1.本發(fā)明涉及隧道施工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可變徑盾構(gòu)機(jī)及其施工方法。

背景技術(shù)：

2.在地鐵區(qū)間隧道和車站結(jié)構(gòu)施工時，區(qū)間隧道常采用盾構(gòu)法施工，地鐵車站常用明挖法等施工。車站結(jié)構(gòu)采用明挖施工對周邊環(huán)境影響較大，有些區(qū)域受制于地面現(xiàn)有構(gòu)筑物或建筑物，不具備明挖條件。站臺隧道與正線隧道尺寸不同，在正線隧道為小直徑施工，車站站臺位置為大直徑施工。近年來有采用冷凍法/注漿加固法等礦山法擴(kuò)挖站臺隧道，但礦山法施工周期長、安全性低、成本高。

3.盾構(gòu)機(jī)是隧道施工常用的機(jī)械施工裝備，為了配合不同隧道的施工，通常需要對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行變徑。然而現(xiàn)有技術(shù)仍局限于在洞外套殼擴(kuò)徑，在洞內(nèi)脫殼縮徑，此種方式在洞內(nèi)施工過程中僅能實(shí)現(xiàn)將盾構(gòu)機(jī)的直徑由大變小，而若想將盾構(gòu)機(jī)的直徑由小變大依然需要在洞外才能實(shí)現(xiàn)，存在施工周期長，變徑操作過程繁瑣的問題?；蚴切枰谧儚教幵O(shè)置一座工作井，然后換另一種規(guī)格的盾構(gòu)機(jī)重新掘進(jìn)的方法，但此種方式依然存在施工周期長，變徑操作過程繁瑣的問題。并且有些場合不具備設(shè)置工作井的條件，無法實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)變徑，給施工造成較大不便利性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.針對現(xiàn)有技術(shù)的盾構(gòu)機(jī)為了配合不同隧道施工，需要進(jìn)行變徑，而變徑的施工周期長，變徑操作過程繁瑣的技術(shù)問題。本發(fā)明提供了一種可變徑盾構(gòu)機(jī)及其施工方法，其主驅(qū)動能沿軸向相對盾體伸縮，并且在刀盤中設(shè)置有擴(kuò)挖刀裝置，擴(kuò)挖刀裝置能跟隨刀盤轉(zhuǎn)動以進(jìn)行徑向擴(kuò)挖，從而通過擴(kuò)挖刀裝置能在洞內(nèi)開挖形成變徑所需的空間，從而使得盾構(gòu)機(jī)能實(shí)現(xiàn)在洞內(nèi)進(jìn)行變徑，即可在洞內(nèi)將盾構(gòu)機(jī)的直徑由大變小，同時也能在洞內(nèi)將盾構(gòu)機(jī)的直徑由小變大，可以更好的縮短施工周期。變徑操作過程均在洞內(nèi)實(shí)現(xiàn)，不需要將盾構(gòu)機(jī)拖出洞外，同時也不需要額外設(shè)置工作井，讓變徑操作過程更為的簡單便捷。

5.一種可變徑盾構(gòu)機(jī)，其包括盾體、主驅(qū)動、可變徑刀盤、推進(jìn)裝置、管片拼裝系統(tǒng)；

6.所述盾體包括可變徑前盾及尾盾，所述尾盾連接于所述可變徑前盾尾端；

7.所述主驅(qū)動設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以帶動所述可變徑刀盤旋轉(zhuǎn)；

8.所述可變徑刀盤設(shè)置于所述主驅(qū)動上，并位于所述可變徑前盾前端，且所述主驅(qū)動能帶動所述可變徑刀盤沿軸向相對于所述盾體移動；

9.所述推進(jìn)裝置設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以推動所述可變徑前盾移動；

10.所述管片拼裝系統(tǒng)設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以拼裝管片；

11.其中，所述可變徑刀盤包括刀盤本體、擴(kuò)挖刀裝置及擴(kuò)徑組件；

12.所述刀盤本體與所述主驅(qū)動連接；

13.所述擴(kuò)挖刀裝置設(shè)置于所述刀盤本體中，且所述擴(kuò)挖刀裝置能沿徑向延伸出所述刀盤本體，以在所述刀盤本體的帶動下開挖土層形成擴(kuò)挖空間；

14.所述擴(kuò)徑組件中設(shè)置有刀具，所述擴(kuò)徑組件用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，安裝于所述刀盤本體上，以擴(kuò)充所述可變徑刀盤的開挖直徑。

15.優(yōu)選的，所述可變徑前盾底部設(shè)置有可伸縮撐靴，所述可伸縮撐靴包括撐靴油缸及撐靴板，所述撐靴板設(shè)置于所述撐靴油缸的輸出端，所述撐靴油缸用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，帶動所述撐靴板伸出；

16.所述可變徑前盾周側(cè)設(shè)置有可伸縮支護(hù)板，所述可伸縮支護(hù)板包括支護(hù)板油缸及支護(hù)板，所述支護(hù)板設(shè)置于所述支護(hù)板油缸的輸出端，所述支護(hù)板油缸用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，帶動所述支護(hù)板伸出。

17.優(yōu)選的，所述可變徑前盾前端安裝有擋渣環(huán)。

18.優(yōu)選的，還包括傳力環(huán)裝置；

19.所述傳力環(huán)裝置用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，安裝于所述推進(jìn)裝置，以傳遞推力。

20.優(yōu)選的，所述傳力環(huán)裝置中設(shè)置有楔形塊管片拼裝油缸，以輔助安裝管片；

21.所述傳力環(huán)裝置尾部還安裝有緩沖墊。

22.優(yōu)選的，還包括支護(hù)拼裝裝置；

23.所述支護(hù)拼裝裝置設(shè)置于所述可變徑刀盤上，且能隨所述可變徑刀盤移動、旋轉(zhuǎn)，以在所述擴(kuò)挖刀裝置開挖形成的所述擴(kuò)挖空間中安裝支護(hù)。

24.一種可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法，可適用于盾構(gòu)法或tbm法的施工方法，所述施工方法包括如下步驟：

25.采用如上述中任一項(xiàng)所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)；

26.擴(kuò)徑準(zhǔn)備：所述主驅(qū)動沿軸向伸出，帶動所述刀盤本體進(jìn)行軸向擴(kuò)挖；

27.刀盤擴(kuò)挖：所述主驅(qū)動沿軸向回縮，所述擴(kuò)挖刀裝置沿徑向延伸出所述刀盤本體，所述主驅(qū)動繼續(xù)驅(qū)動所述刀盤本體旋轉(zhuǎn)，同時所述主驅(qū)動繼續(xù)沿軸向伸出，帶動所述擴(kuò)挖刀裝置對外圍土層進(jìn)行擴(kuò)挖，以形成擴(kuò)挖空間；

