CN208441879U - 隧道掘进设备及其支护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种隧道掘进设备及其支护系。其中，隧道掘进设备的支护系统包括安装于设备主驱动并用于拼装钢拱架的拼装环和安装于设备主梁并能够沿设备掘进方向移动的轴向位移装置，所述轴向位移装置连接有旋转环和撑紧环，所述拼装环、所述旋转环和所述撑紧环同轴设置且轴线平行于设备掘进方向，所述撑紧环上安装有用于撑紧钢拱架的撑紧装置，所述旋转环上安装有能够沿其周向移动的周向位移装置，所述周向位移装置连接有用于抓取钢筋网的抓取结构。能够同时进行钢拱架和钢筋网的安装与支护，改善了工作环境，提升工作效率。本实用新型还提供一种包括上述支护系统的隧道掘进设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道掘进领域，特别是涉及一种隧道掘进设备的支护系统。此外，本实用新型还涉及一种包括上述支护系统的隧道掘进设备。
背景技术
隧道掘进设备广泛应用于各种需要隧道挖掘的领域，其中双护盾硬岩隧道掘进机更是一种能够适应复杂地层，并高度集成了机、电、液、光、控制以及材料等多学科技术于一体的高端隧道施工装备。在双护盾工作模式下工作时，掘进机可以同时进行掘进和管片拼装作业，能够明显缩短掘进和拼装工序间的等待时间，大大提高施工效率。其具体过程为：撑靴撑紧在洞壁上，主推油缸一端固定在撑紧盾，另一端推动前盾及刀盘向前掘进，推进的反力通过撑紧盾传递给撑靴，再通过撑靴传递给洞壁。
掘进后在断层破碎带等不良地质下施工，通常需要挂钢筋网、安装拱架、安装锚杆、喷砼等初步支护。进行初步支护，同时利用存储的拱架对主梁段的设备和操作人员起到保护作用，但是现有的装置功能单一，无法进行安装钢筋网、喷砼等操作。需要通过人工安装钢筋网、喷砼，工作环境差、效率慢，制约了整机施工效率。
因此，如何提供一种能够进行多种支护工作的支护系统是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种隧道掘进设备的支护系统，能够同时进行钢拱架和钢筋网的安装与支护，改善了工作环境，提升工作效率。本实用新型的另一目的是提供包括上述支护系统的隧道掘进设备。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种隧道掘进设备的支护系统，包括安装于设备主驱动并用于拼装钢拱架的拼装环和安装于设备主梁并能够沿设备掘进方向移动的轴向位移装置，所述轴向位移装置连接有旋转环和撑紧环，所述拼装环、所述旋转环和所述撑紧环同轴设置且轴线平行于设备掘进方向，所述撑紧环上安装有用于撑紧钢拱架的撑紧装置，所述旋转环上安装有能够沿其周向移动的周向位移装置，所述周向位移装置连接有用于抓取钢筋网的抓取机构。
优选地，所述轴向位移装置包括安装于所述设备主梁的轨道、安装于所述轨道的滑块和驱动所述滑块沿所述轨道移动的第一驱动装置，所述滑块通过支架连接所述旋转环和所述撑紧环。
优选地，所述撑紧装置包括液压油缸和撑靴，所述液压油缸的一端连接所述撑紧环，另一端连接所述撑靴，所述液压油缸沿所述撑紧环的径向设置并向外部延伸。
优选地，包括均匀排布的多个所述撑紧装置。
优选地，所述旋转环外周设置有环形齿条，所述周向位移装置上设置有与所述环形齿条啮合的齿轮以及驱动所述齿轮转动的第二驱动装置。
优选地，包括对称设置的两个所述周向位移装置。
优选地，抓取机构包括液压折叠臂。
优选地，所述周向位移装置上安装有用于喷射混凝土的喷头。
本实用新型还提供一种隧道掘进设备，包括主梁以及安装于所述主梁的支护系统，所述支护系统具体为上述任意一项所述的支护系统。
优选地，所述隧道掘进设备具体为全断面隧道掘进机。
本实用新型提供一种隧道掘进设备的支护系统，包括安装于设备主驱动并用于拼装钢拱架的拼装环和安装于设备主梁并能够沿设备掘进方向移动的轴向位移装置，所述轴向位移装置连接有旋转环和撑紧环，所述拼装环、所述旋转环和所述撑紧环同轴设置且轴线平行于设备掘进方向，所述撑紧环上安装有用于撑紧钢拱架的撑紧装置，所述旋转环上安装有能够沿其周向移动的周向位移装置，所述周向位移装置连接有用于抓取钢筋网的抓取机构。
