CN113047861B - 一种旋进挖土装置及隧道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋进挖土装置及隧道施工方法，所述旋进挖土装置包括底座及安装在所述底座上的支撑板，所述支撑板内设置有贯穿所述支撑板的挖进组件，所述挖进组件包括贯穿所述支撑板并与所述支撑板固定连接的滑动套筒，所述滑动套筒内侧设置有与之滑动连接的输送腔，所述输送腔的一端设置有与所述输送腔固定连接的钻头，所述钻头上设置有至少三个削泥刀，所述输送腔远离所述削泥刀的一端呈实心，且所述输送腔连接于通过导向组件连接所述底座的驱动组件，所述输送腔外侧还设置有与之连接的收集组件且此处开设有出料口，所述输送腔内还设置有与所述驱动组件连接的输送组件。

Description

一种旋进挖土装置及隧道施工方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体是一种旋进挖土装置及隧道施工方法。

背景技术

隧道施工，是新奥地利隧道施工方法的简称，它是奥地利学者在长期从事隧道施工实践中，从岩石力学的观点出发而提出的一种合理的施工方法，是采用喷锚技术、监控量侧等并与岩石力学理论构成的一个体系而形成的一种新的工程施工方法。

在施工时通常挖出的泥土需要运出所挖的洞，此时就需要用到拉土车，钢挖掘的洞必然容不下拉土车进入，且不要人工装土，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋进挖土装置及隧道施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种旋进挖土装置，所述旋进挖土装置包括底座及安装在所述底座上的支撑板，所述支撑板内设置有贯穿所述支撑板的挖进组件；

所述挖进组件包括贯穿支撑板并与其固定连接的滑动套筒，所述滑动套筒内侧设置有与之滑动连接的输送腔，所述输送腔的一端设置有与输送腔固定连接的钻头，所述钻头上设置有至少三个削泥刀，所述输送腔远离削泥刀的一端呈实心，且所述输送腔连接于通过导向组件连接在底座的驱动组件，所述输送腔外侧还设置有与之连接的收集组件且此连接处间隔开设有若干个出料口，所述输送腔内还设置有与驱动组件连接的输送组件。

作为本发明进一步的方案：所述导向组件包括固定连接于底座上的两条向相对的导向杆，所述导向杆外侧设置有与之滑动连接的导向套筒，所述导向套筒远离底座的一侧连接于驱动组件。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动组件包括固定连接于导向套筒的固定座，所述固定座内设置有与之固定连接的第二电机，所述第二电机通过输出端的输出轴水平插入输送腔内，所述输出轴通过变向组件连接输送腔，所述固定座还通过与之固定连接的转动轴承转动连接在输送腔外侧，所述固定座还连接于设置在底座上的两条向相对的导向杆的推送组件。

作为本发明进一步的方案：所述输送组件包括通过单向传动组件连接驱动组件的第二传动杆，所述第二传动杆外侧设置有与之同轴固定连接的螺旋输送叶片。

作为本发明再进一步的方案：所述变向组件包括固定连接于输出轴外侧的第二齿轮，所述第二齿轮一侧设置有与之啮合并转动连接在固定座的第一齿轮，所述第一齿轮的转轴通过传动带转动连接在输送腔。

作为本发明再进一步的方案：所述收集组件包括转动连接于输送腔外侧并与固定座固定连接的出料腔，所述出料腔下侧与输送腔密封滑动，所述出料腔上侧设置有与之滑动连接的第一传动杆，所述第一传动杆位于出料腔内的一端设置有与第一传动杆固定连接的推料板，所述第一传动杆的外侧还设置有与出料腔外侧固定连接的弹簧，所述弹簧远离出料腔的一端设置有与弹簧抵接并固定连接于第一传动杆外侧的挡板，所述第一传动杆朝向底座的一侧还设置有与第一传动杆定连接的受力杆，所述受力杆与设置在出料腔外侧的传动组件配合；

所述收集组件还包括设置在出料腔远离所述弹簧一侧的第一出料管，所述第一出料管外侧设置有与之滑动连接的第二出料管，所述第二出料管通过固定杆固定连接于底座上的两条向相对的导向杆。