28.刀盤擴(kuò)徑：所述主驅(qū)動沿軸向回縮，轉(zhuǎn)動所述刀盤本體，將所述刀盤本體上的輻條轉(zhuǎn)動至最底部，并將輻條頂出，在原所述刀盤本體與輻條之間安裝所述擴(kuò)徑組件，重復(fù)此步驟，直至所有所述擴(kuò)徑組件安裝完成；

29.盾體擴(kuò)徑：所述可變徑盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)，所述可變徑前盾進(jìn)入所述擴(kuò)挖空間處，對所述可變徑前盾進(jìn)行擴(kuò)徑；

30.尾盾更換、傳力環(huán)安裝：將所述尾盾從所述可變徑前盾上拆除，在所述可變徑前盾上安裝大盾構(gòu)尾盾，并在所述推進(jìn)裝置處安裝傳力環(huán)裝置，繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)。

31.優(yōu)選的，所述刀盤擴(kuò)徑與所述盾體擴(kuò)徑之間還包括：

32.支護(hù)安裝：在所述擴(kuò)挖空間中的土層壁體上安裝支護(hù)；

33.擋渣環(huán)安裝：在所述可變徑前盾前端安裝擋渣環(huán)。

34.優(yōu)選的，在所述支護(hù)安裝之前還包括：

35.土層加固：對所述擴(kuò)挖空間中的土層壁體進(jìn)行冷凍加固或注漿加固。

36.優(yōu)選的，所述盾體擴(kuò)徑中，所述可變徑前盾通過其內(nèi)部設(shè)置的可伸縮撐靴以及可伸縮支護(hù)板完成擴(kuò)徑。

37.優(yōu)選的，所述尾盾更換、傳力環(huán)安裝之后還包括：

38.縮徑準(zhǔn)備：所述主驅(qū)動沿軸向伸出，帶動所述刀盤本體進(jìn)行軸向擴(kuò)挖；

39.刀盤縮徑：所述主驅(qū)動沿軸向回縮，轉(zhuǎn)動所述刀盤本體，將所述刀盤本體上的輻條轉(zhuǎn)動至最頂部，將此處安裝的所述擴(kuò)徑組件拆除，并將輻條縮回，重復(fù)此步驟，直至所有所述擴(kuò)徑組件拆除完成以及所有輻條縮回完成；

40.尾盾更換、傳力環(huán)拆除：將所述大盾構(gòu)尾盾從所述可變徑前盾上拆除，在所述可變徑前盾上安裝所述尾盾，并將所述傳力環(huán)裝置拆除，繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)；

41.盾體縮徑：對所述可變徑前盾進(jìn)行縮徑，并在所述可變徑前盾外圍填充渣土，繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)。

42.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的可變徑盾構(gòu)機(jī)，其包括盾體、主驅(qū)動、可變徑刀盤、推進(jìn)裝置、管片拼裝系統(tǒng)；所述盾體包括可變徑前盾及尾盾，所述尾盾連接于所述可變徑前盾尾端；所述主驅(qū)動設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以帶動所述可變徑刀盤旋轉(zhuǎn)；所述可變徑刀盤設(shè)置于所述主驅(qū)動上，并位于所述可變徑前盾前端，且所述主驅(qū)動能帶動所述可變徑刀盤沿軸向相對于所述盾體移動；所述推進(jìn)裝置設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以推動所述可變徑前盾移動；所述管片拼裝系統(tǒng)設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以拼裝管片；其中，所述可變徑刀盤包括刀盤本體、擴(kuò)挖刀裝置及擴(kuò)徑組件；所述刀盤本體與所述主驅(qū)動連接；所述擴(kuò)挖刀裝置設(shè)置于所述刀盤本體中，且所述擴(kuò)挖刀裝置能沿徑向延伸出所述刀盤本體，以在所述刀盤本體的帶動下開挖土層形成擴(kuò)挖空間；所述擴(kuò)徑組件中設(shè)置有刀具，以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，安裝于所述刀盤本體上，以擴(kuò)充所述可變徑刀盤的開挖直徑。所述可變徑盾構(gòu)機(jī)中設(shè)置有所述擴(kuò)挖刀裝置，且所述擴(kuò)挖刀裝置設(shè)置于所述刀盤本體上，同時所述主驅(qū)動能帶動所述可變徑刀盤沿軸向相對于所述盾體移動，從而所述擴(kuò)挖刀裝置能跟隨所述刀盤本體進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)，從而在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)需要進(jìn)行變徑時，能通過所述擴(kuò)挖刀裝置對洞內(nèi)的土層進(jìn)行徑向開挖形成所述擴(kuò)挖空間，從而可以在所述擴(kuò)挖空間中對將所述可變徑盾構(gòu)機(jī)的直徑由小變大。在洞內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)對所述可變徑盾構(gòu)機(jī)的變徑，不需要將所述可變徑盾構(gòu)機(jī)拖出洞外，同時也不需要額外設(shè)置工作井，可以更好的縮短施工周期，讓變徑操作過程更為的簡單便捷。

附圖說明

43.為了更清楚地說明本技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術(shù)的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

44.圖1為一種實(shí)施例提供的可變徑盾構(gòu)機(jī)處于小盾構(gòu)狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；

45.圖2為一種實(shí)施例提供的可變徑盾構(gòu)機(jī)處于大盾構(gòu)狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；

46.圖3為擴(kuò)徑準(zhǔn)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

47.圖4為刀盤擴(kuò)挖的結(jié)構(gòu)示意圖；

48.圖5為刀盤擴(kuò)徑的結(jié)構(gòu)示意圖；

49.圖6為支護(hù)安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

50.圖7為擋渣環(huán)安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

51.圖8為盾體擴(kuò)徑的結(jié)構(gòu)示意圖；

52.圖9為尾盾更換、傳力環(huán)安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

53.圖10為縮徑準(zhǔn)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

54.圖11為刀盤縮徑的結(jié)構(gòu)示意圖；

55.圖12為尾盾更換、傳力環(huán)拆除的結(jié)構(gòu)示意圖；

56.圖13為盾體縮徑的結(jié)構(gòu)示意圖；

57.圖14為可變徑盾構(gòu)機(jī)縮徑后掘進(jìn)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

58.為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對本技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒炯夹g(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本技術(shù)保護(hù)的范圍。

59.需要說明的是，當(dāng)部件被稱為“固定于”、“安裝于”或“設(shè)置于”另一個部件上，它可以直接在另一個部件上或者間接設(shè)置在另一個部件上；當(dāng)一個部件與另一個部件“連接”，或一個部件被稱為是“連接于”另一個部件，它可以是直接連接到另一個部件或間接連接至另一個部件上。

60.需要理解的是，術(shù)語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本技術(shù)和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本技術(shù)的限制。

61.此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多該特征。在本技術(shù)的描述中，“多個”、“若干個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

62.須知，本說明書附圖所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本技術(shù)可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本技術(shù)所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本技術(shù)所揭示的技術(shù)內(nèi)容能涵蓋的范圍內(nèi)。

