CN106437741A - 一种新奥法隧道掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新奥法隧道掘进机，解决了现有技术中设备不足的问题。实现新奥法隧道施工机械化、集成化、工厂化，提高施工速度，改善施工环境，降低工人劳动强度，提高施工安全性。本发明包括主结构、开挖装置、支护系统、出渣系统、行走系统、导向系统、控制系统、液压系统、通风除尘系统、仰拱浇筑系统和辅助施工系统。本发明是一种全新的新奥法隧道施工设备，采用机械开挖，将开挖、出渣、支护、仰拱施工有机的结合，实现隧道施工的机械化，设备设计简单，施工效率高，安全性好，非常适用于大型软岩隧道的施工。

Description

一种新奥法隧道掘进机

技术领域

本发明属于隧道施工机械，主要用于隧道的开挖、修建工程，特别是指一种新奥法隧道掘进机。

背景技术

目前隧道施工主要有两种技术，一种是隧道掘进机技术，一种是新奥法隧道施工技术，目前隧道掘进机技术主要用于圆形、硬岩、长大隧道施工，技术成熟，已经基本达到工厂化施工要求，但针对新奥法隧道施工技术的施工设备目前主要有凿岩台车、湿喷机、钢拱架安装机、防水板铺设机等多种机械，主要采用钻爆法施工，目前仍没有一套或一种机械化、集成化的大型施工设备可用于新奥法隧道施工的机械设备，限制了新奥法隧道施工的发展。

发明内容

本发明提出一种新奥法隧道掘进机，解决了现有技术中设备不足的问题。实现新奥法隧道施工机械化、集成化、工厂化，提高施工速度，改善施工环境，降低工人劳动强度，提高施工安全性。

本发明的技术方案是这样实现的：一种新奥法隧道掘进机，包括主结构、开挖装置、支护系统、出渣系统、行走系统、导向系统、控制系统、液压系统、通风除尘系统、仰拱浇筑系统和辅助施工系统；其中主结构为门架式结构，安装在行走系统上部，开挖装置安装在主结构前部，支护系统安装在主结构周边，出渣系统安装在主结构前部，行走系统安装在主结构下部，导向系统一部分安装在主结构后部、一部分安装在隧道洞壁上，控制系统安装在主结构内部的中心设备平台上，液压系统安装在主结构的尾部设备平台上，通风除尘系统安装在尾部设备平台下部，仰拱浇筑系统安装在尾部设备平台后方下部。

所述主结构为门架结构，包括前门架、后门架、底梁、底部平台、前部移动平台、门架连接梁、中心设备平台和尾部设备平台，其中前门架安装有开挖装置导轨，底梁安装有前部移动平台导轨，前门架、后门架分别安装在底梁的两端，底部平台安装在底梁的上部，位于前门架和后门架之间，前部移动平台安装在底梁导轨上，门架连接梁安装在前门架和后门架之间，中心设备平台安装在后门架、门架连接梁形成的空间内部，尾部设备平台安装在后门架后部。

所述开挖装置包括至少一个悬臂掘进机或挖掘机械手。

所述开挖装置包括悬臂掘进机、滑移架、仰俯缸、滑移马达、挖掘机械手、回转台和回转马达，其中滑移架安装在主结构前门架上，悬臂掘进机安装在滑移架上，仰俯缸一端连接滑移架，一端连接悬臂掘进机，滑移马达安装在滑移架上，挖掘机械手、回转马达安装在回转台上。

所述支护系统包括物料吊机、物料小车、转运小车、立拱机械手、喷浆机械手和操作平台，其中物料吊机位于支护系统后部，安装在尾部设备平台后部中间，物料小车位于在物料吊机后部，安装在尾部设备平台上部的物料吊机导轨上，物料小车位于转运小车前部，转运小车安装在操作平台上部的转运小车导轨上，立拱机械手安装在操作平台前端，喷浆机械手安装在操作平台前部。

所述操作平台为分体式平台，包括上部平台、左侧平台和右侧平台，上部平台、左侧平台和右侧平台共同安装在设备主结构上，上部平台安装在主结构的上部、左侧平台安装在主结构的左侧、右侧平台安装在主结构的右侧。