作为本发明再进一步的方案：所述传动组件包括固定连接于出料腔的蜗轮，所述蜗轮的一侧设置有与之啮合并固定连接在出料腔的蜗杆，所述蜗轮的一侧还设置有与之固定连接的凸轮，所述凸轮与所述受力杆配合，所述蜗杆朝向底座的一侧通过锥齿轮组连接输送腔外侧。

作为本发明再进一步的方案：所述推送组件包括设置在固定座内的螺纹套筒，所述螺纹套筒内设置有与之螺纹连接螺纹杆，所述螺纹杆的一端连接于设置在底座上的两条向相对的导向杆的第一电机。

一种隧道施工方法，其特征在于，所述隧道施工方法包括如下：

步骤一、将所述旋进挖土装置移动至需要挖进的位置，然后同时启动第一电机和第二电机，当第一电机工作时带动螺纹杆转动，当螺纹杆转动时通过螺纹套筒带动固定座朝向远离第一电机的一侧移动，当固定座移动时带动导向套筒在导向杆外侧滑动；

步骤二、当第二电机工作时通过输出端的输出轴带动输送腔转动，并且，在固定座移动时通过转动轴承带动输送腔跟随移动，当输送腔转动时带动钻头跟随转动，此时通过削泥刀将泥土卷入钻头内侧；

步骤三、当输出轴转动时带第二齿轮转动，当第二齿轮转动带动第一齿轮转动，第一齿轮的转轴通过传动带带动输送腔转动，且同时带动第二传动杆转动，当第二传动杆转时带动螺旋输送叶片转动，当螺旋输送叶片转时将输送腔内侧的泥土输送至出料腔内；

步骤四、当输送腔转时通过锥齿轮组带动蜗杆转动，当蜗杆转时带动蜗轮和凸轮转动，当凸轮转动时突出部分的发力杆推动受力杆，当受力杆移动时带动第一传动杆跟随移动并通过挡板压缩弹簧，当第一传动杆移动时通过推料板将泥土推向第一出料管内,在出料腔跟随输送腔移动时第一出料管从第二出料管内抽出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1. 本发明通过驱动组件、导向组件、挖进组件、收集组件以及输送组件的配合，实现了边挖进边将挖出的泥土输出同时作业的效果，大大提高了作业效率，降低了人工和物料成本；

2.本发明的驱动组件通过在输送腔内驱动第二传动杆，并通过变向组件向相反方向驱动输送腔，由此同时完成输送腔带动钻头挖土、第二传动杆反向转动将泥土旋出的动作，大大提高了工作效率；

3. 本发明通过将收集组件密封转动连接在输送腔外侧，并通过在输送腔连接处间隔开设有若干个出料口的方式，实现了泥土的无缝收集；同时通过输送组件可快捷地将泥土移出，减少步骤，提高了工作效率，并降低了用人量。

附图说明

图1为旋进挖土装置结构示意图。

图2为图1中B处的结构放大图。

图3为图1中A处的结构放大图。

图中：1-底座、2-支撑板、3-钻头、4-削泥刀、5-输送腔、6-滑动套筒、7-螺旋输送叶片、8-第一传动杆、9-推料板、10-出料腔、11-第一出料管、12-第二出料管、13-固定座、14-固定杆、15-第一电机、16-第二电机、17-转动轴承、18-输出轴、19-第二传动杆、20-锥齿轮组、21-导向杆、22-螺纹杆、23-导向套筒、24-螺纹套筒、25-第一齿轮、26-第二齿轮、27-挡板、28-弹簧、29-受力杆、30-凸轮、31-蜗轮、32-蜗杆。

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。

另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1~3，本发明实施例中，一种旋进挖土装置，旋进挖土装置包括底座1及安装在底座1上的支撑板2，支撑板2内设置有贯穿支撑板2的挖进组件；

挖进组件包括贯穿支撑板2并与支撑板2固定连接的滑动套筒6，滑动套筒6内侧设置有与之滑动连接的输送腔5，输送腔5的一端设置有与输送腔固定连接的钻头3，钻头3上均布设置有四个削泥刀4，输送腔5远离削泥刀4的一端呈实心，且输送腔5连接于通过导向组件连接底座1的驱动组件，输送腔5外侧还设置有与之连接的收集组件且此连接处的外壁上开设有多个直径不小于100mm、且间隔小于50mm的出料口，输送腔5内还设置有与驱动组件连接的输送组件。

