隧道掘进同步铺底施工方法、后配套设备及隧道掘进机与流程

本发明涉及一种隧道掘进同步铺底施工方法、后配套设备及隧道掘进机，属于隧道掘进。

背景技术：

1、全断面掘进机是一种集合了液压、控制、机电等技术的大型掘进装备，被广泛的应用于硬岩地质的各种隧道施工建设。隧道开挖断面一般为圆形断面，当掘进断面形成后需要在圆形隧道底部进行铺底或者拼装仰拱块等，以用来后期各种车辆的行走或者隧道掘进物料的运输。常规隧道铺底一般是在开挖隧道断面形成后，将隧道挖掘产生的渣土，配备相应的搅拌设备，将渣土与水泥混合并加入一些其他材料，制作成可流动性的材料用来进行隧道铺底。一般搅拌设备设置在地面或者隧道掘进的始发位置，这种铺底工艺存在着长距离压送、配管距离长、耗时耗力等问题。

2、对此，申请公布号为cn113236279a的中国发明专利申请公开了一种具备同步回填功能的隧道掘进机，该隧道掘进机包括主机和后配套，后配套包括出渣装置，出渣装置上安装有分料装置，分料装置用于将部分渣土或石渣分流导出，分料装置下游设置有搅拌装置，可以将渣土或石渣配合其他原料搅拌成回填材料，搅拌装置下游设置有送料装置，可以将回填材料输送至回填区域，然后利用压实装置将回填材料压实至需要强度。

3、上述隧道掘进机可实现隧道开挖和回填作业同步进行，开挖出部分渣土或石渣通过分料装置分流导出，直接利用隧道内的搅拌装置配合其他原料搅拌成回填材料，制成的回填材料直接输送至回填区域，避免长距离压送而导致配管距离长、耗时耗力等问题。

4、但是，由于铺底所用的回填材料全部由开挖出的渣土与其他原料混配制成，而铺底又要求有一定的厚度，以满足通车需要，因此所消耗的渣土和其他原料(常见如水泥)就比较多，其中渣土属于自给自足，没有成本上的顾虑，但是水泥等其他原料成本就比较高，从而造成整体回填成本比较高。此外，由于制成的回填材料为浆状，输送至回填区域后需要静置24小时以待其凝固，然后才能压实至需要的强度，中间等待的时间过长，影响铺底施工的效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种隧道掘进同步铺底施工方法，以解决现有技术中铺底所用的回填材料全部由开挖出的渣土与其他原料混配制成而导致其他原料消耗较多、回填成本比较高、施工效率比较低的问题；本发明的目的还在于分别提供一种隧道掘进机的后配套设备以及隧道掘进机，以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明中的隧道掘进同步铺底施工方法采用如下技术方案：

3、隧道掘进同步铺底施工方法，将开挖出的向后输送的渣土直接分出一部分至隧道的底部，然后将这一部分渣土推平并进行夯实，形成一定厚度的垫底层，然后在夯实后的渣土表面喷射硬化材料，形成厚度小于垫底层厚度的硬化层，完成隧道掘进的同步铺底施工。

4、上述技术方案的有益效果在于：本发明提出一种开拓型的隧道掘进同步铺底施工方法，首先是将开挖出的向后输送的渣土直接分出一部分至隧道的底部，得到铺底的底层原材料，然后将这一部分渣土推平并进行夯实，形成一定厚度的垫底层，垫底层纯由渣土构成，不掺杂其他材料。然后在夯实后的渣土表面喷射硬化材料，形成厚度小于垫底层厚度的硬化层，硬化层虽然要消耗其他材料，但是由于厚度小于垫底层的厚度，因此材料消耗比较少，成本比较低。同时，由于垫底层全部为渣土，渣土在分至隧道底部后可直接进行推平和夯实操作，不需要等待，而硬化层厚度薄，且直接为喷射形成，可以很快固化，因此可大大提高铺底施工的效率。

5、为实现上述目的，本发明中的隧道掘进机的后配套设备采用如下技术方案：

6、隧道掘进机的后配套设备，该后配套设备包括后配套出渣装置，后配套设备还包括用于将后配套出渣装置上的部分渣土分出至隧道底部的分料装置，后配套设备还包括用于将分出至隧道底部的渣土推平的推平装置以及用于将推平后的渣土夯实以形成垫底层的夯实装置，后配套设备还包括用于在夯实后的渣土表面喷射硬化材料以形成厚度小于垫底层厚度的硬化层的喷射装置，夯实装置和喷射装置依次设置在推平装置的后侧。

7、上述技术方案的有益效果在于：本发明对现有隧道掘进机的后配套设备进行了改进，设置了将后配套出渣装置上的部分渣土分出至隧道底部的分料装置，得到铺底的底层原材料；后配套设备还包括推平装置以及依次设置在推平装置后侧的夯实装置和喷射装置，推平装置可以将分出至隧道底部的渣土推平，夯实装置可以将推平后的渣土夯实以形成垫底层，垫底层纯由渣土构成，不掺杂其他材料；喷射装置可以在夯实后的渣土表面喷射硬化材料以形成厚度小于垫底层厚度的硬化层，硬化层虽然要消耗其他材料，但是由于厚度小于垫底层的厚度，因此材料消耗比较少，成本比较低。同时，由于垫底层全部为渣土，渣土在分至隧道底部后可直接进行推平和夯实操作，不需要等待，而硬化层厚度薄，且直接为喷射形成，可以很快固化，因此可大大提高铺底施工的效率。

8、进一步地，后配套设备包括后配套拖车，所述推平装置包括通过第一上下伸缩机构安装在后配套拖车上的推平架体、安装在推平架体上的伸缩推平机构以及安装在伸缩推平机构端部的推板。

