CN202500575U - 一种环形切削成拱预支护隧道施工成套设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环形切削成拱预支护隧道施工成套设备，包括机座，机座上设有主拱架、轨道行走驱动装置和底部支撑，主拱架包括至少一个与隧道断面轮廓相适应的带若干径向支撑的弧形拱架，刀鞘通过移动座与弧形拱架上的弧形轨道滑动配合，链刀组件通过链刀刀座与刀鞘上的纵向轨道配合，所述注浆系统设在链刀组件上，在注浆系统与链刀组件之间设有第二伸缩机构，所述混凝土喷射装置设在主拱架的后面，所述渣土回收装置设在机座的后面，所述支护拱通过第三伸缩机构设置在弧形拱架前面。本实用新型具有降低地表沉降，实现精确开挖，甚至零超挖，施工工艺简单，施工过程安全可靠和广泛的适用性。

Description

一种环形切削成拱预支护隧道施工成套设备

技术领域

本实用新型属于基坑施工机械装置及施工方法，具体涉及一种环形切削成拱预支护隧道施工成套设备。

背景技术

近些年来国内的隧道施工项目越来越多，特别是地铁隧道的施工更是如雨后春笋般的在各大中城市中展开。在未固结地层和软岩地层隧道施工中，传统的矿山法一般使用管棚注浆的方法进行对隧道的加固，但由于管棚之间有一定的间距，且由于注浆压力一般达不到设计标准，使得注浆效果大打折扣，这样传统的矿山法施工就很难保证隧道开挖时的安全性，。而在对地表沉降要求很严格的城市地下工程施工中，大多采用盾构(TBM)法施工，但由于盾构法施工的成本大，需要的配套设施要求也很高，在中短隧道施工时，就不能显示其经济性；另外，在硬岩爆破施工中，如何降低因爆破引起的震动径向传播，也是一个亟待解决的问题。所以我们迫切需要一种新的施工设备和方法来弥补这方面的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自动化程度高，施工质量好，成本低的环形切削成拱预支护隧道施工成套设备。

实现本实用新型目的采用的技术方案如下：

本实用新型提供的环形切削成拱预支护隧道施工成套设备包括：机座、主拱架、支护拱、链刀组件、注浆系统、刀鞘、混凝土喷射装置、渣土回收装置、轨道行走驱动装置；所述主拱架和轨道行走驱动装置设在所述机座上，机座上设有底部支撑，所述主拱架包括至少一个与隧道断面轮廓相适应的弧形拱架，弧形拱架上设有若干径向支撑，所述刀鞘通过铰链和第一伸缩机构连接在移动座上，通过移动座与弧形拱架上的弧形轨道滑动配合，移动座上设有驱动移动座沿弧形拱架上的弧形轨道运动的刀鞘驱动装置；所述链刀组件通过链刀刀座与刀鞘上的纵向轨道配合，链刀刀座上设有驱动链刀刀座沿刀鞘上的纵向轨道运动的链刀组件驱动装置；所述注浆系统设在链刀组件上，在注浆系统与链刀组件之间设有第二伸缩机构，所述混凝土喷射装置设在主拱架的后面，所述渣土回收装置设在机座的后面，所述支护拱通过第三伸缩机构设置在弧形拱架前面。

所述主拱架包括前后两个弧形拱架。

所述弧形拱架内设有固定梁，固定梁上设有由横轨和纵轨以及定位驱动装置构成的二维定位机构，所述混凝土喷射装置设在该二维定位机构上。

所述刀鞘驱动装置和链刀组件驱动装置采用齿轮齿条机构。

本实用新型由于采用混凝土浆液与开挖泥土的同步置换原理，清除开挖泥土后立刻用混凝土浆液填补，避免了对顶部岩层的受力破坏，能有效降低地表沉降，实现精确开挖，甚至零超挖，施工工艺简单，施工过程安全可靠和广泛的适用性。