在本发明实施例中，当驱动组件工作时带动输送腔5转动，当输送腔5工作时带动钻头3跟随转动，当转动3转动时削泥刀4将泥土卷入钻头3内并通过输送组件将泥土输送至出料组件，此时出料组件将泥土排出，从而解决挖掘时要将挖出的泥土移动至所挖掘的内，减少步骤，降低用人量。

需要说明的是，削泥刀4工作的结构与铅笔刀相同，从而将泥土切分成小块利于输送。

本发明又一实施例中，导向组件包括固定连接于底座1上的两条向相对的导向杆21，导向杆21外侧设置有与之滑动连接的导向套筒23，导向套筒23远离底座1的一侧连接于驱动组件。

在本发明实施例中，驱动组件可在导向套筒23的存在下在导向杆21外侧滑动，从而提高精准度。

本发明又一实施例中，驱动组件包括固定连接于导向套筒23的固定座13，固定座13内设置有与之固定连接的第二电机16，第二电机16通过输出端的输出轴18水平插入输送腔5内，输出轴18通过变向组件连接输送腔5，固定座13还通过与之固定连接的转动轴承17转动连接输送腔5外侧，固定座13还连接于设置在底座1上的两条向相对的导向杆的推送组件。

在本发明实施例中，当第二电机16工作时输出端的输出轴通过变向组件带动输送腔5转动，且同时带动输送组件工作。

本发明又一实施例中，输送组件包括通过单向传动组件连接驱动组件的第二传动杆19，第二传动杆19外侧设置有与之同轴固定连接的螺旋输送叶片7。

在本发明实施例中，当驱动组件工作时带动第二传动杆19工作，当第二传动杆19工作时带动螺旋输送叶片7跟随转动，当螺旋输送叶片7将输送腔5内的泥土输送至收集组件。

本发明又一实施例中，变向组件包括固定连接于输出轴18外侧的第二齿轮26，第二齿轮26一侧设置有与之啮合并转动连接固定座13的第一齿轮25，第一齿轮25的转轴通过传动带转动连接输送腔5。

在本发明实施例中，当输出轴18转动时带动第二齿轮26转动，当第二齿轮26转动时带动第一齿轮25转动，当第一齿轮25转动时第一齿轮25的转轴通过传动带带动输送腔5转动。

本发明又一实施例中，收集组件包括转动连接于输送腔5外侧并与固定座13固定连接的出料腔10，出料腔10下侧与输送腔5密封滑动，出料腔10上侧设置有与之滑动连接的第一传动杆8，第一传动杆8位于出料腔10内的一端设置有与第一传动杆8固定连接的推料板9，第一传动杆8的外侧还设置有与出料腔10外侧固定连接的弹簧28，弹簧28远离出料腔10的一端设置有与弹簧28抵接并固定连接于第一传动杆8外侧的挡板27，第一传动杆8朝向底座1的一侧还设置有与第一传动杆8固定连接的受力杆29，受力杆29与设置在出料腔10外侧的传动组件配合；

收集组件还包括设置在出料腔10远离弹簧28一侧的第一出料管11，第一出料管11外侧设置有与之滑动连接的第二出料管12，第二出料管12通过固定杆14固定连接于底座1上的两条向相对的导向杆。

在本发明实施例中，当传动组件工作时带动受力杆29移动，当受力杆29移动时带动第一传动杆8跟随移动，且同时通过挡板27压缩弹簧28，第一传动杆8移动时通过推料板9将出料腔10内的泥土推向第一出料管11内，当受力杆29脱离传动组件时弹簧28通过挡板27将第一传动杆8推至初始位置。

本发明又一实施例中，传动组件包括固定连接于出料腔10的蜗轮31，蜗轮31的一侧设置有与之啮合并固定连接出料腔10的蜗杆32，蜗轮31的一侧还设置有与之固定连接的凸轮30，凸轮30与受力杆29配合，蜗杆32朝向底座1的一侧通过锥齿轮组20连接输送腔5外侧。

