本发明涉及工程机械设备技术领域，特别涉及一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机。
背景技术：
盾构机以其自动化程度高、施工安全度高、施工进度快、污染小、成本低等优势得到广泛应用。随着盾构技术的发展，盾构隧道向着尺寸大、异形端面等复杂断面发展，因此对盾构机的适应性提出了更高的要求。
目前超大异形断面隧道的施工方法主要有钻爆法、台阶法、盾构法、箱涵法、管幕法等。
钻爆法、台阶法等非全断面开挖方法，由于施工过程复杂，导致工序时间过长、围岩长期暴露，沉降难控制，且爆破开挖时对围岩影响大、施工周期长、安全风险大。
箱涵法需要在现场先期制作一个与隧道断面一样大的钢筋混凝土箱涵，再用油缸将箱涵顶入土体，由于受到场地的限制，且箱涵顶进时外壁与土体之间摩擦力巨大，所以箱涵顶进的长度受到限制。
管幕法施工时，现在土体内通过顶管法顶入多根钢管，钢管之间相互连接，用锁扣锁住，并在锁扣处灌浆，从而形成地下管幕，一般施工长度也有限，且工艺复杂效率较低。
因此，如何提供一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种异形全断面掘进机，能够适应于硬岩地层异形断面施工，且结构简单、工作效率高。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机，包括：
插刀板，用于顶紧开挖面；
主机机架，所述插刀板设置在所述主机机架的外周，所述主机机架内分割有多个窗格；
钻劈模块，各所述窗格内均设置一个所述钻劈模块，所述窗格内设有用于控制所述钻劈模块伸缩的主机伸缩模块；
出渣系统，用于将所述钻劈模块劈裂下的岩块输送出去；
喷锚支护系统，用于对挖完后的隧道面进行支护。
优选地，所述钻劈模块包括钻孔装置和劈裂棒，所述钻孔装置用于以预设角度在开挖面打孔，所述劈裂棒用于伸入所述钻孔装置打的孔中并将岩块胀裂。
优选地，所述主机伸缩模块上朝向开挖面的一侧设有竖向滑轨，所述钻劈模块通过横向滑轨连接在安装座上，所述安装座滑动连接在所述竖向滑轨上。
优选地，所述出渣系统包括主机出渣模块和洞内连续出渣模块，所述主机出渣模块用于将所述钻劈模块劈裂下的岩块输送至所述洞内连续出渣模块。
优选地，所述主机出渣模块包括接渣板、主机窗格运输装置和横向运渣通道以及斜坡通道，所述钻劈模块劈裂下的岩块由接渣板滑落至所述主机窗格运输装置，所述主机窗格运输装置将岩块输送至横向运渣通道，所述横向运渣通道再将岩块输送至所述斜坡通道，最后落入所述洞内连续出渣模块。
优选地，还包括撑紧机构，所述撑紧机构用于撑紧洞壁，所述撑紧机构上的推进油缸用于将所述主机机架向前推进。
优选地，还包括后配套模块，所述喷锚支护系统包括锚杆钻机和钢拱架拼装机以及喷射混凝土设备，所述锚杆钻机和所述钢拱架拼装机安装在所述撑紧机构上，所述喷射混凝土设备安装在后配套模块上。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明所提供的一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机，包括：插刀板、主机机架、钻劈模块、出渣系统和喷锚支护系统，其中插刀板设置在主机机架的外周，主机机架内分割有多个窗格，各窗格内均设置一个钻劈模块，窗格内设有用于控制钻劈模块伸缩的主机伸缩模块，该窗格式钻劈模块具备结构简单、安全高效的优势，通过采用各个窗格中的钻劈模块能够多单元同时切削，工作效率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机的主视结构示意图；
图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机的侧视结构示意图；
图3为本发明一种具体实施方式所提供的一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机的工作流程示意图。
附图标记如下：
1为钻劈模块，2为主机机架，3为插刀板，4为撑紧机构，5为钢拱架拼装机，6为锚杆钻机，7为喷射混凝土设备，8为后配套模块，21为接渣板，22为主机窗格运输装置，23为横向运渣通道，24为斜坡通道，25为洞内连续出渣设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1和图2，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机的主视结构示意图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机的侧视结构示意图。
