專利名稱：一種環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于基坑施工機(jī)械裝置及施工方法，具體涉及一種環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)國(guó)內(nèi)的隧道施工項(xiàng)目越來(lái)越多，特別是地鐵隧道的施工更是如 雨后春筍般的在各大中城市中展開(kāi)。在未固結(jié)地層和軟巖地層隧道施工中，傳統(tǒng)的礦山法一般使用管棚注漿的方法進(jìn)行對(duì)隧道的加固，但由于管棚之間有一定的間距，且由于注漿壓力一般達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使得注漿效果大打折扣，這樣傳統(tǒng)的礦山法施工就很難保證隧道開(kāi)挖時(shí)的安全性，。而在對(duì)地表沉降要求很嚴(yán)格的城市地下工程施工中，大多采用盾構(gòu)(TBM)法施工，但由于盾構(gòu)法施工的成本大，需要的配套設(shè)施要求也很高，在中短隧道施工時(shí)，就不能顯示其經(jīng)濟(jì)性；另外，在硬巖爆破施工中，如何降低因爆破引起的震動(dòng)徑向傳播，也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。所以我們迫切需要一種新的施工設(shè)備和方法來(lái)彌補(bǔ)這方面的不足。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種自動(dòng)化程度高，施工質(zhì)量好，成本低的環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型提供的環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備包括機(jī)座、主拱架、支護(hù)拱、鏈刀組件、注漿系統(tǒng)、刀鞘、混凝土噴射裝置、渣土回收裝置、軌道行走驅(qū)動(dòng)裝置；所述主拱架和軌道行走驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在所述機(jī)座上，機(jī)座上設(shè)有底部支撐，所述主拱架包括至少一個(gè)與隧道斷面輪廓相適應(yīng)的弧形拱架，弧形拱架上設(shè)有若干徑向支撐，所述刀鞘通過(guò)鉸鏈和第一伸縮機(jī)構(gòu)連接在移動(dòng)座上，通過(guò)移動(dòng)座與弧形拱架上的弧形軌道滑動(dòng)配合，移動(dòng)座上設(shè)有驅(qū)動(dòng)移動(dòng)座沿弧形拱架上的弧形軌道運(yùn)動(dòng)的刀鞘驅(qū)動(dòng)裝置；所述鏈刀組件通過(guò)鏈刀刀座與刀鞘上的縱向軌道配合，鏈刀刀座上設(shè)有驅(qū)動(dòng)鏈刀刀座沿刀鞘上的縱向軌道運(yùn)動(dòng)的鏈刀組件驅(qū)動(dòng)裝置；所述注漿系統(tǒng)設(shè)在鏈刀組件上，在注漿系統(tǒng)與鏈刀組件之間設(shè)有第二伸縮機(jī)構(gòu)，所述混凝土噴射裝置設(shè)在主拱架的后面，所述渣土回收裝置設(shè)在機(jī)座的后面，所述支護(hù)拱通過(guò)第三伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)置在弧形拱架前面。所述主拱架包括前后兩個(gè)弧形拱架。所述弧形拱架內(nèi)設(shè)有固定梁，固定梁上設(shè)有由橫軌和縱軌以及定位驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成的二維定位機(jī)構(gòu)，所述混凝土噴射裝置設(shè)在該二維定位機(jī)構(gòu)上。