63.本發(fā)明提供了一種可變徑盾構(gòu)機(jī)，其包括盾體、主驅(qū)動、可變徑刀盤、推進(jìn)裝置、管片拼裝系統(tǒng)；所述盾體包括可變徑前盾及尾盾，所述尾盾連接于所述可變徑前盾尾端；所述主驅(qū)動設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以帶動所述可變徑刀盤旋轉(zhuǎn)；所述可變徑刀盤設(shè)置于所述主驅(qū)動上，并位于所述可變徑前盾前端，且所述主驅(qū)動能帶動所述可變徑刀盤沿軸向相對于所述盾體移動；所述推進(jìn)裝置設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以推動所述可變徑前盾移動；所述管片拼裝系統(tǒng)設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以拼裝管片；其中，所述可變徑刀盤包括刀盤本體、擴(kuò)挖刀裝置及擴(kuò)徑組件；所述刀盤本體與所述主驅(qū)動連接；所述擴(kuò)挖刀裝置設(shè)置于所述刀盤本體中，且所述擴(kuò)挖刀裝置能沿徑向延伸出所述刀盤本體，以在所述刀盤本體的帶動下開挖土層形成擴(kuò)挖空間；所述擴(kuò)徑組件中設(shè)置有刀具，以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，安裝于所述刀盤本體上，以擴(kuò)充所述可變徑刀盤的開挖直徑。所述可變徑盾構(gòu)機(jī)中設(shè)置有所述擴(kuò)挖刀裝置，且所述擴(kuò)挖刀裝置設(shè)置于所述刀盤本體上，同時所述主驅(qū)動能

帶動所述可變徑刀盤沿軸向相對于所述盾體移動，從而所述擴(kuò)挖刀裝置能跟隨所述刀盤本體進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)，從而在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)需要進(jìn)行變徑時，能通過所述擴(kuò)挖刀裝置對洞內(nèi)的土層進(jìn)行徑向開挖形成所述擴(kuò)挖空間，從而可以在所述擴(kuò)挖空間中對將所述可變徑盾構(gòu)機(jī)的直徑由小變大。在洞內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)對所述可變徑盾構(gòu)機(jī)的變徑，不需要將所述可變徑盾構(gòu)機(jī)拖出洞外，同時也不需要額外設(shè)置工作井，可以更好的縮短施工周期，讓變徑操作過程更為的簡單便捷。

64.請結(jié)合參閱圖1和圖2。本實(shí)施例提供了一種可變徑盾構(gòu)機(jī)100，其能夠?qū)崿F(xiàn)正線區(qū)間隧道和車站隧道一次施工，所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100在洞內(nèi)原地即可實(shí)現(xiàn)小變大、再大變小，實(shí)現(xiàn)連續(xù)變徑，大幅度變徑，可適應(yīng)各種復(fù)雜地層，并可應(yīng)用于其他類似施工場合，極大地提升工程適應(yīng)性、安全性、效率，降低施工成本。

65.所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100包括盾體10、主驅(qū)動20、可變徑刀盤30、推進(jìn)裝置40、管片拼裝系統(tǒng)50。所述盾體10包括可變徑前盾11及尾盾12，所述尾盾12連接于所述可變徑前盾11尾端。所述盾體10主要用來支撐周圍地層的穩(wěn)定，同時為內(nèi)部各種設(shè)備如主驅(qū)動、液壓、電氣元器件等提供安裝接口。

66.需要說明的是，所述盾體10可由“前盾+中盾+尾盾”的形式組成，也可以為“前盾+尾盾”的形式組成。而由于前盾與中盾作用以及轉(zhuǎn)換過程相似，因此本實(shí)施例中均用所述可變徑前盾11代替。

67.其中，所述可變徑前盾11在本實(shí)施例中指的是在所述可變徑前盾11的外周最大直徑可以發(fā)生變化，從而將前盾的整體直徑改變。具體的，在本實(shí)施例中，所述可變徑前盾11為可伸縮結(jié)構(gòu)，通過所述可變徑前盾11中相應(yīng)的伸縮部件的伸縮，以此來實(shí)現(xiàn)前盾的整體直徑的改變。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，所述可變徑前盾11也可為拼接式結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要擴(kuò)大前盾的整體直徑時，可在所述可變徑前盾11外周額外拼裝相應(yīng)的部件，以此實(shí)現(xiàn)前盾的整體直徑的改變。

68.相對應(yīng)的，為了配合前盾的兩種不同直徑，尾盾同樣可以具有兩種不同的尺寸。具體的，在本實(shí)施例中，為了方便描述，小直徑的尾盾為所述尾盾12，而大直徑的尾盾為大盾構(gòu)尾盾13。也就是說，所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100的尾盾可以設(shè)置有至少兩種不同的直徑，以此可以適應(yīng)不同開挖直徑。優(yōu)選的，為了防止外界泥沙、漿液、水等進(jìn)入到盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部，所述尾盾12、所述大盾構(gòu)尾盾13尾端還可設(shè)置盾尾刷，以此來用于管片形成密封。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，所述盾尾刷也可采用鋼板束代替，以此來用于與管片形成密封。

69.所述主驅(qū)動20設(shè)置于所述可變徑前盾11內(nèi)部，所述可變徑刀盤30設(shè)置于所述主驅(qū)動20上并位于所述可變徑前盾11前端。其中，所述主驅(qū)動20是驅(qū)動所述可變徑刀盤30旋轉(zhuǎn)的動力來源，可采用電驅(qū)、液驅(qū)等不同驅(qū)動形式。所述可變徑刀盤30起旋轉(zhuǎn)開挖掌子面巖土的作用。其中，在本實(shí)施例中，所述主驅(qū)動20還能帶動所述可變徑刀盤30沿軸向相對于所述盾體10移動，即所述主驅(qū)動20不僅能帶動所述可變徑刀盤30旋轉(zhuǎn)，同時所述主驅(qū)動20還能帶動所述可變徑刀盤30沿軸向伸縮。所述主驅(qū)動20帶動所述可變徑刀盤30實(shí)現(xiàn)軸向移動的具體結(jié)構(gòu)可為任意的直線驅(qū)動單元，其具體的驅(qū)動形式可采用電驅(qū)、液驅(qū)等，如電缸、油缸等。

70.所述推進(jìn)裝置40設(shè)置于所述可變徑前盾11內(nèi)部，以推動所述可變徑前盾11移動。所述管片拼裝系統(tǒng)50設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以拼裝管片200。其中，所述推進(jìn)裝置40

由若干油缸組成，通過抵在管片上，給主機(jī)提供前進(jìn)的推進(jìn)力。所述管片拼裝系統(tǒng)50與常規(guī)盾構(gòu)管片拼裝機(jī)相同，用于拼裝管片200，所述管片拼裝系統(tǒng)50具有常規(guī)盾構(gòu)管片拼裝機(jī)的平移、旋轉(zhuǎn)等功能。

