本發明屬于地下硐室的襯砌，特別是涉及一種懸臂式掘進機掘進施工方法、仰拱墊塊及拼裝路面結構。

背景技術：

1、懸臂式掘進機包括配置有履帶式行走機構的底盤、設于底盤之上的可上下、左右擺動的懸臂、設于懸臂上的破巖機構（一般是截割頭）以及由底盤支撐的裝運機構等，裝運機構包括鏟板和輸送機，主要用于收集并向后輸送開挖下來的渣土。

2、懸臂式掘進機的基本功能是開挖破巖。在軟弱圍巖地質施工時，為了控制圍巖變形、防止圍巖坍塌，一般需要對隧道洞壁施工拱架支護結構。施工拱架支護結構包括拼裝拱架的過程。拼裝拱架一般是選用合適的拱架臺車。在施工過程中，拱架臺車跟隨在懸臂式掘進機后方進行拱架支護作業。但是，對于等級較差的破碎、裂隙地質，這種方法存在支護不及時的問題，安全隱患高。

3、申請公布號為cn114233313a的專利文獻公開了一種適用于多功能懸臂式隧道掘進機的隧道施工方法。該方法所使用的懸臂式掘進機上設有可前后兩級滑移的滑移平臺，滑移平臺的左右兩側安裝有拱架安裝機構，拱架安裝機構具體為可上下、左右擺動的多自由度機械臂，機械臂可以夾取拱架。在施工時，拱架安裝機構可隨滑移平臺前后移動，并配合其自身的上下、左右擺動將拱架送至拼裝的位置，完成c型拱架支護結構。

4、上述施工方法通過在懸臂式掘進機上集成拱架安裝機構，可實現在懸臂式掘進機的前方拼裝拱架。分析其懸臂式掘進機的結構可知，左右兩個拱架安裝機構拼裝可較為方便地完成頂拱拱架和左、右兩側邊拱拱架的拼裝，其并未公開是否拼裝仰拱拱架，而且該方法最終所拼裝的拱架支護結構也為c型結構，拱架支護結構并未成環，對于等級較差的圍巖，仍然存在較高的安全隱患。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種懸臂式掘進機掘進施工方法，以解決現有技術中懸臂式掘進機在軟弱圍巖地質施工的安全隱患高的技術問題。本發明的目的還在于提供一種能夠用于上述施工方法的仰拱墊塊及拼裝路面結構。

2、為實現上述目的，本發明所提供的懸臂式掘進機掘進施工方法的技術方案是：

3、一種懸臂式掘進機掘進施工方法，包括以下步驟：①在懸臂式掘進機的前方拼裝成環的拱架支護結構；②鋪設保護仰拱拱架的通行路面結構；③懸臂式掘進機沿鋪設的通行路面結構繼續向前掘進。

4、作為進一步地改進，先在懸臂式掘進機的前方拼裝邊拱拱架和頂拱拱架，然后清除隧道底部的渣土，再拼裝仰拱拱架以與邊拱拱架和頂拱拱架成環。

5、作為進一步地改進，先清除隧道底部的渣土，再拼裝同一環的邊拱拱架、頂拱拱架和仰拱拱架以組成環狀的拱架支護結構。

6、作為進一步地改進，鋪設可直接支撐隧道底壁的仰拱墊塊以形成通行路面結構，其中仰拱拱架位于仰拱墊塊下方的拱架避讓空間中。

7、作為進一步地改進，懸臂式掘進機向前掘進一個行程后，拆除懸臂式掘進機后方已經通過的仰拱墊塊再按需鋪設在懸臂式掘進機的前方，以不斷接續通行路面結構。

8、作為進一步地改進，拱架支護結構拼裝完成后，攤平隧道底部的位于前后兩榀拱架之間的渣土以直接形成通行路面結構或者攤平隧道底部的位于前后兩榀拱架之間的渣土并在渣土上鋪設仰拱墊塊以形成通行路面結構。

