CN110206571B - 一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车及其操作工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车及其操作工法，它包括锚杆臂总成（1）、工作平台臂总成（2）、工程底盘（3）、驾驶室总成（4）、行走系统（5）、动力系统（6）、电控系统（9）、液压系统（10）、水气系统（11）、注浆系统（12）、润滑系统（13）和遥控系统，所述锚杆臂总成（1）与工作平台臂总成（2）分别固定在工程底盘（3）的一端的左右两侧，所述工程底盘（3）设置在驾驶室总成（4）的底座上，所述驾驶室总成（4）的一侧设有注浆系统（12），另一侧并行设置有水气系统（11）和润滑系统（13），底部设置有行走系统（5），所述行走系统（5）与动力系统（6）的一侧相连。

Description

一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车及其操作工法

技术领域

本发明涉及隧道施工的技术领域，特别是一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车及其操作工法。

背景技术

目前我国公路隧道、铁路隧道软岩隧道施工的快速修建设备配套技术水平、施工装备及国产化仍处于隧道施工机械化初期，整体技术仍落后于发达国家。以钻爆法为基础的机械化快速施工技术体系尚未完成，设备配套关键技术难题尚未取得突破，施工进度差别很大 ，施工过程中事故隐患较多。其作业线上的主要施工设备多从国外引进，自主开发的品种比较少、质量较差、故障率较高，主要技术性能参数与隧道现有施工条件不匹配等。而国产化设备多数采用挖掘机等改造，从而专业程度低，影响作业效率，不容易形成全面的机械化施工作业线。特别在开挖、出作、喷锚、支护、二次混凝土衬砌等工序上。对于软围岩和土质隧道，大多数仍采用人工作业，工序循环时间长，围岩扰动大，安全风险高，支护困难，造成软岩隧道不能快速施工，也不能形成机械化作业。

隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形量，增加结构安全度和方便施工，软围岩隧道开挖后立即实施刚度较小并作为永久承载结构一部分的初期支护，根据不同的围岩等级确定不同的初期支护方式。对于Ⅳ级和Ⅳ以上的围岩在支护过程中一般要采用锚杆注浆支撑。锚杆注浆支撑可以采用中空锚杆，砂浆锚杆，自进式锚杆，锁脚导管等支护方式。锚杆注浆支撑可以在隧道开挖初期提供一定的支护刚度。锚杆注浆支撑可以很好的与钢拱架、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，增强支护效果。锚杆注浆的施工过程是：先将锚杆送入锚杆孔内，在孔内进行注浆，使锚杆与周围岩体连成一体，锚杆前端在与钢拱架焊接，加固了整个隧道断面的稳固性，

国内目前锚杆安装工艺落后，简单依靠人工钻孔，人工推送，人工注浆进行施工，仍以大量人工作业为主，时间长，工序复杂，安全隐患巨大。国外锚杆安装台车设备已进军中国市场，但价格昂贵，现场配套工艺要求严格，据查隧道工地实际应用很少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有锚杆台车的不足，提供一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车及其操作工法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车，它包括锚杆臂总成、工作平台臂总成、工程底盘、驾驶室总成、行走系统、动力系统、电控系统、液压系统、水气系统、注浆系统、润滑系统和遥控系统，所述锚杆臂总成与工作平台臂总成分别固定在工程底盘的一端的左右两侧，所述工程底盘设置在驾驶室总成的底座上，所述驾驶室总成的一侧设有注浆系统，另一侧并行设置有水气系统和润滑系统，底部设置有行走系统，所述行走系统与动力系统的一侧相连，所述动力系统的另一侧设有液压系统，所述液压系统与电控系统相连，所述电控系统还连接有锚杆臂总成、工作平台臂总成、水气系统、注浆系统和遥控系统。

所述锚杆臂总成与工作平台臂总成关于工程底座对称安装，均包括多级伸缩臂。

所述工程底盘有两件且分别位于驾驶室总成的两端，通过铰链方式连接。

还包括外接电源卷线总成、配重总成和外接水管卷线总成，所述外接水管卷线总成与外接电源卷线总成分别设置在工程底盘一端的左右两侧，所述配重总成固定在锚杆台车后端的底部。

所述行走系统采用车轮方式行走。

所述遥控系统包括无线遥控器、总线、主控制器、显示器和副控制器，所述无线遥控器与主控制器相连，所述主控制器通过总线与副控制器相连，所述显示器与各个控制器相连。

一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车的操作工法，包括以下步骤：

S1. 将设备固定在预设位置，连接水源和电源并检查水路气路，均匀搅拌水泥浆，完成准备工作；

步骤S1中，设备通过外接水管卷线总成与外接电源卷线总成连接水源和电源。

S2. 通过遥控系统调节锚杆臂总成的凿壁梁至预定打孔位置，向电控系统发出凿岩工作的信号，电控系统控制凿壁梁钻孔，完成后锚杆臂总成停止钻孔并返回初始状态；

S3. 通过遥控系统切换锚杆臂总成至送杆梁，开始自动送杆，送杆完成后启动紧固装置锁紧锚杆螺母，注浆系统开始注浆，发现水泥浆液由孔内溢出后停止注浆；

所述步骤S3中，注浆工序由电控系统设置注浆时间、压力和注浆量。

S4. 送杆梁自动回到初始位置，锚杆库自动旋转将锚杆送到预装位置，送杆梁前端夹子夹住锚杆，后端送杆机套住锚杆以固定锚杆，重复步骤S2和S3，直至所有锚杆全部安装完成；