71.所述可變徑刀盤30包括刀盤本體31、擴(kuò)挖刀裝置32及擴(kuò)徑組件33。所述刀盤本體31與所述主驅(qū)動20連接，所述擴(kuò)挖刀裝置32設(shè)置于所述刀盤本體31中，且所述擴(kuò)挖刀裝置32能沿徑向延伸出所述刀盤本體31，以在所述刀盤本體31的帶動下開挖土層形成擴(kuò)挖空間。可以理解的是，由于所述擴(kuò)挖刀裝置32能沿徑向延伸出所述刀盤本體31，而所述刀盤本體31連接于所述主驅(qū)動20上，從而通過所述主驅(qū)動20能帶動所述刀盤本體31實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動以及平移，進(jìn)而能帶動所述擴(kuò)挖刀裝置32同步實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動以及平移。使得所述擴(kuò)挖刀裝置32在跟隨轉(zhuǎn)動以及平移的過程中，能對周圍土層進(jìn)行擴(kuò)挖，最終能擴(kuò)挖出一條環(huán)形的擴(kuò)挖空間。

72.也就是說，所述擴(kuò)挖刀裝置32用以沿徑向開挖土層，以形成擴(kuò)挖空間，從而通過開挖出來的擴(kuò)挖空間能給所述可變徑刀盤30、所述可變徑前盾11提供出相應(yīng)的安裝空間，讓所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100能在洞內(nèi)實(shí)現(xiàn)直徑的變換。

73.其中，所述擴(kuò)挖刀裝置32開挖土層的具體結(jié)構(gòu)可以采用牙輪鉆、截割頭、鏟斗等機(jī)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際土層情況具體選擇即可。而實(shí)現(xiàn)所述擴(kuò)挖刀裝置32徑向伸縮的具體結(jié)構(gòu)可為任意的直線驅(qū)動單元，其具體的驅(qū)動形式可采用電驅(qū)、液驅(qū)等，如電缸、油缸等。

74.所述擴(kuò)徑組件33中設(shè)置有刀具，所述擴(kuò)徑組件33用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，安裝于所述刀盤本體31上，以擴(kuò)充所述可變徑刀盤30的開挖直徑。也就是說，在本實(shí)施例中，所述可變徑刀盤30的變徑是通過安裝與拆卸所述擴(kuò)徑組件33實(shí)現(xiàn)。通過將所述擴(kuò)徑組件33安裝于所述刀盤本體31上，從而實(shí)現(xiàn)所述可變徑刀盤30的擴(kuò)徑。而通過將所述擴(kuò)徑組件33從所述刀盤本體31上拆除，從而實(shí)現(xiàn)所述可變徑刀盤30的縮徑。具體的，在本實(shí)施例中，所述擴(kuò)徑組件33包括邊塊及刀具。

75.當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，刀盤的不同直徑的實(shí)現(xiàn)方式也可以為，在所述可變徑刀盤30最外周的額外拼接刀盤單元，以此來實(shí)現(xiàn)刀盤直徑的變換；甚至還可以在所述可變徑刀盤30最外周更換為不同的長度的刀盤單元，以此來實(shí)現(xiàn)刀盤直徑的變換等。而本實(shí)施例中，采用安裝與拆卸所述擴(kuò)徑組件33的形式，讓整體結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)定，同時也方便了運(yùn)輸與安裝。

76.可以理解的是，現(xiàn)有技術(shù)的盾構(gòu)機(jī)中，在洞內(nèi)施工過程中僅能實(shí)現(xiàn)將盾構(gòu)機(jī)的直徑由大變小，而若想將盾構(gòu)機(jī)的直徑由小變大依然需要在洞外才能實(shí)現(xiàn)，存在施工周期長，變徑操作過程繁瑣的問題。或者是在變徑處設(shè)置一座工作井，然后換另一種規(guī)格的盾構(gòu)機(jī)重新掘進(jìn)的方法，但此種方式依然存在施工周期長，變徑操作過程繁瑣的問題。并且有些場合不具備設(shè)置工作井的條件，無法實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)變徑，給施工造成較大不便利性。在此背景下，需要尋求一種新的暗挖機(jī)械施工方法，正線區(qū)間隧道和車站隧道能夠一次施工，要求具備原地進(jìn)行大尺度變徑能力，既能小變大，又能大變小，這仍是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

77.而本實(shí)施例提供的所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100中設(shè)置有所述擴(kuò)挖刀裝置32，并且所述擴(kuò)挖刀裝置32設(shè)置于所述刀盤本體31，通過所述刀盤本體31的平移、旋轉(zhuǎn)帶動下，使得所述擴(kuò)挖刀裝置32能在洞內(nèi)沿徑向擴(kuò)挖形成擴(kuò)挖空間300，從而使得所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100可以在洞內(nèi)實(shí)現(xiàn)直徑的由小變大，不需要將所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100拖出洞外，同時也不需要額外

設(shè)置工作井，更好的縮短了施工周期，讓變徑操作過程更為的簡單便捷。

78.優(yōu)選的，所述可變徑前盾11底部設(shè)置有可伸縮撐靴111，所述可伸縮撐靴111包括撐靴油缸及撐靴板，所述撐靴板上設(shè)置于所述撐靴油缸的輸出段，所述撐靴油缸用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100擴(kuò)徑時帶動所述撐靴板伸出。

79.所述可變徑前盾11周側(cè)設(shè)置有可伸縮支護(hù)板112，需要說明的是，由于在本實(shí)施例中，所述可變徑前盾11底部設(shè)置有所述可伸縮撐靴111，因此，本實(shí)施例中的所述可變徑前盾11的周側(cè)不包含所述所述可變徑前盾11的底部，具體可包含頂部及左右兩側(cè)。所述可伸縮支護(hù)板112包括支護(hù)油缸及支護(hù)板，所述支護(hù)板設(shè)置于所述支護(hù)油缸的輸出端，所述支護(hù)板用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100擴(kuò)徑時帶動所述支護(hù)板伸出。

80.從而在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100擴(kuò)徑時，通過所述可伸縮撐靴111的伸出，能將將整機(jī)抬升及承擔(dān)主機(jī)的重力、掘進(jìn)反力。當(dāng)所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100以小盾構(gòu)掘進(jìn)時，所述可伸縮撐靴111全部縮回至小盾構(gòu)盾體外徑之內(nèi)，當(dāng)所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100切換至大盾構(gòu)掘進(jìn)時，所述可伸縮撐靴111出實(shí)現(xiàn)盾體擴(kuò)徑。所述可伸縮支護(hù)板112主要作用是在擴(kuò)徑時伸出支護(hù)圍巖，當(dāng)所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100以小盾構(gòu)掘進(jìn)時，所述可伸縮支護(hù)板112全部縮回至小盾構(gòu)盾體外徑之內(nèi)，當(dāng)所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100切換至大盾構(gòu)掘進(jìn)時，所述可伸縮支護(hù)板112伸出同撐靴一起實(shí)現(xiàn)盾體擴(kuò)徑。