工作时通过拼装环和撑紧环安装钢拱架，同时通过抓取机构及旋转环等安装钢筋网，能够同时进行钢拱架和钢筋网的安装与支护，改善了工作环境，提升工作效率。为设备更好应对断层破碎带等不良地质提供了有利地支持。
本实用新型还提供一种包括上述支护系统的隧道掘进设备，由于上述支护系统具有上述技术效果，上述隧道掘进设备也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。
附图说明
图1为本实用新型所提供的支护系统的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1中的A-A剖视图；
图3为图1中的B-B剖视图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种隧道掘进设备的支护系统，能够同时进行钢拱架和钢筋网的安装与支护，改善了工作环境，提升工作效率。本实用新型的另一核心是提供包括上述支护系统的隧道掘进设备。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1至图3，图1为本实用新型所提供的支护系统的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本实用新型所提供的支护系统的一种具体实施方式的A向断面示意图；图3为本实用新型所提供的支护系统的一种具体实施方式的B向断面示意图。
本实用新型具体实施方式提供一种隧道掘进设备的支护系统，包括拼装环1、轴向位移装置4、旋转环3、撑紧环2、周向位移装置5和抓取机构6。其中拼装环1安装于设备主驱动，用于拼装钢拱架，在拼装过程中作为钢拱架的支撑架，保证钢拱架的完整形态。轴向位移装置4安装于设备主梁，并能够沿设备掘进方向移动。旋转环3和撑紧环2与轴向位移装置4连接，且拼装环1、旋转环3和撑紧环2同轴设置且轴线平行于设备掘进方向，撑紧环2上安装有用于撑紧钢拱架的撑紧装置，旋转环3上安装有能够沿其周向移动的周向位移装置5，周向位移装置5连接有用于抓取钢筋网的抓取机构6。拼装环1、旋转环3和撑紧环2沿设备掘进方向依次设置。
具体工作过程为：设备向前掘进，形成隧道，钢拱架在拼装环1上安装完成，然后撑紧环2上的撑紧装置工作，使拼装完成的钢拱架与拼装环1分离，同时由于撑紧装置的撑紧，钢拱架能够随着撑紧环2同步移动。此时轴向位移装置4移动，带动撑紧环2移动，进而使拼装完成的钢拱架移动至预定位置，撑紧装置继续工作，使钢拱架撑紧洞壁，并进行后续安装完成拱架支护工作。同时抓取机构6抓取钢筋网，轴向位移装置4带动旋转环3轴向移动，进而调整抓取机构6的轴向位置，周向位移装置5沿旋转环3周向移动，进而调整抓取机构6的周向位置，动到合适的位置，然后将钢筋网撑紧洞壁，完成钢筋网支护。
工作时通过拼装环1和撑紧环2安装钢拱架，同时通过抓取机构6及旋转环3等安装钢筋网，能够同时进行钢拱架和钢筋网的安装与支护，改善了工作环境，提升工作效率，为设备更好应对断层破碎带等不良地质提供了有利地支持。
在本实用新型具体实施方式提供的支护系统中，轴向位移装置4包括安装于设备主梁的轨道、安装于轨道的滑块和驱动滑块沿轨道移动的第一驱动装置，轨道沿设备掘进方向延伸，滑块通过支架连接旋转环3和撑紧环2。工作时，第一驱动装置驱动滑块沿轨道移动，进而带动环3和撑紧环2轴向移动，通过设置轨道，明确移动方向，防止出现位移偏差以至于各环不同心，提高设备可靠性。其中第一驱动装置可以为步进电机，也可采用液压驱动装置，均在本实用新型的保护范围之内。且各环形结构可以为不规则环形，如正多变形等，只要是围绕设置轴线设置即可。
其中，撑紧装置包括液压油缸和撑靴，液压油缸的一端连接撑紧环2，另一端连接撑靴，液压油缸沿撑紧环2的径向设置并向外部延伸。需要撑紧时，控制液压油缸伸出即可驱动撑靴向外伸出，完成撑紧动作，之后缩回液压油缸即可。进一步地，可以均匀排布多个撑紧装置，即沿着撑紧环2依次排列多个液压油缸，呈放射性向外延伸，保证撑紧过程中受力均匀。也可采用其他类型的撑紧装置，如电机驱动的连杆机构等。
在本实用新型具体实施方式提供的支护系统中，旋转环3外周设置有环形齿条，周向位移装置5上设置有与环形齿条啮合的齿轮以及驱动齿轮转动的第二驱动装置。工作过程中，第二驱动装置驱动齿轮转动，通过与环形齿条的配合，在旋转环3上周向运动，通过齿轮齿条结构，简化驱动方式，可以将第二驱动装置直接安装于周向位移装置5，节省空间。其中第二驱动装置可以为步进电机，也可采用液压驱动装置，当然也可采用其他驱动及传动方式，均在本实用新型的保护范围之内。其中，旋转环3可以为相互分离的两个半环，因此可以对称设置的两个周向位移装置5，分别安装于两个半环上。
