层钢壳体12的外周壁之间形成环形防水膜20的释放通道，内层钢壳体12由支撑装置固定安装于包括隧道掘进机10内的纵梁13上。所述释放通道的前端于内层钢壳体12上可拆卸设置环形防水膜存放装置16，于释放通道的末端设置用于张紧环形防水膜20的夹持装置17和地下水进入释放通道内的密封装置18。所述内层钢壳体12的末段在内周壁上沿轴线间隔设置阻止间隙填充材料24进入隧道掘进机10内的环形密封刷19。
参照图1和图2，所述夹持装置17为沿释放通道环向间隔布设的滚筒组，各滚筒组包括一对外滚筒组171、内滚筒组172，作用于环形防水膜20外表面的外滚筒组171通过支座安装在外层钢壳体11的内周壁上，作用于环形防水膜20内表面的内滚筒组172通过支座安装在内层钢壳体12的外周壁上。环形防水膜层31压缩放置于环形防水膜存放装置16内，当存放的环形防水膜层31释放完后，从外层钢壳体11拆卸环形防水膜存放装置16，从隧道掘进机10内补充新的压缩状态的环形防水膜层31。
参照图1，所述密封装置18包括外密封环181和内密封环182，在环形防水膜20外表面与释放通道之间形成密封的外密封环181固定安装在外层钢壳体11的内周壁上，在环形防水膜20内表面与释放通道之间形成密封的内密封环182固定安装在内层钢壳体12的外周壁上。
参照图1和图3，所述支撑装置包括径向支撑架14和支撑环15，支撑环15固定设置在内层钢壳体12的外周壁上，径向支撑架14沿环向等距设置，各径向支撑架14的两端分别与支撑环15、纵梁13固定连接。
需要特别指出的是，本申请中所述“隧道掘进机10”是盾构隧道施工方法中的盾构机，或者是tbm隧道施工方法中的tbm隧道掘进机，或者是顶管隧道施工方法中的顶管机等。所述“隧道衬砌结构21”是预制管片拼装隧道衬砌，或者是全环模筑隧道衬砌等。所述“间隙填充材料24”是盾构隧道施工方法中的注浆浆液，或者是tbm隧道施工方法中的豆砾石等。
为防止隧道运营后不均匀沉降对环形防水膜20的拉扯，相同时间内环形防水膜层20释放的长度应大于隧道掘进机10移动距离，确保环形防水膜20具备一定的冗余长度，以适应隧道的不均匀沉降变形。所述外滚筒组171、内滚筒组172中设置有电驱动装置和调速装置。通过电驱动装置可以加快并控制环形防水膜20的释放速度，进而控制的环形防水膜20的释放长度。
参照图4，本发明一种同步铺设防水膜的隧道掘进机的隧道施工方法，包括如下步骤：
①隧道掘进机10由始发端23破除始发端外墙向前掘进；
②待隧道掘进机10的末端进入始发端外墙以内时，将环形防水膜20从释放通道中向后拉出一段，其端口由固定环22固定在始发端外墙上；
③隧道掘进机10向前掘进，同步施工隧道衬砌结构21，释放通道同步释放出环形防水膜20，沿隧道轴向对隧道衬砌结构21形成全环包裹；
④由隧道掘进机10的末端向隧道衬砌结构21外周壁与环形防水膜20内周壁之间的间隙内持续灌注间隙填充材料24，隧道衬砌结构21对间隙填充材料24进行径向挤压，使释放出的环形防水膜20与隧道围岩密贴。
参照图5，环形防水膜20沿隧道轴向对隧道衬砌结构21形成全环包裹，将地下水与隧道衬砌结构完全隔绝，杜绝渗漏水对隧道运营、设备和结构的影响。
以上所述只是用图解说明本发明一种同步铺设防水膜的隧道掘进机及隧道施工方法的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。