81.優(yōu)選的，所述可變徑前盾11前端還安裝有擋渣環(huán)60。具體的，在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100擴(kuò)徑時，所述擋渣環(huán)60安裝與所述可變徑前盾11前端周圍，主要作用是防止土倉的渣土進(jìn)入盾體后部。

82.優(yōu)選的，所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100還包括傳力環(huán)裝置70，所述傳力環(huán)裝置70用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100擴(kuò)徑時，安裝于所述推進(jìn)裝置40，以傳遞推力?？梢岳斫獾氖牵隹勺儚蕉軜?gòu)機(jī)100變徑過后，安裝的所述管片200的尺寸同樣需要發(fā)生變化。而本實(shí)施例中提供的所述傳力環(huán)裝置70主要作用是解決由小直徑變大直徑時所述推進(jìn)裝置40與大直徑的所述管片200不同心傳遞推力的問題。具體的，所述傳力環(huán)裝置70可采用鋼結(jié)構(gòu)件，由分塊拼裝而成，方便了運(yùn)輸、安裝以及拆卸。

83.優(yōu)選的，所述傳力環(huán)裝置70中設(shè)置在有楔形塊管片拼裝油缸71，所述楔形塊管片拼裝油缸71用以輔助安裝管片。具體的，所述楔形塊管片拼裝油缸71藏于傳力環(huán)裝置70內(nèi)部，在安裝楔形塊管片時，可伸出用于輔助安裝管片。所述傳力環(huán)裝置70尾部還安裝有緩沖墊72，從而通過所述緩沖墊72可以緩沖管片的應(yīng)力，具體的所述緩沖墊72材質(zhì)可為尼龍/聚氨酯/橡膠。

84.請結(jié)合參閱圖6。優(yōu)選的，所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100還包括支護(hù)拼裝裝置80，所述支護(hù)拼裝裝置80設(shè)置于所述可變徑刀盤30上，且能隨所述可變徑刀盤30移動、旋轉(zhuǎn)，以在所述擴(kuò)挖刀裝置32形成的所述擴(kuò)挖空間中安裝支護(hù)400。從而通過所述支護(hù)拼裝裝置80在所述擴(kuò)挖空間中安裝所述支護(hù)400，可以進(jìn)一步加強(qiáng)土體穩(wěn)定性，防止后續(xù)過程發(fā)生坍塌等風(fēng)險(xiǎn)。并且，通過所述支護(hù)拼裝裝置80對所述支護(hù)400進(jìn)行安裝，也進(jìn)一步的提高了安裝效率。在本實(shí)施例中，所述支護(hù)400具體為鋼拱架支護(hù)，所述支護(hù)拼裝裝置80具備鋼拱架抓取、抬升、旋轉(zhuǎn)等功能。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，也可以采用錨網(wǎng)、噴混支護(hù)等形式。根據(jù)地層穩(wěn)定程度，選擇不同加強(qiáng)支護(hù)即可。

85.優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，所述管片拼裝系統(tǒng)50具有軸向大幅度移動和徑向大幅度

移動的拼裝能力，同時具備拼裝小直徑的所述管片200、大直徑的所述管片200、所述傳力環(huán)裝置70、所述尾盾12、所述大盾構(gòu)尾盾13的能力。

86.優(yōu)選的，所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100還包括出渣系統(tǒng)90，所述出渣系統(tǒng)90安裝于所述盾體10中，以向外輸送所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100掘進(jìn)過程中所挖出的土塊。其中，所述出渣系統(tǒng)90根據(jù)地層情況可選擇不同的出渣方式，如小盾構(gòu)狀態(tài)時可選用泥漿管道/螺旋輸送機(jī)出渣，大盾構(gòu)狀態(tài)時可選用泥漿管道出渣。

87.優(yōu)選的，所述可變徑刀盤30上還設(shè)置有冷凍管34，從而在地質(zhì)較差地層時，可將刀盤冷凍和周圍地層冷凍，滿足人員進(jìn)倉作業(yè)需求。

88.優(yōu)選的，所述尾盾12、所述大盾構(gòu)尾盾13均為模塊化拼裝而成，擴(kuò)徑時，可將所述尾盾12分塊拆解，將所述大盾構(gòu)尾盾13分塊拼裝；縮徑時，可將所述大盾構(gòu)尾盾13分塊拆解或直接留在地層，將所述尾盾12分塊拼裝。

89.同時，本實(shí)施例還提供了一種可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法，可適用于盾構(gòu)法或tbm法的施工方法，所述施工方法包括如下步驟：

90.采用所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100進(jìn)行掘進(jìn)。

91.所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100正常施工狀態(tài)時，通過所述可變徑刀盤30開挖土體，所述盾體10支護(hù)周圍土體，所述管片拼裝系統(tǒng)50拼裝所述管片200，所述推進(jìn)裝置40抵住所述管片200讓整個設(shè)備產(chǎn)生前進(jìn)動力。

92.請結(jié)合參閱圖3。擴(kuò)徑準(zhǔn)備：所述主驅(qū)動20沿軸向伸出，帶動所述刀盤本體31進(jìn)行軸向擴(kuò)挖。

93.具體的，當(dāng)掘進(jìn)至預(yù)設(shè)位置時，伸出所述主驅(qū)動20，通過所述刀盤本體31進(jìn)行軸向擴(kuò)挖，以騰出下一步操作擴(kuò)徑空間。

94.作為一種可選的方式，所述擴(kuò)徑準(zhǔn)備后若地質(zhì)較差時，可以將所述刀盤本體31及周圍土層冷凍或超前注漿加固，為后續(xù)作業(yè)提供穩(wěn)定安全空間。

95.請結(jié)合參閱圖4。刀盤擴(kuò)挖：所述主驅(qū)動20沿軸向回縮，所述擴(kuò)挖刀裝置32沿徑向延伸出所述刀盤本體31，所述主驅(qū)動20繼續(xù)驅(qū)動所述刀盤本體31旋轉(zhuǎn)，同時所述主驅(qū)動20繼續(xù)沿軸向伸出，帶動所述擴(kuò)挖刀裝置32對外圍土層進(jìn)行擴(kuò)挖，以形成擴(kuò)挖空間300。

96.具體的，當(dāng)所述主驅(qū)動20回縮后，可以先將所述主驅(qū)動20伸出，伸出一定長度后，所述擴(kuò)挖刀裝置32再開始伸出，同時所述刀盤本體31旋轉(zhuǎn)，對周圍土體進(jìn)行擴(kuò)挖。這樣更好的避免了各部件之間發(fā)生干涉。