在本发明实施例中，当输送腔5转动时通过锥齿轮组20带动蜗杆32转动，当蜗杆32转动时通过蜗轮31带动凸轮30转动，当凸轮30转动时推动受力杆29。

本发明又一实施例中，推送组件包括设置在固定座13内的螺纹套筒24，螺纹套筒24内设置有与之螺纹连接螺纹杆22，螺纹杆22的一端连接于设置在底座1上的两条向相对的导向杆的第一电机15。

在本发明实施例中，第一电机15工作时带动螺纹杆22转动，当螺纹杆22转时通过螺纹套筒24带动固定座13朝远离第一电机15的方向移动。

一种隧道施工方法包括如下：

步骤一、将旋进挖土装置移动至需要挖进的位置，然后同时启动第一电机15和第二电机16，当第一电机15工作时带动螺纹杆22转动，当螺纹杆22转动时通过螺纹套筒24带动固定座13朝向远离第一电机15的一侧移动，当固定座13移动时带动导向套筒23在导向杆21外侧滑动；

通过螺纹传动具有省力和稳定性能高的效果，从而减小电机的负载，因此可选取高扭矩的电机和高扭矩的电机；

步骤二、当第二电机16工作时通过输出端的输出轴16带动输送腔5转动，并且，在固定座13移动时通过转动轴承17带动输送腔5跟随移动，当输送腔5转动时带动钻头3跟随转动，此时通过削泥刀4将泥土卷入钻头3内侧；

削泥刀4工作的结构与铅笔刀相同，从而将泥土切分成小块利于输送，不会出现堵塞的情况；

步骤三、当输出轴18转动时带第二齿轮26转动，当第二齿轮26转动带动第一齿轮25转动，第一齿轮25的转轴通过传动带带动输送腔5转动，且同时带动第二传动杆19转动，当第二传动杆19转时带动螺旋输送叶片7转动，当螺旋输送叶片7转时将输送腔5内侧的泥土输送至出料腔10内；

步骤四、当输送腔5转时通过锥齿轮组20带动蜗杆32转动，当蜗杆32转时带动蜗轮31和凸轮30转动，当凸轮30转动时突出部分的发力杆推动受力杆29，当受力杆29移动时带动第一传动杆8跟随移动并通过挡板27压缩弹簧28，当第一传动杆8移动时通过推料板9将泥土推向第一出料管11内,在出料腔10跟随输送腔5移动时第一出料管11从第二出料管12内抽出；

凸轮30转动后推动受力杆29，当受力杆29脱离凸轮30时弹簧28将其推至初始位置，已同于步骤可循环进行出料。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种旋进挖土装置，其特征在于，所述旋进挖土装置包括底座（1）及安装在所述底座（1）上的支撑板（2），所述支撑板（2）内设置有贯穿所述支撑板（2）的挖进组件；

所述挖进组件包括贯穿支撑板（2）并与其固定连接的滑动套筒（6），所述滑动套筒（6）内侧设置有与之滑动连接的输送腔（5），所述输送腔（5）的一端设置有与其固定连接的钻头（3），所述钻头（3）上设置有至少三个削泥刀（4），所述输送腔（5）远离削泥刀（4）的一端呈实心，且所述输送腔（5）连接于通过导向组件连接底座（1）的驱动组件，所述输送腔（5）外侧还设置有与之连接的收集组件且此连接处间隔开设有若干个出料口，所述输送腔（5）内还设置有与驱动组件连接的输送组件；

所述导向组件包括固定连接于底座（1）上的两条向相对的导向杆（21），所述导向杆（21）外侧设置有与之滑动连接的导向套筒（23），所述导向套筒（23）远离底座（1）的一侧连接于驱动组件；

所述驱动组件包括固定连接于导向套筒（23）的固定座（13），所述固定座（13）内设置有与之固定连接的第二电机（16），所述第二电机（16）通过输出端的输出轴（18）水平插入输送腔（5）内，所述输出轴（18）通过变向组件连接输送腔（5），所述固定座（13）还通过与之固定连接的转动轴承（17）转动连接在输送腔（5）外侧，所述固定座（13）还连接于设置在底座（1）上的推送组件；