所述出渣装置包括清底插板、挖掘机械手和斗式出渣机，其中清底插板安装在主支腿前部，挖掘机械手安装在斗式出渣机两侧，挖掘机械手同斗式出渣机共同安装在前部移动平台上。

所述行走系统包括主支腿、推进缸和换步支腿，其中主支腿分前后两个，安装在底梁的下方前后两处，换步支腿分前后两对，安装在底梁下方，推进缸一端安装在主支腿上，一端安装在换步支腿上。

所述仰拱浇筑系统包括仰拱栈桥和仰拱模板；其中仰拱栈桥一端连接在设备行走系统上，另一端搭接在已浇筑完成的仰拱上，仰拱模板安装在仰拱栈桥下部。

本发明提出了适用于新奥法隧道施工机械的新型隧道掘进机，将新奥法施工的开挖、出渣及支护施工设备合理集成，使新型设备具备分台阶施工、全断面施工多种工作模式，同时可实现开挖、出渣、支护平行作业，大大提高施工速度，同时设备采用机械化施工，大大降低工人的劳动强度，同时减少人工数量，操作人员可在设备的保护下施工，提高施工完全性。

本发明采用机械开挖减少了爆破对地层的扰动，同时可有效的控制超、欠挖施工，提高施工精度，有效节约施工成本，非爆破施工可允许开挖、出渣及支护平行作业，设备合理的结构布局允许隧道三大施工工序平行作业，在开挖的同时可进行出渣、立拱、喷浆等施工，设备行走系统具备设备推进、调向功能，设备推进同时可对仰拱进行清理，以便进行后续的仰拱施工。本发明将实现仰拱同时开挖，并且在设备后部配置有仰拱栈桥、仰拱模板，以便进行仰拱施工，且不影响前部施工。本发明是一种全新的新奥法隧道施工设备，采用机械开挖，将开挖、出渣、支护、仰拱施工有机的结合，实现隧道施工的机械化，设备设计简单，施工效率高，安全性好，非常适用于大型软岩隧道的施工。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的前部断面示意图。

图3为本发明的后部断面示意图。

图4为本发明的主结构示意图。

图5为图4的侧视图。

图6为本发明的开挖装置示意图。

图7为本发明的支护系统示意图。

图8为图7的侧视图。

图9为本发明的出渣装置示意图。

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付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。

如图1~9所示，本发明提出一种新奥法隧道掘进机，包括主结构1、开挖装置2、支护系统3、出渣系统4、行走系统5、导向系统、控制系统6、液压系统7、通风除尘系统8、仰拱浇筑系统9和辅助施工系统10；其中主结构1为门架式结构，安装在行走系统5上部，开挖装置2安装在主结构1前部，支护系统3安装在主结构1周边，出渣系统4安装在主结构1前部，行走系统5安装在主结构1下部，导向系统一部分安装在主结构1后部、一部分安装在隧道洞壁上，控制系统6安装在主结构1内部的中心设备平台107上，液压系统7安装在主结构1的尾部设备平台108，通风除尘8系统安装在尾部设备平台108下部，仰拱浇筑系统9安装在尾部设备平台108后方下部，辅助施工系统10主要为辅助吊机、工具。主结构1为掘进机的主构件，用于安装、连接其他系统、结构，开挖装置2进行隧道开挖，出渣装置4将开挖后产生的渣土输送出隧道，支护系统3进行隧道的初期支护，行走系统5进行设备的前后、左右、上下移动，控制设备姿态，控制系统6完成设备的供电、信号处理、设备操作等，通风除尘系统8则进行设备施工中粉尘的控制，仰拱浇筑系统9在隧道开挖的同时进行仰拱施工，同时提供施工车辆的行走通道，辅助施工系统10为设备提供照明、报警、物料转运、设备维修等。