97.作為一種可選的方式，若所述擴(kuò)挖刀裝置32的行程不足，可通過加延長桿的方式延長所述擴(kuò)挖刀裝置32的開挖半徑。

98.請結(jié)合參閱圖5。刀盤擴(kuò)徑：所述主驅(qū)動20沿軸向回縮，轉(zhuǎn)動所述刀盤本體31，將所述刀盤本體31上的輻條311轉(zhuǎn)動至最底部，并將輻條311頂出，在原所述刀盤本體31與輻條311之間安裝所述擴(kuò)徑組件33，重復(fù)此步驟，直至所有所述擴(kuò)徑組件33安裝完成。即當(dāng)一個所述擴(kuò)徑組件33安裝完畢后，再次轉(zhuǎn)動所述刀盤本體31，將所述刀盤本體31上的另外的輻條311轉(zhuǎn)動至最底部，從而繼續(xù)安裝下一個所述擴(kuò)徑組件33，直至所有所述擴(kuò)徑組件33安裝完成，以此完成對刀盤的擴(kuò)徑。

99.其中，在本步驟中，所述主驅(qū)動20沿軸向回縮只需略微縮回，使所述刀盤本體31正面脫離掌子面即可。

100.優(yōu)選的，所述刀盤擴(kuò)徑后還包括：

101.請結(jié)合參閱圖6。支護(hù)安裝：在所述擴(kuò)挖空間300中的土層壁體上安裝所述支護(hù)400。

102.具體的，在本步驟中先將所述主驅(qū)動20沿軸向全部伸出去，土倉內(nèi)留出安裝所述支護(hù)400的空間；所述支護(hù)400運(yùn)輸至土倉內(nèi)后，通過所述支護(hù)拼裝裝置80對所述支護(hù)400進(jìn)行拼裝，一直到擴(kuò)徑掘進(jìn)完成前，均需要拼裝所述支護(hù)400。從而通過此步驟能防止后續(xù)過程發(fā)生坍塌等風(fēng)險(xiǎn)。具體的，在本實(shí)施例中，所述支護(hù)400為鋼拱架支護(hù)。

103.優(yōu)選的，在所述支護(hù)安裝之前還包括：

104.土層加固：對所述擴(kuò)挖空間300中的土層壁體進(jìn)行冷凍加固或注漿加固。即當(dāng)?shù)貙虞^差時，可以先選擇采用冷凍法或注漿加固法將所述擴(kuò)挖空間300周圍的土層加固止水。

105.可以理解的是，當(dāng)土層穩(wěn)定時，則無需對土層進(jìn)行加固以及安裝支護(hù)。

106.優(yōu)選的，所述支護(hù)安裝后還包括：

107.請結(jié)合參閱圖7。擋渣環(huán)安裝：在所述可變徑前盾11前端安裝所述擋渣環(huán)60。

108.具體的，在本步驟中主機(jī)繼續(xù)推進(jìn)朝前掘進(jìn)(掘進(jìn)時只靠所述主驅(qū)動20伸出，推進(jìn)時整機(jī)空推，可減小主機(jī)掘進(jìn)所需推力)；直到所述盾體10前端留出安裝所述擋渣環(huán)60的空間，安裝所述擋渣環(huán)60，形成整環(huán)，防止土倉及前方渣土進(jìn)入所述盾體10后端。

109.請結(jié)合參閱圖8。盾體擴(kuò)徑：所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)，所述可變徑前盾11進(jìn)入所述擴(kuò)挖空間300處，對所述可變徑前盾11進(jìn)行擴(kuò)徑。

110.優(yōu)選的，在本步驟盾體擴(kuò)徑中，所述可變徑前盾11通過其內(nèi)部設(shè)置的可伸縮撐靴111以及可伸縮支護(hù)板112完成擴(kuò)徑。

111.具體的，當(dāng)掘進(jìn)至前端的所述可伸縮撐靴111有伸出空間時，將前端的所述可伸縮撐靴111伸出至所述盾體10所需擴(kuò)徑位置，同時將對應(yīng)的所述可伸縮支護(hù)板112伸出；繼續(xù)掘進(jìn)，重復(fù)上述過程，一直到所有的所述可伸縮撐靴111和所有的所述伸縮支護(hù)板112伸出，以此完成盾體的擴(kuò)徑。

112.請結(jié)合參閱圖9。尾盾更換、傳力環(huán)安裝：將所述尾盾12從所述可變徑前盾11上拆除，在所述可變徑前盾11上安裝所述大盾構(gòu)尾盾13，并在所述推進(jìn)裝置40處安裝傳力環(huán)裝置70，繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)。

113.具體的，當(dāng)所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100掘進(jìn)到滿足所述尾盾12拆除位置時，由于本實(shí)施例中，所述尾盾12屬于分塊式結(jié)構(gòu)，單塊拆除后，可通過所述管片拼裝系統(tǒng)50進(jìn)行抓取和伸縮旋轉(zhuǎn)，便于快速拆解，拆除后可運(yùn)輸至隧道后部。

114.而所述大盾構(gòu)尾盾13同樣屬于分塊式結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸進(jìn)洞到位后，可通過所述管片拼裝系統(tǒng)50進(jìn)行抓取和伸縮旋轉(zhuǎn)，在狹小空間內(nèi)快速完成所述大盾構(gòu)尾盾13拼裝。

115.而所述傳力環(huán)裝置70同樣屬于分塊式結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸進(jìn)洞到位后，可通過所述管片拼裝系統(tǒng)50進(jìn)行快速拼裝，類似于拼裝管片。

116.可以理解的是，在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100擴(kuò)徑后，需要采用更大直徑的所述管片200進(jìn)行安裝。優(yōu)選的，拼裝大直徑的所述管片200時，第一環(huán)可采用采用鋼管片，用于與小直徑的所述管片200相連。同理，拼裝小直徑的所述管片200時，最后一環(huán)也可采用鋼管片。通過將小直徑的鋼管片與大直徑的鋼管片固定，可以改善受力情況。具體的，大/小直徑的所述管片200之間可以采用轉(zhuǎn)換筋過度、加強(qiáng)。更優(yōu)的，在最后幾環(huán)小直徑的所述管片200外

側(cè)可注漿形成加固區(qū)，為大直徑的所述管片200提供良好的承載基礎(chǔ)。至此，所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100完成了刀盤、盾體、管片的轉(zhuǎn)換過程，整個擴(kuò)徑轉(zhuǎn)換完成，可以開始正常大盾構(gòu)掘進(jìn)模式。

117.為了實(shí)現(xiàn)所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100在洞內(nèi)縮徑，優(yōu)選的，所述尾盾更換、傳力環(huán)安裝之后還可包括：

118.請結(jié)合參閱圖10?？s徑準(zhǔn)備：所述主驅(qū)動20沿軸向伸出，帶動所述刀盤本體31進(jìn)行軸向擴(kuò)挖。

119.當(dāng)大盾構(gòu)掘進(jìn)至預(yù)設(shè)位置時，伸出所述主驅(qū)動20，通過所述刀盤本體31以及安裝于所述刀盤本體31上的所述擴(kuò)徑組件33進(jìn)行軸向擴(kuò)挖，以騰出下一步操作空間。

120.作為一種可選的方式，所述縮徑準(zhǔn)備后若地質(zhì)較差時，可以將所述刀盤本體31及周圍土體冷凍或超前注漿加固，為后續(xù)作業(yè)提供穩(wěn)定安全空間。