所述收集组件包括转动连接于输送腔（5）外侧并固定连接于固定座（13）的出料腔（10），所述出料腔（10）下侧与输送腔（5）密封滑动，所述出料腔（10）上侧设置有与之滑动连接的第一传动杆（8），所述第一传动杆（8）位于出料腔（10）内的一端设置有与第一传动杆（8）固定连接的推料板（9），所述第一传动杆（8）的外侧还设置有与出料腔（10）外侧固定连接的弹簧（28），所述弹簧（28）远离出料腔（10）的一端设置有与弹簧（28）抵接并固定连接于第一传动杆（8）外侧的挡板（27），所述第一传动杆（8）朝向底座（1）的一侧还设置有与所述第一传动杆（8）固定连接的受力杆（29），所述受力杆（29）与设置在出料腔（10）外侧的传动组件配合；

所述收集组件还包括设置在出料腔（10）远离弹簧（28）一侧的第一出料管（11），所述第一出料管（11）外侧设置有与之滑动连接的第二出料管（12），所述第二出料管（12）通过固定杆（14）固定连接于底座（1）上；

所述传动组件包括固定连接于出料腔（10）的蜗轮（31），所述蜗轮（31）的一侧设置有与之啮合并固定连接在出料腔（10）的蜗杆（32），所述蜗轮（31）的一侧还设置有与之固定连接的凸轮（30），所述凸轮（30）与受力杆（29）配合，所述蜗杆（32）朝向底座（1）的一侧通过锥齿轮组（20）连接输送腔（5）外侧。

2.根据权利要求1所述的一种旋进挖土装置，其特征在于，所述输送组件包括通过单向传动组件连接驱动组件的第二传动杆（19），所述第二传动杆（19）外侧设置有与之同轴固定连接的螺旋输送叶片（7）。

3.根据权利要求2所述的一种旋进挖土装置，其特征在于，所述变向组件包括固定连接于输出轴（18）外侧的第二齿轮（26），所述第二齿轮（26）一侧设置有与之啮合并转动连接于固定座（13）的第一齿轮（25），所述第一齿轮（25）的转轴通过传动带转动连接输送腔（5）。

4.根据权利要求3所述的一种旋进挖土装置，其特征在于，所述推送组件包括设置在固定座（13）内的螺纹套筒（24），所述螺纹套筒（24）内设置有与之螺纹连接螺纹杆（22），所述螺纹杆（22）的一端连接于设置在底座（1）上的第一电机（15）。

5.根据权利要求4所述的一种旋进挖土装置的隧道施工方法，其特征在于，所述隧道施工方法包括如下：

步骤一、将所述旋进挖土装置移动至需要挖进的位置，然后同时启动第一电机（15）和第二电机（16），当第一电机（15）工作时带动螺纹杆（22）转动，当螺纹杆（22）转动时通过螺纹套筒（24）带动固定座（13）朝向远离第一电机（15）的一侧移动，当固定座（13）移动时带动导向套筒（23）在导向杆（21）外侧滑动；

步骤二、在固定座（13）移动时通过转动轴承（17）带动输送腔（5）跟随移动，当输送腔（5）转动时带动钻头（3）跟随转动，此时通过削泥刀（4）将泥土卷入钻头（3）内侧；

步骤三、当输出轴（18）转动时带第二齿轮（26）转动，当第二齿轮（26）转动带动第一齿轮（25）转动，第一齿轮（25）的转轴通过传动带带动输送腔（5）转动，且同时带动第二传动杆（19）转动，当第二传动杆（19）转时带动螺旋输送叶片（7）转动，当螺旋输送叶片（7）转时将输送腔（5）内侧的泥土输送至出料腔（10）内；

步骤四、当输送腔（5）转时通过锥齿轮组（20）带动蜗杆（32）转动，当蜗杆（32）转时带动蜗轮（31）和凸轮（30）转动，当凸轮（30）转动时突出部分的发力杆推动受力杆（29），当受力杆（29）移动时带动第一传动杆（8）跟随移动并通过挡板（27）压缩弹簧（28），当第一传动杆（8）移动时通过推料板（9）将泥土推向第一出料管（11）内,在出料腔（10）跟随输送腔（5）移动时第一出料管（11）从第二出料管（12）内抽出。