9、作為進一步地改進，在懸臂式掘進機向前掘進一個行程后，將懸臂式掘進機已經通過的后方區域的渣土清除。

10、作為進一步地改進，拼裝仰拱拱架前，懸臂式掘進機向后回退設定距離，讓出仰拱拱架的拼裝位置。

11、作為進一步地改進，所述設定距離指的是懸臂式掘進機退至其鏟板前端與通行路面結構前端平齊時的距離。

12、本發明屬于開拓性發明創造，有益效果是：本發明在施工過程中所拼裝的拱架支護結構為完整的且強度更高的環形支護結構，可有效提升施工安全性。而且，本發明在施工過程中還增加了通行路面結構，在仰拱拱架拼裝完成后，通行路面結構可供懸臂式掘進機正常通行，保護仰拱拱架不被破壞，保證拱架支護結構的穩定性。

13、為實現上述目的，本發明所提供的仰拱墊塊的技術方案是：

14、一種仰拱墊塊，包括頂板和立撐，頂板的頂端具有供懸臂式掘進機通行的通行面，立撐用于與隧道底壁貼合以支撐頂板，頂板下方設有用于避讓仰拱拱架的拱架避讓空間。

15、作為進一步地改進，該仰拱墊塊由至少兩個可橫向拼接分離的分體墊塊組成，各分體墊塊均包括所述的頂板、立撐和拱架避讓空間，立撐為立板且分設在頂板的四周，其中縱向兩端的立撐構成分體墊塊的端板，橫向兩側的立撐構成分體墊塊的側板。

16、作為進一步地改進，至少一側的側板為一體的板狀結構，該側板上設有用于與仰拱墊塊能夠避讓的仰拱拱架榀數對應、且供單榀仰拱拱架進入的卡槽，卡槽內的空間構成所述的拱架避讓空間。

17、作為進一步地改進，該仰拱墊塊的縱向寬度滿足能夠避讓兩榀以上的仰拱拱架。

18、本發明屬于開拓性發明創造，有益效果是：本發明所提供的仰拱墊塊可用在懸臂式掘進機的前方以保護懸臂式掘進機前方的仰拱拱架。具體地，在仰拱拱架拼裝完成后，鋪設仰拱墊塊，仰拱墊塊可供懸臂式掘進機正常通行，保護仰拱拱架不被破壞，保證拱架支護結構的穩定性。

19、為實現上述目的，本發明所提供的拼裝路面結構的技術方案是：

20、一種拼裝路面結構，包括前后排列拼接的多塊仰拱墊塊，仰拱墊塊包括頂板和立撐，頂板的頂端具有供懸臂式掘進機通行的通行面，立撐用于與隧道底壁貼合以支撐頂板，頂板下方設有用于避讓仰拱拱架的拱架避讓空間。

21、作為進一步地改進，該仰拱墊塊由至少兩個可橫向拼接分離的分體墊塊組成，各分體墊塊均包括所述的頂板、立撐和拱架避讓空間，立撐為立板且分設在頂板的四周，其中縱向兩端的立撐構成分體墊塊的端板，橫向兩側的立撐構成分體墊塊的側板。

22、作為進一步地改進，至少一側的側板為一體的板狀結構，該側板上設有用于與仰拱墊塊能夠避讓的仰拱拱架榀數對應、且供單榀仰拱拱架進入的卡槽，卡槽內的空間構成所述的拱架避讓空間。

23、作為進一步地改進，該仰拱墊塊的縱向寬度滿足能夠避讓兩榀以上的仰拱拱架。

24、本發明屬于開拓性發明創造，有益效果是：本發明所提供的仰拱墊塊可用在懸臂式掘進機的前方以保護懸臂式掘進機前方的仰拱拱架。具體地，在仰拱拱架拼裝完成后，鋪設仰拱墊塊，仰拱墊塊可供懸臂式掘進機正常通行，保護仰拱拱架不被破壞，保證拱架支護結構的穩定性。

技術特征：

1.一種懸臂式掘進機掘進施工方法，其特征是，包括以下步驟：①在懸臂式掘進機的前方拼裝成環的拱架支護結構；②鋪設保護仰拱拱架的通行路面結構；③懸臂式掘進機沿鋪設的通行路面結構繼續向前掘進。

2.根據權利要求1所述的懸臂式掘進機掘進施工方法，其特征是，先在懸臂式掘進機的前方拼裝邊拱拱架和頂拱拱架，然后清除隧道底部的渣土，再拼裝仰拱拱架以與邊拱拱架和頂拱拱架成環。