步骤S4中，锚杆固定工序由电控系统编程自动完成。 S5. 通过遥控系统控制工作平台臂总成对安装的锚杆进行随机抽查，检查是否符合安装要求。

本发明的有益效果是：

锚杆台车结构紧凑，将钻系统锚杆孔、钻锁脚锚杆孔、安装锁脚锚杆及注浆等功能集成一体，实现了集钻孔、送杆、旋紧螺母和注浆等工序一体化的隧道施工设备，使得该设备能够独立地完成钻锚杆孔，锚杆的安装和注浆的工法，而不是独立的设备分别完成钻锁脚锚杆孔，安装锚杆和注浆，整个流程无需人工参与，完全自动化施工，降低了施工难度和施工成本，同时提高了施工效率；这样的一个多设备多功能的集成通过电控系统进行控制，实现各设备之间的独立工作而不会互相形成干扰，且安装过程中，有很多的安全性；通过工作平台臂总成将施工人员输送至锚杆安装处，抽查检验，保证安装质量；同时驾驶室总成、行走系统和动力系统能使整个设备能够移动，增加了设备的移动性和多用性。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为本发明的主视图；

图3 为本发明的俯视图；

图4 为本发明的遥控系统示意图；

图5 为本发明的无线遥控器示意图；

图中，1-锚杆臂总成，2-工作平台臂总成，3-工程底盘，4-驾驶室总成，5-行走系统，6-电控系统，7-外接电源卷线总成，8-配重总成，9-电控系统，10-液压系统，11-水气系统，12-注浆系统，13-润滑系统，14-外接水管卷线总成。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1～3所示，一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车，它包括锚杆臂总成1、工作平台臂总成2、工程底盘3、驾驶室总成4、行走系统5、动力系统6、电控系统9、液压系统10、水气系统11、注浆系统12、润滑系统13和遥控系统，所述锚杆臂总成1与工作平台臂总成2分别固定在工程底盘3的一端的左右两侧且对称安装，通过锚杆臂总成1和工作平台臂总成2的对称安装减少设计难度和加工难度，同时能够方便对拱架机械手的控制和调节，所述工程底盘3设置在驾驶室总成4的底座上，所述驾驶室总成4的一侧设有注浆系统12，另一侧并行设置有水气系统11和润滑系统13，底部设置有行走系统5，所述行走系统5与动力系统6的一侧相连，所述动力系统6的另一侧设有液压系统10，所述液压系统10与电控系统9相连，当需要控制对应的机械臂执行相应动作时，遥控系统向电控系统9发出相关指令，电控系统9控制与该机械臂相关的液压系统10工作，为机械臂提供动力，所述电控系统9还连接有锚杆臂总成1、工作平台臂总成2、水气系统11、注浆系统12和遥控系统，通过遥控系统控制水气系统11工作，清理锁脚瞄杆孔中的杂质，方便锁脚瞄杆的安装。

所述锚杆臂总成1与工作平台臂总成2关于工程底座对称安装，均包括多级伸缩臂。

所述工程底盘3有两件且分别位于驾驶室总成4的两端，通过铰链方式连接行动灵活，转弯角度大，适合各种复杂隧道内施工作业。

还包括外接电源卷线总成7、配重总成8和外接水管卷线总成14，所述外接水管卷线总成14与外接电源卷线总成7分别设置在工程底盘3一端的左右两侧，由于整个设备在隧道内施工，施工环境比较艰苦，很多施工隧道的隧道段附近没有电源，需要长距离的外接，因此外接电源卷线总成7具有一定长度，进而能够满足施工所需，所述配重总成8固定在锚杆台车后端的底部，。

所述行走系统5采用车轮方式行走，与履带式的同类设备相比，在工地的施工效果更好，且能够适合更复杂、更艰苦的施工环境，更具有通用性。

如图4和图5所示，所述遥控系统包括无线遥控器、总线、主控制器、显示器和副控制器，所述无线遥控器与主控制器相连，所述主控制器通过总线与副控制器相连，所述显示器与各个控制器相连，其中，无线遥控器包括模式切换按钮、冲洗按钮、调速盘、锁定按钮和手柄，总线为CAN总线，副控制器为IO模块。