所述刀鞘驅(qū)動(dòng)裝置和鏈刀組件驅(qū)動(dòng)裝置采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型由于采用混凝土漿液與開(kāi)挖泥土的同步置換原理，清除開(kāi)挖泥土后立刻用混凝土漿液填補(bǔ)，避免了對(duì)頂部巖層的受力破壞，能有效降低地表沉降，實(shí)現(xiàn)精確開(kāi)挖，甚至零超挖，施工工藝簡(jiǎn)單，施工過(guò)程安全可靠和廣泛的適用性。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型中主拱架的示意圖。圖3是本實(shí)用新型中刀鞘與弧形拱架連接的示意圖。圖4是本實(shí)用新型中鏈刀組件的示意圖。圖5是鏈刀組件中鏈?zhǔn)角械逗玩溳喌氖疽鈭D。圖6本實(shí)用新型中鏈刀組件與刀鞘連接的示意圖。圖7是本實(shí)用新型中鏈刀刀座與刀鞘連接的示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖I-圖7，環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備包括機(jī)座25、主拱架、支護(hù)拱13、鏈刀組件I、注漿系統(tǒng)2、刀鞘4、混凝土噴射裝置8、渣土回收裝置9、軌道行走驅(qū)動(dòng)裝置10 ;所述主拱架和軌道行走驅(qū)動(dòng)裝置10設(shè)在所述機(jī)座26上，機(jī)座26上設(shè)有油缸底部支撐11，所述主拱架包括前后兩個(gè)與隧道斷面輪廓相適應(yīng)的弧形拱架6a、6b，弧形拱架6a、6b上設(shè)有所若干徑向油缸支撐7，弧形拱架6a、6b內(nèi)設(shè)有固定梁15 ;所述刀鞘4通過(guò)鉸鏈和第一伸縮機(jī)構(gòu)油缸17連接在移動(dòng)座5上，通過(guò)移動(dòng)座5與弧形拱架6a上的弧形導(dǎo)軌30滑動(dòng)配合，移動(dòng)座5上設(shè)有與弧形拱架6a上的弧形軌道30滑動(dòng)配合的刀鞘驅(qū)動(dòng)裝置；刀鞘驅(qū)動(dòng)裝置(參見(jiàn)圖3)，包括設(shè)在移動(dòng)座5上的馬達(dá)28及連接在馬達(dá)28上的小齒輪29，小齒輪29與設(shè)在弧形拱架6a上的弧形齒條31嚙合，移動(dòng)座5通過(guò)卡槽32卡在弧形拱架6a的弧形導(dǎo)軌30上，移動(dòng)座5上的馬達(dá)28通過(guò)驅(qū)動(dòng)小齒輪29在弧形齒條31上行走帶動(dòng)移動(dòng)座5在弧形拱架6a上做弧形運(yùn)動(dòng)；所述鏈刀組件I (參見(jiàn)圖4、圖5)，包括刀架26、設(shè)置在刀架26 —端的馬達(dá)23，馬達(dá)23通過(guò)鏈輪21驅(qū)動(dòng)設(shè)在刀架26上的鏈?zhǔn)角械?0 ;如圖6、圖7所示，鏈刀組件I通過(guò)鏈刀刀座3與刀鞘4上的縱向軌道36配合(參見(jiàn)圖6)，鏈刀刀座3固定在鏈刀組件I的刀架26上，鏈刀刀座3通過(guò)卡板16卡在刀鞘4上的縱向?qū)к?6上；與鏈刀組件I連接的鏈刀刀座3上設(shè)有與刀鞘4配合的鏈刀組件驅(qū)動(dòng)裝置，鏈刀組件驅(qū)動(dòng)裝置(參見(jiàn)圖7)包括設(shè)在刀座3上的馬達(dá)33及小齒輪34和設(shè)在刀鞘4上的齒條35，刀座3上的馬達(dá)33通過(guò)驅(qū)動(dòng)小齒輪34在齒條35上行走帶動(dòng)刀座3沿刀鞘4運(yùn)動(dòng)；所述注漿系統(tǒng)2 (參見(jiàn)圖4、6)設(shè)在鏈刀組件I的一側(cè)，注漿系統(tǒng)2上設(shè)有卡套24、擋板27和注漿管19，通過(guò)卡套24與鏈刀組件I刀架26上的滑軌22配合，用擋板27封堵開(kāi)挖的槽口，通過(guò)注漿管19與混凝土泵送系統(tǒng)連接，在注漿系統(tǒng)2與鏈刀組件I之間設(shè)有第二伸縮機(jī)構(gòu)油缸18 ;所述混凝土噴射裝置8 (參見(jiàn)圖2)通過(guò)二維定位機(jī)構(gòu)設(shè)在弧形拱架6a、6b內(nèi)的固定梁15上位于弧形拱架6b的后面，二維定位機(jī)構(gòu)由橫軌14a和縱軌14b以及定位驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成，其中橫軌14a設(shè)在固定梁15上，縱軌14b設(shè)在橫軌14a上，混凝土噴射裝置8設(shè)在縱軌14b上；定位驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)縱軌14b沿橫軌14a運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)混凝土噴射裝置8沿縱軌14b運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)；所述渣土回收裝置9為常規(guī)裝置設(shè)在機(jī)座26的后面；所述支護(hù)拱13通過(guò)第三伸縮機(jī)構(gòu)油缸12設(shè)置在弧形拱架6a前面。本實(shí)用新型設(shè)備的工作原理整機(jī)沿隧道內(nèi)的軌道行走，在隧道掌子面前就位，機(jī)座26上的油缸底部支撐11和弧形拱架6a徑向油缸支撐7伸出頂在掌子面和隧道壁上，對(duì)整機(jī)起穩(wěn)定支持作用；第三伸縮機(jī)構(gòu)油缸12將支護(hù)拱13推到掌子面上對(duì)掌子面起穩(wěn)定支持作用，然后鏈刀組件I的馬達(dá)23啟動(dòng)，帶動(dòng)鏈輪21水平轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)油缸17調(diào)整刀鞘4的上下位置，通過(guò)鏈刀組件驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)刀座3沿著刀鞘4上的縱向?qū)к?6滑動(dòng)，帶著鏈刀組件I緩慢向前伸出，并插入掌子面的土壤里面對(duì)土壤進(jìn)行切削，插入到預(yù)定的深度之后，通過(guò)刀鞘驅(qū)動(dòng)裝置使與刀鞘4連接的移動(dòng)座5沿著弧形拱架6a上的弧形軌道30運(yùn)動(dòng)，通過(guò)刀鞘4帶動(dòng)鏈刀組件I進(jìn)行環(huán)向切割，當(dāng)切割到預(yù)定位置時(shí)，注漿系統(tǒng)2通過(guò)油缸18的推動(dòng)進(jìn)入到鏈刀組件I挖出來(lái)的槽內(nèi)，注漿系統(tǒng)2上的擋板27將挖出的槽口封住，由注漿管19對(duì)挖出的槽進(jìn)行注漿工作，所注的混凝土含有添加劑能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)凝固成形，注漿后通過(guò)刀鞘4繼續(xù)沿著弧形拱架6a做環(huán)向運(yùn)動(dòng)使鏈刀組件I對(duì)土壤不斷切削，注漿系統(tǒng)2則不斷對(duì)切除的空間進(jìn)行填充；直到工作預(yù)定的范圍，到達(dá)終點(diǎn)位置后，鏈刀刀座3沿著刀鞘4上的縱向?qū)к?6往回移動(dòng)，帶動(dòng)鏈刀組件I從土壤中慢慢抽出；則此時(shí)在切割過(guò)的范圍已經(jīng)形成了一個(gè)混凝土的拱殼，在一定的凝固時(shí)間后就可以起到一個(gè)支護(hù)作用，可以在拱殼之下對(duì)隧道進(jìn)行了開(kāi)挖，開(kāi)挖過(guò)程中可將渣土等通過(guò)渣土回收裝置9輸送出去；挖完之后，底部油缸支撐11收起來(lái)，啟動(dòng)支撐行走驅(qū)動(dòng)裝置10使得整機(jī)在軌道上移動(dòng)到預(yù)定 位置，然后繼續(xù)之前的動(dòng)作進(jìn)行下一環(huán)的工作，在此工作期間啟動(dòng)混凝土噴射裝置8通過(guò)二維定位機(jī)構(gòu)可做前后左右運(yùn)動(dòng)，對(duì)前面的拱開(kāi)始混凝土噴射進(jìn)行隧道的二次襯砌。
