CN114233303B - 一种隧道支护材料清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隧道支护材料清理装置，其特征在于，包括：基座(13)；液压钳(10)，包括与基座(13)铰接的两个钳体，两个钳体沿液压钳(10)的宽度方向并排布置，液压钳(10)与基座(13)沿液压钳(10)的长度方向并排布置；以及，锯盘(6)，安装在基座(13)上，并可相对于基座(13)调整位置，以在工作位置和收起位置之间切换，锯盘(6)处于工作位置时，锯盘(6)在液压钳(10)的长度方向上凸出于钳体，锯盘(6)处于收起位置时，锯盘(6)比钳体远离基座(13)的一端靠近基座(13)。该装置能够对难以用液压剪切断的支护材料进行直接锯截或耙切，突破了液压剪齿刀咬合度低、咬断力差及隧道岩壁硬性阻碍的限制。

Description

一种隧道支护材料清理装置

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种用于大变形隧道内的支护材料锯切清理装置。

背景技术

在深埋隧道施工或运营期间，其内部断面结构常因高地应力挤压而发生扭曲变形，以致隧道支护层损毁、施工进度滞后及来往车辆受阻等情况发生，施工人员为此多采用人工钻凿、机械破岩或局部爆破的方式将大变形隧道扩刷至原设计断面，故势必要对隧道支护结构中的各种扭折、损毁材料进行清除。通常，需要对以下三种形式的支护材料及其附着物进行锯切与清理：

1、平铺式支护材料：包括隧道壁面上紧贴的混凝土喷浆层、钢拱架、钢格栅、钢筋网片及二衬钢筋等平铺式敷设材料；

2、入插式支护材料：包括隧道围岩内嵌入的各种锚杆、锚索、小导管及大棚管等入插式打设材料；

3、支护材料附着物：包括各种钢筋材质支护结构自身及其周边附着的散体混凝土喷浆块、活动岩块及支护材料黏连体(如：未完全切断的网片等)等附着物。

目前，受限于手持式或机载式液压剪、钢锯及鹰嘴钩等单一功能工作装置的结构特点、支护材料的布置形式及隧道壁面的硬性阻碍，尚无法单独采用某种作业机具完全清除上述失效材料及其附着物，或出现液压剪因尖嘴端受力问题而难以切除钢拱架、网片，或出现钢锯因角度问题而多以正向劈开等不彻底方式低效锯除锚杆、管棚，或出现鹰嘴钩因结构问题而难以钩除未破拆支护材料与岩体等情况。因此，施工人员势必按类型依次对大变形隧道支护层内待清除物进行锯切与清理，而由于手持式机具施工或机载式多机具反复切换、现有液压剪应对入插式支护材料时纵齿结构缺陷等问题的存在，都无疑将对作业人员安全、机具采购成本及整体施工效率造成严重影响。

因此，如何高效实现大变形隧道扩刷修复期间隧道壁面上平铺式与围岩内入插式失效支护材料及其附着物的全方位、各角度锯切和清理，自然就成为了本领域技术人员亟待解决的难题与施工单位的迫切需求。

专利号CN201521063289.8的专利申请公开了一种多功能液压剪，如图1所示，该液压剪包括耳板1、底座2、回转齿圈、支架4、第一油缸5、第二油缸6和钳体7。该多功能液压剪，能够根据不同的工况更换不同类型的钳体，实现破拆、分离、剪断、切除功能为一体，使破拆作业效率大幅度提高，安全省时，同时结构设计合理、强度高、寿命长，能够轻松实现对钢筋、混凝土的剪切和破碎作业，满足各种恶劣的使用环境，可广泛应用于楼房破拆、分离、剪断、切除等工况中。

专利号CN201721606164.4的专利申请公开一种工程机械用多功能液压剪，如图2所示：该工程机械用多功能液压剪包括上壳体1、下壳体2、固定剪体3、活动剪体4、液压摆动油缸5、剪体轴6、钳口7、剪切刀8、破碎锤9、钎杆10、铰接轴11、回转支承12、液压马达13和锁刀螺栓14。该多功能液压剪，集液压钳、液压剪、破碎锤三个功能于一体作业，一机多用，针对不同工况进行作业，在拆除建筑过程可通过钳口拆除墙体及夹碎墙体块，剪切刀可以碎墙体块，同时还可以剪切建筑物内的钢筋，待建筑物墙体拆除完毕后，可通过破碎锤对建筑物的地基部分进行破碎清理，整个拆除过程，工作人员操作方便，无需多次更换工作部件，降低劳动强度的同时，提高拆除效率。