121.請結(jié)合參閱圖11。刀盤縮徑：所述主驅(qū)動20沿軸向回縮，轉(zhuǎn)動所述刀盤本體31，將所述刀盤本體31上的輻條311轉(zhuǎn)動至最頂部，將此處安裝的所述擴(kuò)徑組件33拆除，并將輻條311縮回，重復(fù)此步驟，直至所有所述擴(kuò)徑組件33拆除完成以及所有輻條311縮回完成。

122.即當(dāng)一個所述擴(kuò)徑組件33拆除完畢后，再次轉(zhuǎn)動所述刀盤本體31，將所述刀盤本體31上的另外的輻條311轉(zhuǎn)動至最頂部，從而繼續(xù)拆除下一個所述擴(kuò)徑組件33，直至所有所述擴(kuò)徑組件33拆除完成，以此完成對刀盤的縮徑。

123.其中，在本步驟中，所述主驅(qū)動20沿軸向回縮只需略微縮回，使所述刀盤本體31正面脫離掌子面即可

124.請結(jié)合參閱圖12。尾盾更換、傳力環(huán)拆除：將所述大盾構(gòu)尾盾13從所述可變徑前盾11上拆除，在所述可變徑前盾11上安裝所述尾盾12，并將所述傳力環(huán)裝置70拆除，繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)；

125.其中，將所述大盾構(gòu)尾盾13與所述可變徑前盾11間斷開后，所述大盾構(gòu)尾盾13直接留在土體里即可。所述盾尾12屬于分塊式結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸進(jìn)來后，可通過所述拼裝系統(tǒng)50進(jìn)行抓取和伸縮旋轉(zhuǎn)，在狹小空間內(nèi)快速完成所述尾盾12拼裝。而所述傳力環(huán)裝置70解體后可逐步運(yùn)輸出洞。

126.具體的，在本實(shí)施例中，所述尾盾更換、傳力環(huán)拆除還包括對所述擋渣環(huán)60的拆除，將所述擋渣環(huán)60拆除后留在土體里即可。

127.可以理解的是，在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100縮徑后，需要采用更小直徑的所述管片200進(jìn)行安裝。優(yōu)選的，拼裝小直徑的所述管片200時，第一環(huán)可采用采用鋼管片，用于與大直徑的所述管片200相連。同理，拼裝大直徑的所述管片200時，最后一環(huán)也可采用鋼管片。通過將小直徑的鋼管片與大直徑的鋼管片固定，可以改善受力情況。具體的，大/小直徑的所述管片200之間可以采用轉(zhuǎn)換筋過度、加強(qiáng)。更優(yōu)的，在最后幾環(huán)大直徑的所述管片200外側(cè)可注漿形成加固區(qū)，為小直徑的所述管片200提供良好的承載基礎(chǔ)。

128.請結(jié)合參閱圖13。盾體縮徑：對所述可變徑前盾11進(jìn)行縮徑，并在所述可變徑前盾11外圍填充渣土，繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)。

129.具體的，在本實(shí)施例中，所述可變徑前盾11的縮徑由所述可伸縮撐靴111、所述可伸縮支護(hù)板112回縮實(shí)現(xiàn)。在縮徑過程中，先將所有所述可伸縮支護(hù)板112回縮(若因?yàn)樵猎蚩s不回，可直接割除)；在所述盾體10周圍填充滿密實(shí)渣土，供后續(xù)承載主機(jī)重量；回縮

所有所述可伸縮撐靴111，完成縮徑，開始正常小盾構(gòu)掘進(jìn)模式。

130.請結(jié)合參閱圖14?？s小后的所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100繼續(xù)向前掘進(jìn)。

131.需要說明的是，所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100并不局限于先小變大、后大變小，也可先大變小、后小變大，均可以實(shí)現(xiàn)。

132.本實(shí)施例提供的所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100及可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法，能夠在隧道施工過程中，洞內(nèi)原位自由轉(zhuǎn)換成型隧道直徑大小，轉(zhuǎn)換過程多次、可逆，實(shí)現(xiàn)大幅度變徑，大大提升了工程的適應(yīng)性。實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，單臺盾構(gòu)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)掘進(jìn)多種不同尺寸規(guī)格的盾構(gòu)隧道，降低洞外轉(zhuǎn)換消耗的時間，減小不必要的盾構(gòu)機(jī)施工井的施作，最大程度發(fā)揮設(shè)備價值。同時無需設(shè)置工作井，即可完成轉(zhuǎn)換，節(jié)約成本和工期。

133.本實(shí)施例提供的所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100及可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法可適應(yīng)硬巖、復(fù)合地層、軟土等多種地層，若地層為單一軟土地層，可選擇直接采用伸縮超挖刀的形式進(jìn)行擴(kuò)徑和縮徑。

134.需要說明的是，所述可變徑刀盤30不一定是采用推出輻條之后在中間安裝所述擴(kuò)徑組件33的方式，也可采用直接在刀盤邊緣安裝邊塊刀的型式，如果變徑直徑小時，也可直接采用自動伸縮刀的型式，避免人員進(jìn)倉。

135.所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100出渣時可采用土壓/泥水模式，大盾構(gòu)優(yōu)先選擇泥水模式，也能選擇土壓模式；

136.所述盾體10變徑時，所述支護(hù)板不一定將圓形空間全部填充滿，當(dāng)擴(kuò)徑幅度較大時，可選擇人員進(jìn)去安裝未覆蓋區(qū)域空間，并加固。

137.并且當(dāng)在穩(wěn)定性較差的地層，不一定采用冷凍加固以及鋼拱架支護(hù)的方式，也可采用超前注漿加固/噴錨等其他加固方式；當(dāng)?shù)貙虞^好時，可選擇不加固地層以及不采用鋼拱架支護(hù)。

138.其中，需要說明的是，所述可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法不僅適用于盾構(gòu)機(jī)，而且能夠適用于tbm。也就是說，所述可變徑盾構(gòu)機(jī)100的變徑方式，不僅能適用于盾構(gòu)機(jī)變徑，而且還能適用于tbm變徑。采用與本發(fā)明構(gòu)思相同或相似的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)變徑，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