3.根據權利要求1所述的懸臂式掘進機掘進施工方法，其特征是，先清除隧道底部的渣土，再拼裝同一環的邊拱拱架、頂拱拱架和仰拱拱架以組成環狀的拱架支護結構。

4.根據權利要求2或3所述的懸臂式掘進機掘進施工方法，其特征是，鋪設可直接支撐隧道底壁的仰拱墊塊以形成通行路面結構，其中仰拱拱架位于仰拱墊塊下方的拱架避讓空間中。

5.根據權利要求4所述的懸臂式掘進機掘進施工方法，其特征是，在懸臂式掘進機向前掘進一個行程后，拆除懸臂式掘進機后方已經通過的仰拱墊塊再按需鋪設在懸臂式掘進機的前方，以不斷接續通行路面結構。

6.根據權利要求1所述的懸臂式掘進機掘進施工方法，其特征是，拱架支護結構拼裝完成后，攤平隧道底部的位于前后兩榀拱架之間的渣土以直接形成通行路面結構或者攤平隧道底部的位于前后兩榀拱架之間的渣土并在渣土上鋪設仰拱墊塊以形成通行路面結構。

7.根據權利要求6所述的懸臂式掘進機掘進施工方法，其特征是，在懸臂式掘進機向前掘進一個行程后，將懸臂式掘進機已經通過的后方區域的渣土清除。

8.根據權利要求1-3、6、7任一項所述的懸臂式掘進機掘進施工方法，其特征是，拼裝仰拱拱架前，懸臂式掘進機向后回退設定距離，讓出仰拱拱架的拼裝位置。

9.根據權利要求8所述的懸臂式掘進機掘進施工方法，其特征是，所述設定距離指的是懸臂式掘進機退至其鏟板前端與通行路面結構前端平齊時的距離。

10.一種仰拱墊塊，其特征是，包括頂板和立撐，頂板的頂端具有供懸臂式掘進機通行的通行面，立撐用于與隧道底壁貼合以支撐頂板，頂板下方設有用于避讓仰拱拱架的拱架避讓空間。

11.根據權利要求10所述的仰拱墊塊，其特征是，該仰拱墊塊由至少兩個可橫向拼接分離的分體墊塊組成，各分體墊塊均包括所述的頂板、立撐和拱架避讓空間，立撐為立板且分設在頂板的四周，其中縱向兩端的立撐構成分體墊塊的端板，橫向兩側的立撐構成分體墊塊的側板。

12.根據權利要求11所述的仰拱墊塊，其特征是，至少一側的側板為一體的板狀結構，該側板上設有用于與仰拱墊塊能夠避讓的仰拱拱架榀數對應、且供單榀仰拱拱架進入的卡槽，卡槽內的空間構成所述的拱架避讓空間。

13.根據權利要求10-12任一項所述的仰拱墊塊，其特征是，該仰拱墊塊的縱向寬度滿足能夠避讓兩榀以上的仰拱拱架。

14.一種拼裝路面結構，其特征是，包括前后排列拼接的多塊仰拱墊塊，其中仰拱墊塊為10-13任一項中的仰拱墊塊。

技術總結
本發明屬于地下硐室的襯砌技術領域，具體提供一種懸臂式掘進機掘進施工方法、仰拱墊塊及拼裝路面結構。該施工方法包括①在懸臂式掘進機的前方拼裝成環的拱架支護結構；②鋪設保護仰拱拱架的通行路面結構；③懸臂式掘進機沿鋪設的通行路面結構繼續向前掘進。該仰拱墊塊用于拼接成供懸臂式掘進機通行的通行路面結構。本發明在施工過程中在懸臂式掘進機的所拼裝的拱架支護結構為完整的環形結構，支護強度更高，而且在通行路面結構的保護作用下，仰拱拱架也不會被懸臂式掘進機壓壞壞，適合用于軟弱圍巖施工。

技術研發人員：肖威,魏成剛,席琦,王海龍,應明,李偉偉,趙培鋒,崔明明,張石,蔡璐,李宬曦
受保護的技術使用者：中鐵工程裝備集團隧道設備制造有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28