现有技术的缺点如下：

1、咬断能力受限：由于隧道内U型钢拱架、工字钢等支护材料为紧贴岩壁敷设，且材质为厚重钢材制造，现有液压剪腔内齿刀多为直线型或多弯度小曲线设计，而隧道岩壁在其作业方向上又形成了硬性阻碍。所以，无论是液压剪夹持U型钢等物体时的齿刀咬合度，还是其剪切厚重钢材的咬断能力都无疑受到了极大限制。

2、横切能力不足：由于隧道内锚杆、锚索、小导管、大管棚等支护材料多以垂直于岩壁表面的角度入插围岩，现有液压剪针对目标物进行正面直剪时，上述圆柱类钢材将会被劈开而造成剪切不彻底。尤其是，在小断面内隧道移车空间不够时，现有液压剪无法通过单纯纵切或斜切替代更高效的横切。

3、钩耙能力较差：针对隧道壁面上剪切后未完全脱落的支护材料、活动的岩块或混凝土喷浆体、障碍性完整软弱破碎围岩等目标进行清除时，现有液压剪前端对称性直角尖牙结构因在岩壁上两点着力，故而很难将上述物体耙落，且该结构很容易被磨平或折断。

4、清除能力不够：面对隧道壁面上紧贴的钢筋网片，或是结构完整的喷浆层、软岩，现有液压剪几乎无能为力。

发明内容

本发明旨在提供一种隧道支护材料清理装置，用以改善相关技术中存在的液压剪咬断能力差等问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种隧道支护材料清理装置，包括：

基座；

液压钳，包括与基座铰接的两个钳体，两个钳体沿液压钳的宽度方向并排布置，液压钳与基座沿液压钳的长度方向并排布置；以及

锯盘，安装在基座上，并可相对于基座调整位置，以在工作位置和收起位置之间切换，锯盘处于工作位置时，锯盘在液压钳的长度方向上凸出于钳体，锯盘处于收起位置时，锯盘比钳体远离基座的一端靠近基座。

在一些实施例中，锯盘被配置成可沿液压钳的长度方向调整位置，以在工作位置和收起位置之间切换。

在一些实施例中，钳体远离基座的一端设有剪切刃。

在一些实施例中，剪切刃沿液压钳的厚度方向延伸；或，剪切刃的延伸方向平行于钳体相对于基座转动的转动轴线。

在一些实施例中，锯盘为圆形，锯盘包括沿其周向并排布置的多个锯齿，锯盘的轴向与钳体相对于基座转动的转动轴线平行。

在一些实施例中，锯盘的转动轴线平行于钳体相对于基座转动的转动轴线。

在一些实施例中，锯盘在液压钳的宽度方向位于两个钳体的中间。

在一些实施例中，还包括连接在基座上的耙岩钩，耙岩钩的延伸方向与液压钳的长度方向平行。

在一些实施例中，耙岩钩与基座铰接，以在工作位置和收起位置之间切换，耙岩钩处于工作位置时，耙岩钩在液压钳的长度方向上凸出于钳体，耙岩钩处于收起位置时，耙岩钩比钳体远离基座的一端靠近基座。

在一些实施例中，还包括用于与工程机械的工作臂连接的连接部件，基座与连接部件连接并可相对于连接部件转动，基座相对于连接部件的转动轴线与液压钳的长度方向平行。

应用本发明的技术方案，能够对难以用液压剪切断的支护材料进行直接锯截，突破了液压剪齿刀咬合度低、咬断力差及隧道岩壁硬性阻碍的限制。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得更清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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示出了相关技术的一种多动能液压剪的结构示意图；

图2示出了相关技术的另一种多功能液压剪的结构示意图；

图3示出了本发明的实施例的隧道支护材料清理装置的立体结构示意图；

图4示出了本发明的实施例的隧道支护材料清理装置的主视结构示意图；以及

图5示出了本发明的实施例的隧道支护材料清理装置的侧视结构示意图。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

结合图3、4和5所示，本实施例的隧道支护材料清理装置包括基座13、液压钳10和锯盘6。

液压钳10包括与基座13铰接的两个钳体，两个钳体沿液压钳10的宽度方向并排布置，液压钳10与基座13沿液压钳10的长度方向并排布置；以及

锯盘6安装在基座13上，并可相对于基座13调整位置，以在工作位置和收起位置之间切换，锯盘6处于工作位置时，锯盘6在液压钳10的长度方向上凸出于钳体，锯盘6处于收起位置时，锯盘6比钳体远离基座13的一端靠近基座13。

隧道支护材料清理装置还包括分别驱动两个钳体相对于基座转动以使两个钳体开合的第一液压缸3和第二液压缸4。

锯盘6被配置成可沿液压钳10的长度方向调整位置，以在工作位置和收起位置之间切换。隧道支护材料清理装置还包括引导锯盘6沿液压钳10的长度方向移动的导轨12。导轨12固定在基座13上。隧道支护材料清理装置还包括驱动锯盘6沿导轨12移动的第三液压缸5。