139.以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，在此應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進(jìn)，但這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種可變徑盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，包括盾體、主驅(qū)動、可變徑刀盤、推進(jìn)裝置、管片拼裝系統(tǒng)；所述盾體包括可變徑前盾及尾盾，所述尾盾連接于所述可變徑前盾尾端；所述主驅(qū)動設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以帶動所述可變徑刀盤旋轉(zhuǎn)；所述可變徑刀盤設(shè)置于所述主驅(qū)動上，并位于所述可變徑前盾前端，且所述主驅(qū)動能帶動所述可變徑刀盤沿軸向相對于所述盾體移動；所述推進(jìn)裝置設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以推動所述可變徑前盾移動；所述管片拼裝系統(tǒng)設(shè)置于所述可變徑前盾內(nèi)部，以拼裝管片；其中，所述可變徑刀盤包括刀盤本體、擴(kuò)挖刀裝置及擴(kuò)徑組件；所述刀盤本體與所述主驅(qū)動連接；所述擴(kuò)挖刀裝置設(shè)置于所述刀盤本體中，且所述擴(kuò)挖刀裝置能沿徑向延伸出所述刀盤本體，以在所述刀盤本體的帶動下開挖土層形成擴(kuò)挖空間；所述擴(kuò)徑組件中設(shè)置有刀具，所述擴(kuò)徑組件用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，安裝于所述刀盤本體上，以擴(kuò)充所述可變徑刀盤的開挖直徑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述可變徑前盾底部設(shè)置有可伸縮撐靴，所述可伸縮撐靴包括撐靴油缸及撐靴板，所述撐靴板設(shè)置于所述撐靴油缸的輸出端，所述撐靴油缸用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，帶動所述撐靴板伸出；所述可變徑前盾周側(cè)設(shè)置有可伸縮支護(hù)板，所述可伸縮支護(hù)板包括支護(hù)板油缸及支護(hù)板，所述支護(hù)板設(shè)置于所述支護(hù)板油缸的輸出端，所述支護(hù)板油缸用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，帶動所述支護(hù)板伸出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述可變徑前盾前端安裝有擋渣環(huán)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，還包括傳力環(huán)裝置；所述傳力環(huán)裝置用以在所述可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，安裝于所述推進(jìn)裝置，以傳遞推力。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述傳力環(huán)裝置中設(shè)置有楔形塊管片拼裝油缸，以輔助安裝管片；所述傳力環(huán)裝置尾部還安裝有緩沖墊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，還包括支護(hù)拼裝裝置；所述支護(hù)拼裝裝置設(shè)置于所述可變徑刀盤上，且能隨所述可變徑刀盤移動、旋轉(zhuǎn)，以在所述擴(kuò)挖刀裝置開挖形成的所述擴(kuò)挖空間中安裝支護(hù)。7.一種可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法，其特征在于，可適用于盾構(gòu)法或tbm法的施工方法，所述施工方法包括如下步驟：采用如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)；擴(kuò)徑準(zhǔn)備：所述主驅(qū)動沿軸向伸出，帶動所述刀盤本體進(jìn)行軸向擴(kuò)挖；刀盤擴(kuò)挖：所述主驅(qū)動沿軸向回縮，所述擴(kuò)挖刀裝置沿徑向延伸出所述刀盤本體，所述主驅(qū)動繼續(xù)驅(qū)動所述刀盤本體旋轉(zhuǎn)，同時所述主驅(qū)動繼續(xù)沿軸向伸出，帶動所述擴(kuò)挖刀裝置對外圍土層進(jìn)行擴(kuò)挖，以形成擴(kuò)挖空間；刀盤擴(kuò)徑：所述主驅(qū)動沿軸向回縮，轉(zhuǎn)動所述刀盤本體，將所述刀盤本體上的輻條轉(zhuǎn)動至最底部，并將輻條頂出，在原所述刀盤本體與輻條之間安裝所述擴(kuò)徑組件，重復(fù)此步驟，

直至所有所述擴(kuò)徑組件安裝完成；盾體擴(kuò)徑：所述可變徑盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)，所述可變徑前盾進(jìn)入所述擴(kuò)挖空間處，對所述可變徑前盾進(jìn)行擴(kuò)徑；尾盾更換、傳力環(huán)安裝：將所述尾盾從所述可變徑前盾上拆除，在所述可變徑前盾上安裝大盾構(gòu)尾盾，并在所述推進(jìn)裝置處安裝傳力環(huán)裝置，繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法，其特征在于，所述刀盤擴(kuò)徑與所述盾體擴(kuò)徑之間還包括：支護(hù)安裝：在所述擴(kuò)挖空間中的土層壁體上安裝支護(hù)；擋渣環(huán)安裝：在所述可變徑前盾前端安裝擋渣環(huán)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法，其特征在于，在所述支護(hù)安裝之前還包括：土層加固：對所述擴(kuò)挖空間中的土層壁體進(jìn)行冷凍加固或注漿加固。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法，其特征在于，所述盾體擴(kuò)徑中，所述可變徑前盾通過其內(nèi)部設(shè)置的可伸縮撐靴以及可伸縮支護(hù)板完成擴(kuò)徑。11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法，其特征在于，所述尾盾更換、傳力環(huán)安裝之后還包括：縮徑準(zhǔn)備：所述主驅(qū)動沿軸向伸出，帶動所述刀盤本體進(jìn)行軸向擴(kuò)挖；刀盤縮徑：所述主驅(qū)動沿軸向回縮，轉(zhuǎn)動所述刀盤本體，將所述刀盤本體上的輻條轉(zhuǎn)動至最頂部，將此處安裝的所述擴(kuò)徑組件拆除，并將輻條縮回，重復(fù)此步驟，直至所有所述擴(kuò)徑組件拆除完成以及所有輻條縮回完成；尾盾更換、傳力環(huán)拆除：將所述大盾構(gòu)尾盾從所述可變徑前盾上拆除，在所述可變徑前盾上安裝所述尾盾，并將所述傳力環(huán)裝置拆除，繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)；盾體縮徑：對所述可變徑前盾進(jìn)行縮徑，并在所述可變徑前盾外圍填充渣土，繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種可變徑盾構(gòu)機(jī)，其包括盾體、主驅(qū)動、可變徑刀盤、推進(jìn)裝置、管片拼裝系統(tǒng)；主驅(qū)動能帶動可變徑刀盤沿軸向相對于盾體移動；可變徑刀盤包括刀盤本體、擴(kuò)挖刀裝置及擴(kuò)徑組件；刀盤本體與主驅(qū)動連接；擴(kuò)挖刀裝置設(shè)置于刀盤本體中，且擴(kuò)挖刀裝置能沿徑向延伸出刀盤本體，以在刀盤本體的帶動下開挖土層形成擴(kuò)挖空間；擴(kuò)徑組件中設(shè)置有刀具，以在可變徑盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑時，安裝于刀盤本體上，以擴(kuò)充開挖直徑。同時，本發(fā)明還提供了一種可變徑盾構(gòu)機(jī)的施工方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的可變徑盾構(gòu)機(jī)及其施工方法在洞內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)變徑，可以縮短施工周期，讓變徑操作過程簡單便捷，并且不僅適用于盾構(gòu)機(jī)變徑，而且能夠適應(yīng)TBM變徑。TBM變徑。TBM變徑。

技術(shù)研發(fā)人員：丁建隆 劉智成 張成 徐加兵 程永亮 劉學(xué) 陳亮 王暉 麥宇豪 韓佳霖 劉健美 劉任豐 沙明元 周帥華 易詩軒

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵建華南建設(shè)有限公司 中國鐵建重工集團(tuán)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.12.12

技術(shù)公布日：2023/5/4