9、上述技术方案的有益效果在于：通过第一上下伸缩机构可以改变推板的上下高度，控制铺底厚度，同时通过伸缩推平机构的伸缩动作，方便推板对渣土的推平操作。

10、进一步地，伸缩推平机构和推平架体之间连接有用于调整伸缩推平机构角度的伸缩调整机构。

11、上述技术方案的有益效果在于：通过调整伸缩推平机构的角度，可以适应水平掘进、上坡掘进及下坡掘进等多种工况，适应性更强。

12、进一步地，夯实装置包括夯实小车，夯实小车的前端安装有第二上下伸缩机构，第二上下伸缩机构的下端安装有夯实块。

13、上述技术方案的有益效果在于：夯实小车移动方便，可以覆盖底部夯实的大部分范围；通过第二上下伸缩机构可以带动夯实块上下动作，方便进行夯实操作。

14、进一步地，夯实装置还包括人工手扶式夯实机，人工手扶式夯实机用于对夯实小车覆盖不到的角落位置的渣土进行夯实。

15、上述技术方案的有益效果在于：保证夯实的范围。

16、进一步地，后配套出渣装置的用于与主机出渣装置配合的转接位置处设置有破碎装置。

17、上述技术方案的有益效果在于：破碎装置可以对大块的渣土进行破碎，方便后期的夯实操作，提高施工效率。

18、进一步地，后配套出渣装置的用于与主机出渣装置配合的转接位置处设置有沥水装置。

19、上述技术方案的有益效果在于：沥水装置可以减少含水较多的渣土中的水分，方便后期的夯实操作，提高施工效率。

20、进一步地，所述分料装置包括设置在后配套出渣装置旁侧的扒渣机构以及与扒渣机构配套的漏渣结构，扒渣机构用于扒出部分渣土，漏渣结构用于接收扒渣机构扒出的渣土并将渣土引导至隧道底部。

21、上述技术方案的有益效果在于：分料装置的结构简单，使用方便。

22、为实现上述目的，本发明中的隧道掘进机采用如下技术方案：

23、隧道掘进机，包括主机和后配套设备，主机包括主机出渣装置，后配套设备包括后配套出渣装置，后配套设备还包括用于将后配套出渣装置上的部分渣土分出至隧道底部的分料装置，后配套设备还包括用于将分出至隧道底部的渣土推平的推平装置以及用于将推平后的渣土夯实以形成垫底层的夯实装置，后配套设备还包括用于在夯实后的渣土表面喷射硬化材料以形成厚度小于垫底层厚度的硬化层的喷射装置，夯实装置和喷射装置依次设置在推平装置的后侧。

24、上述技术方案的有益效果在于：本发明对现有隧道掘进机进行了改进，设置了将后配套出渣装置上的部分渣土分出至隧道底部的分料装置，得到铺底的底层原材料；后配套设备还包括推平装置以及依次设置在推平装置后侧的夯实装置和喷射装置，推平装置可以将分出至隧道底部的渣土推平，夯实装置可以将推平后的渣土夯实以形成垫底层，垫底层纯由渣土构成，不掺杂其他材料；喷射装置可以在夯实后的渣土表面喷射硬化材料以形成厚度小于垫底层厚度的硬化层，硬化层虽然要消耗其他材料，但是由于厚度小于垫底层的厚度，因此材料消耗比较少，成本比较低。同时，由于垫底层全部为渣土，渣土在分至隧道底部后可直接进行推平和夯实操作，不需要等待，而硬化层厚度薄，且直接为喷射形成，可以很快固化，因此可大大提高铺底施工的效率。

25、进一步地，后配套设备包括后配套拖车，所述推平装置包括通过第一上下伸缩机构安装在后配套拖车上的推平架体、安装在推平架体上的伸缩推平机构以及安装在伸缩推平机构端部的推板。

26、上述技术方案的有益效果在于：通过第一上下伸缩机构可以改变推板的上下高度，控制铺底厚度，同时通过伸缩推平机构的伸缩动作，方便推板对渣土的推平操作。

27、进一步地，伸缩推平机构和推平架体之间连接有用于调整伸缩推平机构角度的伸缩调整机构。

28、上述技术方案的有益效果在于：通过调整伸缩推平机构的角度，可以适应水平掘进、上坡掘进及下坡掘进等多种工况，适应性更强。

29、进一步地，夯实装置包括夯实小车，夯实小车的前端安装有第二上下伸缩机构，第二上下伸缩机构的下端安装有夯实块。

30、上述技术方案的有益效果在于：夯实小车移动方便，可以覆盖底部夯实的大部分范围；通过第二上下伸缩机构可以带动夯实块上下动作，方便进行夯实操作。

31、进一步地，夯实装置还包括人工手扶式夯实机，人工手扶式夯实机用于对夯实小车覆盖不到的角落位置的渣土进行夯实。

32、上述技术方案的有益效果在于：保证夯实的范围。

33、进一步地，后配套出渣装置的用于与主机出渣装置配合的转接位置处设置有破碎装置。

34、上述技术方案的有益效果在于：破碎装置可以对大块的渣土进行破碎，方便后期的夯实操作，提高施工效率。

35、进一步地，后配套出渣装置的用于与主机出渣装置配合的转接位置处设置有沥水装置。

36、上述技术方案的有益效果在于：沥水装置可以减少含水较多的渣土中的水分，方便后期的夯实操作，提高施工效率。

37、进一步地，所述分料装置包括设置在后配套出渣装置旁侧的扒渣机构以及与扒渣机构配套的漏渣结构，扒渣机构用于扒出部分渣土，漏渣结构用于接收扒渣机构扒出的渣土并将渣土引导至隧道底部。

38、上述技术方案的有益效果在于：分料装置的结构简单，使用方便。