隧道支护材料清理装置还包括驱动锯盘6转动的液压马达7，液压马达7随锯盘6一起相对于基座13运动，以在工作位置和收起位置之间切换。

钳体远离基座13的一端设有剪切刃11。剪切刃11沿液压钳10的厚度方向延伸；也即剪切刃11的延伸方向平行于钳体相对于基座13转动的转动轴线。

锯盘6为圆形，锯盘6包括沿其周向并排布置的多个锯齿，锯盘6的轴向与钳体相对于基座13转动的转动轴线平行。锯盘6的转动轴线平行于钳体相对于基座13转动的转动轴线。锯盘6在液压钳10的宽度方向位于两个钳体的中间。

隧道支护材料清理装置还包括连接在基座13上的耙岩钩9，耙岩钩9的延伸方向与液压钳10的长度方向平行。

在本实施例中，耙岩钩9与液压钳10沿液压钳10的宽度方向并排布置。耙岩钩9位于液压钳10的一侧。耙岩钩9整体呈厚片状，耙岩钩9远离底座13的一端向液压钳10虎口侧弯折形成钩状。

耙岩钩9与基座13铰接，以在工作位置和收起位置之间切换，耙岩钩9处于工作位置时，耙岩钩9在液压钳10的长度方向上凸出于钳体，耙岩钩9处于收起位置时，耙岩钩9比钳体远离基座13的一端靠近基座13。

隧道支护材料清理装置还包括第四液压缸8，第四液压缸8配置呈驱动耙岩钩9相对于基座13转动，以使耙岩钩9在工作位置和收起位置之间切换。

隧道支护材料清理装置还包括用于与工程机械的工作臂连接的连接部件1，基座13与连接部件1连接并可相对于连接部件1转动，基座13相对于连接部件1的转动轴线与液压钳10的长度方向平行。

隧道支护材料清理装置还包括连接在基座13和连接部件1之间的回转减速机2。连接部件1、回转减速机2和基座13沿液压钳10的长度方向并排布置。

在一些实施例中，连接部件1包括耳板。在隧道支护材料清理装置工作时，连接部件1与挖掘机的工作臂连接。

本实施例的隧道支护材料清理装置包括以下主要部件：

1、伸缩式的圆型锯盘6：能够对U型钢拱架、工字钢等支护材料进行直接锯截，突破了液压剪齿刀咬合度低、咬断力差及隧道岩壁硬性阻碍的限制，可大幅提高机具拆解厚重钢材的效率。

2、剪切刃11：采用强调液压剪前端宽幅横齿设计，在具备原先技术纵齿剪切效果的同时，尽可能避免了纵齿正面直剪所产生的劈裂，高效完成了锚杆、锚索、小导管及大管棚等入插式支护材料的剪除。而且，横向剪切功能可以更好地适应小断面移车难隧道。

3、耙岩钩9：采用类似鹰嘴钩设计，可对岩壁上未彻底断开的支护材料、活动性喷浆体或岩块、软弱围岩等进行高效清除。

4、液压钳10：可借助纵向设计的液压钳腔体，对掉落在隧道底板上的清除物进行夹抓、搬运及装车，还可配合采用伸缩式圆形锯盘和耙岩钩对钢筋网片进行全面清理，后者也能对软弱围岩进行高效钩除。

当深埋隧道受高地应力挤压产生大变形而致使支护材料与结构扭折或损毁时，则亟需拆除变形隧道断面上布设的支护层并扩刷至原设计尺寸，宜通过连接部件1的耳板将本实施例的隧道支护材料清理装置装配在挖掘机工作臂前端，并连接好液压管线，进而基于常规施工步序分别对隧道内平铺式与入插式支护材料及其附着物进行渐次清除。

①、平铺式支护材料及其附着物拆除

将换装后的挖掘机姿态调整至面朝隧道侧壁的方位，利用挖掘机工作臂使锯盘6以合适角度对准隧道壁面并进入待机状态，然后利用第三液压缸5将端头锯盘6沿着导轨12向前伸出，接着开启液压马达7带动锯盘6运转，对混凝土支护层进行切割。待隧道壁面上产生多道切痕后，利用第三液压缸5收回锯盘6，并关闭液压马达7使其进入停机状态。

启动第四液压缸8使耙岩钩9伸出，随即通过多次钩、耙操作将混凝土切割块清除，当扭折钢拱架、工字钢、钢筋网片等支护材料露出时，利用第四液压缸8收回耙岩钩9，接着驱动锯盘6使其伸出工作，按需对上述平铺式支护材料U型钢拱架、工字钢及钢筋网片等进行切除。