所述主结构1为门架结构，包括前门架101、后门架102、底梁103、底部平台104、前部移动平台105、门架连接梁106、中心设备平台107和尾部设备平台108，其中前门架101安装有开挖装置导轨，底梁103安装有前部移动平台导轨，前门架101、后门架102分别安装在底梁103的两端，底部平台104安装在底梁103的上部，位于前门架101和后门架102之间，前部移动平台105安装在底梁103导轨上，整体可伸入底部平台104下方，门架连接梁106安装在前门架101和后门架102之间，中心设备平台107安装在后门架102、门架连接梁106形成的空间内部，尾部设备平台108安装在后门架102后部。前门架101、后门架102、底梁103及门架连接梁106共同构成掘进机的主体，为其他设备的安装基础，底部平台104为人员、设备等放置、行走平台，前部移动平台105用于安装挖掘机械手205、斗式出渣装置提供安装基础，同时前部移动平台105可前后移动，实现不同的开挖、出渣功能，中心设备平台107为设备电气、控制、操作平台，提供设备安装、人员操作空间，尾部设备平台108主要用于安装动力站、变压器、空压机等施工设备，主结构1为整机提供设备骨架。

所述开挖装置2包括至少一个悬臂掘进机201或挖掘机械手205。利用多个悬臂掘进机201或挖掘机械手205完成隧道全断面施工及集渣、清渣施工。

所述开挖装置2包括悬臂掘进机201、滑移架202、仰俯缸203、滑移马达204、挖掘机械手205、回转台206和回转马达207，其中滑移架202安装在主结构前门架101上，悬臂掘进机201安装在滑移架202上，仰俯缸203一端连接滑移架202，一端连接悬臂掘进机201，滑移马达204安装在滑移架202上，挖掘机械手205、回转马达207安装在回转台206上。滑移马达204带动滑移架202、悬臂掘进机201、仰俯缸203进行滑移，以完成不同位置的施工，仰俯缸203则控制悬臂掘进机201做仰俯运动，扩大悬臂掘进机201的工作范围，挖掘机械手205则由回转马达207驱动回转台206，带动挖掘机械手205转动，进行隧道施工。

所述支护系统3包括物料吊机301、物料小车302、转运小车303、立拱机械手304、喷浆机械手305和操作平台306，其中物料吊机301位于支护系统3后部，安装在尾部设备平台108后部中间，物料小车302位于在物料吊机301后部，安装在尾部设备平台108上部的物料吊机导轨上，物料小车302位于转运小车303前部，转运小车303安装在操作平台306上部的转运小车导轨上，立拱机械手304安装在操作平台306前端，喷浆机械手305安装在操作平台306前部。物料吊机301将运入隧道内的物料吊起转运至物料小车302上，通过物料小车302转运至转运小车303，通过转运小车303最终将物料运送到施工位置，立拱机械手304用于辅助立拱，将钢拱架顶起，固定在合适的位置，之后由人工完成安装工作，喷浆机械手305用于喷射混凝土，形成初期支护，操作平台306是支护施工人员、设备的施工平台，同时也是锚杆施工的操作平台。

所述操作平台306为分体式平台，包括上部平台306-1、左侧平台306-2和右侧平台306-3，上部平台306-1、左侧平台306-2和右侧平台306-3共同安装在主结构1上，上部平台306-1安装在主结构1的上部、左侧平台306-2安装在主结构1的左侧、右侧平台306-3安装在主结构1的右侧。操作平台306主要为支护施工提供操作位置、空间，上部及左右两侧平台分别可独立运动，以满足不同的支护需求。

所述出渣装置4包括清底插板401、挖掘机械手205和斗式出渣机402，其中清底插板401安装在主支腿501前部，挖掘机械手205安装在斗式出渣机402两侧，挖掘机械手205和斗式出渣机402共同安装在前部移动平台105上。清渣插板401主要用于底部清渣，挖掘机械手205主要用于开挖及集渣、清渣，斗式出渣机402用于将开挖后的渣土运送至设备后部，将渣土装入渣车或长距离皮带机。

所述行走系统5包括主支腿501、推进缸502和换步支腿503，其中主支腿501分前后两对，安装在底梁103的下方前后两处，换步支腿503分前后两对，安装在底梁103下方，推进缸502一端安装在主支腿501上，一端安装在换步支腿503上。主支腿501用于为设备工作时承受设备重量，提供设备支撑，换步支腿503主要用于设备换步时提供设备临时支撑，或设备工作时提供辅助支撑，推进缸502用于推动设备前后移动。