權(quán)利要求1.一種環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備，其特征是包括機(jī)座、主拱架、支護(hù)拱、鏈刀組件、注漿系統(tǒng)、刀鞘、混凝土噴射裝置、渣土回收裝置、軌道行走驅(qū)動(dòng)裝置；所述主拱架和軌道行走驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在所述機(jī)座上，機(jī)座上設(shè)有底部支撐，所述主拱架包括至少一個(gè)與隧道斷面輪廓相適應(yīng)的弧形拱架，弧形拱架上設(shè)有若干徑向支撐，所述刀鞘通過(guò)鉸鏈和第一伸縮機(jī)構(gòu)連接在移動(dòng)座上，通過(guò)移動(dòng)座與弧形拱架上的弧形軌道滑動(dòng)配合，移動(dòng)座上設(shè)有驅(qū)動(dòng)移動(dòng)座沿弧形拱架上的弧形軌道運(yùn)動(dòng)的刀鞘驅(qū)動(dòng)裝置；所述鏈刀組件通過(guò)鏈刀刀座與刀鞘上的縱向軌道配合，鏈刀刀座上設(shè)有驅(qū)動(dòng)鏈刀刀座沿刀鞘上的縱向軌道運(yùn)動(dòng)的鏈刀組件驅(qū)動(dòng)裝置；所述注漿系統(tǒng)設(shè)在鏈刀組件上，在注漿系統(tǒng)與鏈刀組件之間設(shè)有第二伸縮機(jī)構(gòu)，所述混凝土噴射裝置設(shè)在主拱架的后面，所述渣土回收裝置設(shè)在機(jī)座的后面，所述支護(hù)拱通過(guò)第三伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)置在弧形拱架前面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備，其特征是所述主拱架包括前后兩個(gè)弧形拱架。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備，其特征是所述弧形拱架內(nèi)設(shè)有固定梁，固定梁上設(shè)有由橫軌和縱軌以及定位驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成的二維定位機(jī) 構(gòu)，所述混凝土噴射裝置設(shè)在該二維定位機(jī)構(gòu)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備，其特征是所述刀鞘驅(qū)動(dòng)裝置和鏈刀組件驅(qū)動(dòng)裝置采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種環(huán)形切削成拱預(yù)支護(hù)隧道施工成套設(shè)備，包括機(jī)座，機(jī)座上設(shè)有主拱架、軌道行走驅(qū)動(dòng)裝置和底部支撐，主拱架包括至少一個(gè)與隧道斷面輪廓相適應(yīng)的帶若干徑向支撐的弧形拱架，刀鞘通過(guò)移動(dòng)座與弧形拱架上的弧形軌道滑動(dòng)配合，鏈刀組件通過(guò)鏈刀刀座與刀鞘上的縱向軌道配合，所述注漿系統(tǒng)設(shè)在鏈刀組件上，在注漿系統(tǒng)與鏈刀組件之間設(shè)有第二伸縮機(jī)構(gòu)，所述混凝土噴射裝置設(shè)在主拱架的后面，所述渣土回收裝置設(shè)在機(jī)座的后面，所述支護(hù)拱通過(guò)第三伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)置在弧形拱架前面。本實(shí)用新型具有降低地表沉降，實(shí)現(xiàn)精確開(kāi)挖，甚至零超挖，施工工藝簡(jiǎn)單，施工過(guò)程安全可靠和廣泛的適用性。
文檔編號(hào)E21D11/10GK202500575SQ20122009831
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者楊玉山, 牛志瑋, 王守慧, 田澤宇, 鄒海炎, 鄭大橋 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司