一旦出现上述支护材料锯切后未彻底脱落的情况，则可利用耙岩钩9将钢筋网片钩除，或是利用液压钳10夹持住已断钢拱架、工字钢等以进行扯落。如此往复，直至将隧道断面上所有平铺式支护材料及其附着物清除。

②、入插式支护材料及其附着物拆除

将所述清理装置调整好作业方向后，同时驱动第一液压缸3和第二液压缸4，利用横向设计的剪切刃11对锚杆、锚索、小导管及大管棚等进行剪除，剪切刃11与杆体目标物之间产生的切痕既保留了原有技术液压剪仅有的斜向夹角效果，也具备了本装置所独有的横向直切效果，有效提升了隧道内入插式支护材料的切除效率。同时，针对清除作业时遇到的障碍性软岩、活动喷浆体等，仍可灵活运用锯盘6、耙岩钩9及液压钳10这三种机构进行辅助耙落与清理。并且，通过第一液压缸3和第二液压缸4控制液压钳10对掉落于隧道底板上的中小型岩块进行夹压、破碎，以及对拆除后的钢筋网片、钢拱架、喷浆体等进行夹抓、搬运与装车。

本实施例的隧道支护材料清理装置，可精准实现隧道壁面上平铺式(钢拱架、钢筋网片等)与围岩内入插式(锚杆、大管棚等)支护材料及其附着物(活动岩块、混凝土喷浆层等)的高效无死角锯切和清理，有力避开了传统作业机具(钢锯、液压剪及鹰嘴钩等)的施工盲区与反复切换，同时还能对清除后掉落隧道底板上的支护材料与岩块等进行夹抓、搬运，真正意义上满足了仅凭单一机具即可完成多项任务的施工需求，既提高了施工效率，也降低了施工成本，还保障了施工安全。

以上仅为本发明的示例性实施例，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 (8)

1.一种隧道支护材料清理装置，其特征在于，包括：

基座(13)；

液压钳(10)，包括与所述基座(13)铰接的两个钳体，两个所述钳体沿所述液压钳(10)的宽度方向并排布置，所述液压钳(10)与所述基座(13)沿所述液压钳(10)的长度方向并排布置；以及

锯盘(6)，安装在所述基座(13)上，并可相对于所述基座(13)调整位置，以在工作位置和收起位置之间切换，所述锯盘(6)处于工作位置时，所述锯盘(6)在所述液压钳(10)的长度方向上凸出于所述钳体，所述锯盘(6)处于所述收起位置时，所述锯盘(6)比所述钳体远离所述基座(13)的一端靠近所述基座(13)，

所述钳体远离所述基座(13)的一端设有剪切刃(11)，

所述剪切刃(11)的延伸方向平行于所述钳体相对于所述基座(13)转动的转动轴线。

2.根据权利要求1所述的隧道支护材料清理装置，其特征在于，所述锯盘(6)被配置成可沿所述液压钳(10)的长度方向调整位置，以在所述工作位置和收起位置之间切换。

3.根据权利要求1所述的隧道支护材料清理装置，其特征在于，所述锯盘(6)为圆形，所述锯盘(6)包括沿其周向并排布置的多个锯齿，所述锯盘(6)的轴向与所述钳体相对于所述基座(13)转动的转动轴线平行。

4.根据权利要求3所述的隧道支护材料清理装置，其特征在于，所述锯盘(6)的转动轴线平行于所述钳体相对于所述基座(13)转动的转动轴线。

5.根据权利要求1所述的隧道支护材料清理装置，其特征在于，所述锯盘(6)在所述液压钳(10)的宽度方向位于两个所述钳体的中间。

6.根据权利要求1所述的隧道支护材料清理装置，其特征在于，还包括连接在所述基座(13)上的耙岩钩(9)，所述耙岩钩(9)的延伸方向与所述液压钳(10)的长度方向平行。

7.根据权利要求6所述的隧道支护材料清理装置，其特征在于，所述耙岩钩(9)与所述基座(13)铰接，以在工作位置和收起位置之间切换，所述耙岩钩(9)处于工作位置时，所述耙岩钩(9)在所述液压钳(10)的长度方向上凸出于所述钳体，所述耙岩钩(9)处于所述收起位置时，所述耙岩钩(9)比所述钳体远离所述基座(13)的一端靠近所述基座(13)。

8.根据权利要求6所述的隧道支护材料清理装置，其特征在于，还包括用于与工程机械的工作臂连接的连接部件(1)，所述基座(13)与所述连接部件(1)连接并可相对于所述连接部件(1)转动，所述基座(13)相对于所述连接部件(1)的转动轴线与所述液压钳(10)的长度方向平行。