一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车的操作工法，包括以下步骤：

S1. 工作人员将设备开入隧道摆好位置，伸支腿，固定车身后，连接电源和水源后，由内燃切换到外电，通过操作台搅拌水泥浆，待水泥浆搅拌均匀后，检查水路气路正常工作，准备工作完成；

步骤S1中，设备通过外接水管卷线总成14与外接电源卷线总成7连接水源和电源。

S2. 工作人员通过遥控系统调节锚杆臂总成1至合适位置处，并向电控系统9发出凿岩工作的信号，电控系统9控制锚杆臂总成1钻系统锚杆孔，完成后锚杆臂总成停止钻孔并返回初始状态；

S3. 通过遥控系统切换锚杆臂总成1至送杆梁，开始自动送杆，送杆完成后启动紧固装置锁紧锚杆螺母，注浆系统12开始注浆，发现水泥浆液由孔内溢出后停止注浆；

步骤S3中，注浆工序由电控系统9设置注浆时间、压力和注浆量。

S4. 送杆梁自动回到初始位置，再次偏转回锚杆库位置，锚杆库自动旋转8分之1度，将锚杆送到预装位置，送杆梁前端夹子夹住锚杆，后端送杆机套住锚杆，固定住锚杆，做好预装准备，到此一个装配锚杆一个循环完成，重复步骤S2和S3，直至所有锚杆全部安装完成；

步骤S4中，锚杆固定工序由电控系统9编程自动完成。 S5. 通过遥控系统控制工作平台臂总成2对安装的锚杆进行随机抽查，检查是否符合安装要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车，其特征在于：它包括锚杆臂总成（1）、工作平台臂总成（2）、工程底盘（3）、驾驶室总成（4）、行走系统（5）、动力系统（6）、电控系统（9）、液压系统（10）、水气系统（11）、注浆系统（12）、润滑系统（13）和遥控系统，所述锚杆臂总成（1）与工作平台臂总成（2）分别固定在工程底盘（3）的一端的左右两侧，所述工程底盘（3）设置在驾驶室总成（4）的底座上，所述驾驶室总成（4）的一侧设有注浆系统（12），另一侧并行设置有水气系统（11）和润滑系统（13），底部设置有行走系统（5），所述行走系统（5）与动力系统（6）的一侧相连，所述动力系统（6）的另一侧设有液压系统（10），所述液压系统（10）与电控系统（9）相连，所述电控系统（9）还连接有锚杆臂总成（1）、工作平台臂总成（2）、水气系统（11）、注浆系统（12）和遥控系统；

所述锚杆臂总成（1）与工作平台臂总成（2）关于工程底座对称安装，均包括多级伸缩臂；

所述工程底盘（3）有两件且分别位于驾驶室总成（4）的两端，通过铰链方式连接；

该锚杆台车还包括外接电源卷线总成（7）、配重总成（8）和外接水管卷线总成（14），所述外接水管卷线总成（14）与外接电源卷线总成（7）分别设置在工程底盘（3）一端的左右两侧，所述配重总成（8）固定在锚杆台车后端的底部；

所述行走系统（5）采用车轮方式行走。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车，其特征在于：所述遥控系统包括无线遥控器、总线、主控制器、显示器和副控制器，所述无线遥控器与主控制器相连，所述主控制器通过总线与副控制器相连，所述显示器与各个控制器相连。

3.一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车的操作工法，基于权利要求1-2任意一项所述的一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车来实施，其特征在于：包括以下步骤：

S1. 将设备固定在预设位置，连接水源和电源并检查水路气路，均匀搅拌水泥浆，完成准备工作；

S2. 通过遥控系统调节锚杆臂总成（1）的凿壁梁至预定打孔位置，向电控系统（9）发出凿岩工作的信号，电控系统（9）控制凿壁梁钻孔，完成后锚杆臂总成（1）停止钻孔并返回初始状态；

S3. 通过遥控系统切换锚杆臂总成（1）至送杆梁，开始自动送杆，送杆完成后启动紧固装置锁紧锚杆螺母，注浆系统（12）开始注浆，发现水泥浆液由孔内溢出后停止注浆；

S4. 送杆梁自动回到初始位置，锚杆库自动旋转将锚杆送到预装位置，送杆梁前端夹子夹住锚杆，后端送杆机套住锚杆以固定锚杆，重复步骤S2和S3，直至所有锚杆全部安装完成； S5. 通过遥控系统控制工作平台臂总成（2）对安装的锚杆进行随机抽查，检查是否符合安装要求。

4.根据权利要求3所述的一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车的操作工法，其特征在于：所述步骤S1中，设备通过外接水管卷线总成（14）与外接电源卷线总成（7）连接水源和电源。

5.根据权利要求3所述的一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车的操作工法，其特征在于：所述步骤S3中，注浆工序由电控系统（9）设置注浆时间、压力和注浆量。

6.根据权利要求3所述的一种用于隧道锚杆支护施工的锚杆台车的操作工法，其特征在于：所述步骤S4中，锚杆固定工序由电控系统（9）编程自动完成。