所述仰拱浇筑系统9包括仰拱栈桥901和仰拱模板902；其中仰拱栈桥901一端连接在行走系统5上，另一端搭接在已浇筑完成的仰拱上，仰拱模板902安装在仰拱栈桥下部。仰拱浇筑系统9主要用于隧道仰拱浇筑，其中仰拱栈桥901为浇筑系统主结构，为行走车辆、人员提供通道，提供仰拱模板902的安装基础，并连接主结构1，仰拱模板902主要用于仰拱的浇筑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新奥法隧道掘进机，其特征是：包括主结构、开挖装置、支护系统、出渣系统、行走系统、导向系统、控制系统、液压系统、通风除尘系统、仰拱浇筑系统和辅助施工系统；其中主结构为门架式结构，安装在行走系统上部，开挖装置安装在主结构前部，支护系统安装在主结构周边，出渣系统安装在主结构前部，行走系统安装在主结构下部，导向系统一部分安装在主结构后部、一部分安装在隧道洞壁上，控制系统安装在主结构内部的中心设备平台上，液压系统安装在主结构的尾部设备平台上，通风除尘系统安装在尾部设备平台下部，仰拱浇筑系统安装在尾部设备平台后方下部。

2.根据权利要求1所述一种新奥法隧道掘进机，其特征是：所述主结构为门架结构，包括前门架、后门架、底梁、底部平台、前部移动平台、门架连接梁、中心设备平台和尾部设备平台，其中前门架安装有开挖装置导轨，底梁安装有前部移动平台导轨，前门架、后门架分别安装在底梁的两端，底部平台安装在底梁的上部，位于前门架和后门架之间，前部移动平台安装在底梁导轨上，门架连接梁安装在前门架和后门架之间，中心设备平台安装在后门架、门架连接梁形成的空间内部，尾部设备平台安装在后门架后部。

3.根据权利要求1所述一种新奥法隧道掘进机，其特征是：所述开挖装置包括至少一个悬臂掘进机或挖掘机械手。

4.根据权利要求3所述一种新奥法隧道掘进机，其特征是：所述开挖装置包括悬臂掘进机、滑移架、仰俯缸、滑移马达、挖掘机械手、回转台和回转马达，其中滑移架安装在主结构前门架上，悬臂掘进机安装在滑移架上，仰俯缸一端连接滑移架，一端连接悬臂掘进机，滑移马达安装在滑移架上，挖掘机械手、回转马达安装在回转台上。

5.根据权利要求1所述一种新奥法隧道掘进机，其特征是：所述支护系统包括物料吊机、物料小车、转运小车、立拱机械手、喷浆机械手和操作平台，其中物料吊机位于支护系统后部，安装在尾部设备平台后部中间，物料小车位于在物料吊机后部，安装在尾部设备平台上部的物料吊机导轨上，物料小车位于转运小车前部，转运小车安装在操作平台上部的转运小车导轨上，立拱机械手安装在操作平台前端，喷浆机械手安装在操作平台前部。

6.根据权利要求5所述一种新奥法隧道掘进机，其特征是：所述操作平台为分体式平台，包括上部平台、左侧平台和右侧平台，上部平台、左侧平台和右侧平台共同安装在设备主结构上，上部平台安装在主结构的上部、左侧平台安装在主结构的左侧、右侧平台安装在主结构的右侧。

7.根据权利要求1所述一种新奥法隧道掘进机，其特征是：所述出渣装置包括清底插板、挖掘机械手和斗式出渣机，其中清底插板安装在主支腿前部，挖掘机械手安装在斗式出渣机两侧，挖掘机械手同斗式出渣机共同安装在前部移动平台上。

8.根据权利要求1所述一种新奥法隧道掘进机，其特征是：所述行走系统包括主支腿、推进缸和换步支腿，其中主支腿分前后两个，安装在底梁的下方前后两处，换步支腿分前后两对，安装在底梁下方，推进缸一端安装在主支腿上，一端安装在换步支腿上。

9.根据权利要求1所述一种新奥法隧道掘进机，其特征是：所述仰拱浇筑系统包括仰拱栈桥和仰拱模板；其中仰拱栈桥一端连接在设备行走系统上，另一端搭接在已浇筑完成的仰拱上，仰拱模板安装在仰拱栈桥下部。