本发明实施例所提供的一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机，包括：插刀板3、主机机架2、钻劈模块1、出渣系统和喷锚支护系统，其中插刀板3设置在主机机架2的外周，主机机架2断面形状和隧道断面一致，主机机架2内分割有多个窗格，各窗格内均设置一个钻劈模块1，窗格内设有用于控制钻劈模块1伸缩的主机伸缩模块，主机伸缩模块上朝向开挖面的一侧设有竖向滑轨，钻劈模块1通过横向滑轨连接在安装座上，安装座滑动连接在竖向滑轨上，通过主机伸缩模块的伸缩、横向滑轨和竖向滑轨，可使钻劈模块1满足上下前后左右六个自由度的运动，进而保证钻劈模块1的工作范围，该窗格式钻劈模块1具备结构简单、安全高效的优势，具体地钻劈模块1包括钻孔装置和劈裂棒，钻孔装置用于以预设角度在开挖面打孔，劈裂棒用于伸入钻孔装置打的孔中并将岩块胀裂，通过采用各个窗格中的钻劈模块1能够多单元同时切削，工作效率较高；具体地出渣系统包括主机出渣模块和洞内连续出渣模块，主机出渣模块用于将钻劈模块1劈裂下的岩块输送至洞内连续出渣模块，洞内连续出渣设备可优选大坡度连续皮带机或波纹挡边皮带机，其中，主机出渣模块包括接渣板21、主机窗格运输装置22和横向运渣通道23以及斜坡通道24，主机窗格运输装置22优选皮带机、刮渣机、链板输送机；另外，主机机架2上还固定有撑紧机构4，此外，还包括后配套模块8，喷锚支护系统包括锚杆钻机6和钢拱架拼装机5以及喷射混凝土设备7，锚杆钻机6和钢拱架拼装机5安装在撑紧机构4上，喷射混凝土设备7安装在后配套模块8上，后配套模块8还可搭载电气。液压设备。
请参考图3，图3为本发明一种具体实施方式所提供的一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机的工作流程示意图。该掘进机在具体工作时的施工方法包括以下步骤：
步骤一：插刀板超前支护，顶部插刀板3伸出，顶紧开挖面，起到超前支护的作用，防止开挖时，开挖面顶部石块受扰动，发生塌落砸坏钻劈模块1。
步骤二：钻劈模块开挖，根据主机机架2横向平台的层数，为使钻劈过程工作面形成临空面，整个断面可同步开挖，将工作面设计为阶梯状，即最上层钻劈模块1伸出距离最长，钻劈模块1的伸出距离自上而下依次递减。对于单个窗格内的钻劈模块1，在待开挖岩块边缘通过钻孔设备钻孔后，将劈裂棒放入钻好的孔中进行劈裂，由于岩块的输送能力有限，一个窗格要经过一组钻劈模块1顺次开挖，在完成窗格第一块岩块开挖劈裂后，钻劈模块1横移，然后开挖第二块岩块，在窗格上部岩块开挖完之后，钻劈模块1下移继续开挖工作。
步骤三：岩块运输，钻劈模块1将岩块劈裂下来之后落入出渣系统，通过出渣系统将岩块输送出去，具体地钻劈模块1劈裂下的岩块由接渣板21滑落至主机窗格运输装置22，主机窗格运输装置22将岩块输送至横向运渣通道23，横向运渣通道23再将岩块输送至斜坡通道24，最后落入洞内连续出渣模块25。
步骤四：主机换步，撑紧机构4撑紧洞壁，撑紧机构4上的推进油缸将主机机架2向前推进，推进一段距离后，撑紧机构4回缩，推进油缸回缩完成步进；
步骤五：初衬，锚杆钻机6打锚杆，通过钢拱架拼装机5将钢拱架连接在锚杆上，再通过喷射混凝土设备7在隧道面上喷射混凝土，完成初衬。
步骤六：重复步骤一至步骤五，直至隧道完全贯通。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
1.一种可用于硬岩地层的异形全断面掘进机，其特征在于，包括：
插刀板，用于顶紧开挖面；
主机机架，所述插刀板设置在所述主机机架的外周，所述主机机架内分割有多个窗格；
钻劈模块，各所述窗格内均设置一个所述钻劈模块，所述窗格内设有用于控制所述钻劈模块伸缩的主机伸缩模块；
出渣系统，用于将所述钻劈模块劈裂下的岩块输送出去；
喷锚支护系统，用于对挖完后的隧道面进行支护。
2.根据权利要求1所述的异形全断面掘进机，其特征在于，所述钻劈模块包括钻孔装置和劈裂棒，所述钻孔装置用于以预设角度在开挖面打孔，所述劈裂棒用于伸入所述钻孔装置打的孔中并将岩块胀裂。
3.根据权利要求1所述的异形全断面掘进机，其特征在于，所述主机伸缩模块上朝向开挖面的一侧设有竖向滑轨，所述钻劈模块通过横向滑轨连接在安装座上，所述安装座滑动连接在所述竖向滑轨上。
4.根据权利要求1所述的异形全断面掘进机，其特征在于，所述出渣系统包括主机出渣模块和洞内连续出渣模块，所述主机出渣模块用于将所述钻劈模块劈裂下的岩块输送至所述洞内连续出渣模块。
5.根据权利要求4所述的异形全断面掘进机，其特征在于，所述主机出渣模块包括接渣板、主机窗格运输装置和横向运渣通道以及斜坡通道，所述钻劈模块劈裂下的岩块由接渣板滑落至所述主机窗格运输装置，所述主机窗格运输装置将岩块输送至横向运渣通道，所述横向运渣通道再将岩块输送至所述斜坡通道，最后落入所述洞内连续出渣模块。
6.根据权利要求1至5任一项所述的异形全断面掘进机，其特征在于，还包括撑紧机构，所述撑紧机构用于撑紧洞壁，所述撑紧机构上的推进油缸用于将所述主机机架向前推进。
7.根据权利要求6所述的异形全断面掘进机，其特征在于，还包括后配套模块，所述喷锚支护系统包括锚杆钻机和钢拱架拼装机以及喷射混凝土设备，所述锚杆钻机和所述钢拱架拼装机安装在所述撑紧机构上，所述喷射混凝土设备安装在后配套模块上。
技术总结