其中，抓取机构6包括液压折叠臂，能够完成复杂的抓取工作，也可采用连杆结构等，抓取机构6用于抓取钢筋网的部件可以采用机械抓取的方式，如机械手等，也可采用电磁抓取的方式，如电磁铁等。
在上述各具体实施方式提供的支护系统的基础上，周向位移装置5上安装有用于喷射混凝土的喷头7。喷头7通过轴向位移装置4和周向位移装置5能够完成轴向和周向位移，移动至合适位置后能够喷射混凝土，可对隧道上方240度范围进行混凝土喷射，完成喷砼支护。
除了上述支护系统，本实用新型的具体实施方式还提供一种包括上述支护系统的隧道掘进设备，该隧道掘进设备其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
具体地，上述隧道掘进设备可以是全断面隧道掘进机。
以上对本实用新型所提供的隧道掘进设备及其支护系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种隧道掘进设备的支护系统，其特征在于，包括安装于设备主驱动并用于拼装钢拱架的拼装环(1)和安装于设备主梁并能够沿设备掘进方向移动的轴向位移装置(4)，所述轴向位移装置(4)连接有旋转环(3)和撑紧环(2)，所述拼装环(1)、所述旋转环(3)和所述撑紧环(2)同轴设置且轴线平行于设备掘进方向，所述撑紧环(2)上安装有用于撑紧钢拱架的撑紧装置，所述旋转环(3)上安装有能够沿其周向移动的周向位移装置(5)，所述周向位移装置(5)连接有用于抓取钢筋网的抓取机构(6)。
2.根据权利要求1所述的支护系统，其特征在于，所述轴向位移装置(4)包括安装于所述设备主梁的轨道、安装于所述轨道的滑块和驱动所述滑块沿所述轨道移动的第一驱动装置，所述滑块通过支架连接所述旋转环(3)和所述撑紧环(2)。
3.根据权利要求1所述的支护系统，其特征在于，所述撑紧装置包括液压油缸和撑靴，所述液压油缸的一端连接所述撑紧环(2)，另一端连接所述撑靴，所述液压油缸沿所述撑紧环(2)的径向设置并向外部延伸。
4.根据权利要求3所述的支护系统，其特征在于，包括均匀排布的多个所述撑紧装置。
5.根据权利要求1所述的支护系统，其特征在于，所述旋转环(3)外周设置有环形齿条，所述周向位移装置(5)上设置有与所述环形齿条啮合的齿轮以及驱动所述齿轮转动的第二驱动装置。
6.根据权利要求5所述的支护系统，其特征在于，包括对称设置的两个所述周向位移装置(5)。
7.根据权利要求1所述的支护系统，其特征在于，抓取机构(6)包括液压折叠臂。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的支护系统，其特征在于，所述周向位移装置(5)上安装有用于喷射混凝土的喷头(7)。
9.一种隧道掘进设备，包括主梁以及安装于所述主梁的支护系统，其特征在于，所述支护系统具体为权利要求1至8任意一项所述的支护系统。
10.根据权利要求9所述的隧道掘进设备，其特征在于，所述隧道掘进设备具体为全断面隧道掘进机。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108661678A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-10-16 | 中国铁建重工集团有限公司 | 隧道掘进设备及其支护系统 |
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| CN114486130A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-05-13 | 福州易丰行信息科技有限公司 | 一种基于人工智能检测隧道内壁渗水的装置 |
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2018
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