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中主拱架的示意图。

图3是本实用新型中刀鞘与弧形拱架连接的示意图。

图4是本实用新型中链刀组件的示意图。

图5是链刀组件中链式切刀和链轮的示意图。

图6本实用新型中链刀组件与刀鞘连接的示意图。

图7是本实用新型中链刀刀座与刀鞘连接的示意图。

具体实施方式

参见图1-图7，环形切削成拱预支护隧道施工成套设备包括：机座25、主拱架、支护拱13、链刀组件1、注浆系统2、刀鞘4、混凝土喷射装置8、渣土回收装置9、轨道行走驱动装置10；所述主拱架和轨道行走驱动装置10设在所述机座26上，机座26上设有油缸底部支撑11，所述主拱架包括前后两个与隧道断面轮廓相适应的弧形拱架6a、6b，弧形拱架6a、6b上设有所若干径向油缸支撑7，弧形拱架6a、6b内设有固定梁15；所述刀鞘4通过铰链和第一伸缩机构油缸17连接在移动座5上，通过移动座5与弧形拱架6a上的弧形导轨30滑动配合，移动座5上设有与弧形拱架6a上的弧形轨道30滑动配合的刀鞘驱动装置；刀鞘驱动装置(参见图3)，包括设在移动座5上的马达28及连接在马达28上的小齿轮29，小齿轮29与设在弧形拱架6a上的弧形齿条31啮合，移动座5通过卡槽32卡在弧形拱架6a的弧形导轨30上，移动座5上的马达28通过驱动小齿轮29在弧形齿条31上行走带动移动座5在弧形拱架6a上做弧形运动；所述链刀组件1(参见图4、图5)，包括刀架26、设置在刀架26一端的马达23，马达23通过链轮21驱动设在刀架26上的链式切刀20；如图6、图7所示，链刀组件1通过链刀刀座3与刀鞘4上的纵向轨道36配合(参见图6)，链刀刀座3固定在链刀组件1的刀架26上，链刀刀座3通过卡板16卡在刀鞘4上的纵向导轨36上；与链刀组件1连接的链刀刀座3上设有与刀鞘4配合的链刀组件驱动装置，链刀组件驱动装置(参见图7)包括设在刀座3上的马达33及小齿轮34和设在刀鞘4上的齿条35，刀座3上的马达33通过驱动小齿轮34在齿条35上行走带动刀座3沿刀鞘4运动；所述注浆系统2(参见图4、6)设在链刀组件1的一侧，注浆系统2上设有卡套24、挡板27和注浆管19，通过卡套24与链刀组件1刀架26上的滑轨22配合，用挡板27封堵开挖的槽口，通过注浆管19与混凝土泵送系统连接，在注浆系统2与链刀组件1之间设有第二伸缩机构油缸18；所述混凝土喷射装置8(参见图2)通过二维定位机构设在弧形拱架6a、6b内的固定梁15上位于弧形拱架6b的后面，二维定位机构由横轨14a和纵轨14b以及定位驱动装置构成，其中横轨14a设在固定梁15上，纵轨14b设在横轨14a上，混凝土喷射装置8设在纵轨14b上；定位驱动装置包括驱动纵轨14b沿横轨14a运动的马达及传动机构和驱动混凝土喷射装置8沿纵轨14b运动的马达及传动机构，传动机构采用齿轮齿条机构；所述渣土回收装置9为常规装置设在机座26的后面；所述支护拱13通过第三伸缩机构油缸12设置在弧形拱架6a前面。

本实用新型设备的工作原理：整机沿隧道内的轨道行走，在隧道掌子面前就位，机座26上的油缸底部支撑11和弧形拱架6a径向油缸支撑7伸出顶在掌子面和隧道壁上，对整机起稳定支持作用；第三伸缩机构油缸12将支护拱13推到掌子面上对掌子面起稳定支持作用，然后链刀组件1的马达23启动，带动链轮21水平转动，通过油缸17调整刀鞘4的上下位置，通过链刀组件驱动装置驱动刀座3沿着刀鞘4上的纵向导轨36滑动，带着链刀组件1缓慢向前伸出，并插入掌子面的土壤里面对土壤进行切削，插入到预定的深度之后，通过刀鞘驱动装置使与刀鞘4连接的移动座5沿着弧形拱架6a上的弧形轨道30运动，通过刀鞘4带动链刀组件1进行环向切割，当切割到预定位置时，注浆系统2通过油缸18的推动进入到链刀组件1挖出来的槽内，注浆系统2上的挡板27将挖出的槽口封住，由注浆管19对挖出的槽进行注浆工作，所注的混凝土含有添加剂能在预定的时间内凝固成形，注浆后通过刀鞘4继续沿着弧形拱架6a做环向运动使链刀组件1对土壤不断切削，注浆系统2则不断对切除的空间进行填充；直到工作预定的范围，到达终点位置后，链刀刀座3沿着刀鞘4上的纵向导轨36往回移动，带动链刀组件1从土壤中慢慢抽出；则此时在切割过的范围已经形成了一个混凝土的拱壳，在一定的凝固时间后就可以起到一个支护作用，可以在拱壳之下对隧道进行了开挖，开挖过程中可将渣土等通过渣土回收装置9输送出去；挖完之后，底部油缸支撑11收起来，启动支撑行走驱动装置10使得整机在轨道上移动到预定位置，然后继续之前的动作进行下一环的工作，在此工作期间启动混凝土喷射装置8通过二维定位机构可做前后左右运动，对前面的拱开始混凝土喷射进行隧道的二次衬砌。

Claims (4)

1.一种环形切削成拱预支护隧道施工成套设备，其特征是包括：机座、主拱架、支护拱、链刀组件、注浆系统、刀鞘、混凝土喷射装置、渣土回收装置、轨道行走驱动装置；所述主拱架和轨道行走驱动装置设在所述机座上，机座上设有底部支撑，所述主拱架包括至少一个与隧道断面轮廓相适应的弧形拱架，弧形拱架上设有若干径向支撑，所述刀鞘通过铰链和第一伸缩机构连接在移动座上，通过移动座与弧形拱架上的弧形轨道滑动配合，移动座上设有驱动移动座沿弧形拱架上的弧形轨道运动的刀鞘驱动装置；所述链刀组件通过链刀刀座与刀鞘上的纵向轨道配合，链刀刀座上设有驱动链刀刀座沿刀鞘上的纵向轨道运动的链刀组件驱动装置；所述注浆系统设在链刀组件上，在注浆系统与链刀组件之间设有第二伸缩机构，所述混凝土喷射装置设在主拱架的后面，所述渣土回收装置设在机座的后面，所述支护拱通过第三伸缩机构设置在弧形拱架前面。

2.根据权利要求1所述的环形切削成拱预支护隧道施工成套设备，其特征是所述主拱架包括前后两个弧形拱架。

3.根据权利要求1或2所述的环形切削成拱预支护隧道施工成套设备，其特征是所述弧形拱架内设有固定梁，固定梁上设有由横轨和纵轨以及定位驱动装置构成的二维定位机构，所述混凝土喷射装置设在该二维定位机构上。

4.根据权利要求3所述的环形切削成拱预支护隧道施工成套设备，其特征是所述刀鞘驱动装置和链刀组件驱动装置采用齿轮齿条机构。

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