CN112523782A - 隧道施工组合机构及施工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及隧道施工组合机构及施工装置，包括安装臂，所述安装臂端部设置有夹具，所述夹具能够夹持固定拱架，所述安装臂的外圆周面可拆卸连接有钻进机构，所述钻进机构用于对围岩进行钻探，所述安装臂的外圆周面连接有喷嘴，所述喷嘴通过输浆管与供浆机构连接，供浆机构能够将浆液通过输浆管输送至喷嘴，并由喷嘴喷出，对隧道进行喷射养护，本发明的施工组合机构及施工装置能够实现一机多用，提高了施工效率。

Description

隧道施工组合机构及施工装置
技术领域
本发明涉及隧道施工设备技术领域，具体涉及隧道施工组合机构及施工装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
支护作为隧道施工的主要工序，是影响工程进度的重要因素，同时也是维持围岩稳定性的关键。喷射混凝土与锚杆、钢拱架一起形成整体支护体系，从而抑制围岩变形。
围岩分级是地下工程设计施工的基础性工作，数字钻探实时分级能直接利用钻机随钻参数实时进行围岩分级，具有直观、高效和实时判定等优点。
目前，国内已有机械化施工设备，发明人发现，上述工序不能组合进行，每种工序需要单独的设备进行，施工设备成本高，存在各项作业单独施工效率低、危险性大等问题。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供隧道施工组合机构，一套设备能够同时实现围岩的数字钻探、拱架的施工及隧道的喷射养护，施工设备成本低，施工作业效率高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供了隧道施工组合机构，包括安装臂，所述安装臂端部通过回转盘连接有夹具，所述夹具能够夹持固定拱架，所述安装臂可拆卸连接有钻进机构，所述钻进机构用于对围岩进行钻探，所述安装臂连接有喷嘴，所述喷嘴通过输浆管与供浆机构连接，供浆机构能够将浆液通过输浆管输送至喷嘴，并由喷嘴喷出，对隧道进行喷射养护。
第二方面，本发明的实施例提供了隧道施工装置，包括车体及所述的隧道施工组合机构，所述车体设置有回转平台，所述回转平台固定有安装基座，所述供浆机构安装在安装基座上，所述安装基座端部与举升臂的一端转动连接，所述举升臂与第一伸缩件的一端铰接，第一伸缩件的另一端与安装基座铰接，第一伸缩件能够带动举升臂转动，所述举升臂的另一端与安装臂的中部位置铰接，安装臂的端部与第二伸缩件的一端铰接，第二伸缩件的另一端与举升臂铰接，第二伸缩件能够带动安装臂绕举升臂端部的转动。
本发明的有益效果：
1.本发明的隧道施工组合机构，钻进机构、喷嘴及夹具均安装在安装臂上，能够同时实现围岩的数字钻探，拱架的安装及隧道的喷射养护，同一个设备上可以实现多种功能，降低了设备投资，实现了一机多用，提高了工作效率，减少了施工人员的数量，提高了作业的安全性。
2.本发明的隧道施工装置，具有车体，车体上通过回转平台连接举升臂，通过举升臂连接安装臂，方便对安装臂进行举升和位置调节，方便后续的数字钻探、拱架安装及喷射养护的施工，自动化程度高，降低了施工人员的劳动强度，提高了施工效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例2整体结构示意图；
图2为本发明实施例2远程可视化操控平台结构示意图；
图3为本发明实施例2实时画面监控设备结构主视图；
图4为本发明实施例2实时画面监控设备结构仰视图；
其中，1.安装臂，2.夹具，3.回转盘，4.激光定位仪，5.钻机，6.远程可视化操控平台，7.喷嘴，8.输浆管，9.声发射装置，10.红外线激光仪，11.浆液箱，11-1.进料口，11-2.进水口，12.喷射机，13.实时画面监控设备，14.透明防护罩，15.清洁刮刀，16.清洁海绵，17.归位盒，18.车板，19.履带式行走机构，20.定位液压支柱，21.回转平台，22.安装基座，23.举升臂，24.第一液压缸，25.第二液压缸。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有隧道施工中，围岩钻探分级、喷射养护及拱架的安装需要不同的设备，设备成本高，施工效率低，针对上述问题，本申请提出了一种隧道施工组合机构。
本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-3所示，隧道施工组合机构，包括安装臂1，所述安装臂的一端设置有夹具2，所述夹具与拱架的形状相匹配，能够对工具进行夹持固定，所述夹具与安装臂之间安装有回转盘3，回转盘的转动带动夹具做旋转运动,所述回转盘采用现有的回转台机构即可，在此不进行详细叙述，在其他一些实施例中，夹具与安装臂之间可安装回转电机，利用电机带动夹具转动，所述夹具上设置有激光定位仪4，可发射红外线对准调平已打好的定位点，实现拱架的定位安装。
所述安装臂的外圆周面上安装有钻进机构，所述钻进机构采用钻机5，所述钻机通过螺栓可拆卸固定连接在安装臂上。
所述钻机的钻头能够在钻孔完成后拆卸，更换为探头进行窥视，且钻机搭载有地质雷达，可进行不良地质体探测。
所述地质雷达通过无线传输与远程可视化操控平台6连接，钻机钻进过程中产生的随钻参数能够通过无线传输传输给远程可视化操控平台安装的测试***，所述随钻参数包括钻机的轴压、扭矩、转速、位移以及钻进速率等，测试***反演得到岩体力学性能参数和破碎程度，从而进行围岩的分级。
所述安装臂上还通过螺栓固定可拆卸连接有喷嘴7，所述喷嘴与输浆管8的一端连接，输浆管的另一端与供浆机构连接，供浆机构能够将浆液通过输浆管送至喷嘴，并由喷嘴喷出，对隧道进行喷射养护。
所述喷嘴上搭载有声发射装置9，进行喷浆后空腔检测，且喷嘴搭载红外线激光仪10，用于进行平整度检测。
所述供浆机构包括浆液箱11，所述浆液箱用于盛装浆液，所述浆液箱为箱体结构包括顶部箱壁、侧部箱壁及底部箱壁，所述顶部箱壁上设置有进料口11-1和进水口11-2，所述底部箱壁上设置有出浆口，所述出浆口与喷射机12的进口通过管路连接，喷射机的出口与输浆管的端部连接，喷射机能够带动浆液箱内的浆液由浆液箱经输浆管送至喷嘴，并由喷嘴按照设定压力喷出，对隧道进行喷射养护。
所述安装臂上还设置有实时画面监控设备13，所述实时画面监控设备与远程可视化操控平台连接，能够将实时采集的图像传输给远程可视化操控平台，使得施工人员能够对施工情况进行实施监控，所述实时画面监控设备安装有透明防护罩14，可对探头进行遮挡防尘且不影响图像采集。
在其他一些实施例中，所述安装臂上还装配有自清理***，所述自清理***包括归位盒17、清洁刮刀15和清洁海绵16，所述刮刀和清洗海绵均连接有一个转动电机，所述转动电机的输出轴与刮刀或清洗海绵连接，转动电机的电机壳与归为盒固定连接，所述实时画面监控设备安装在所述归位盒内，透明防护罩与归位盒固定连接。转动电机能够驱动海绵或刮刀沿转动，海绵和刮刀沿透明防护罩表面运动，进而对防护罩进行清理，保证拍摄图像的质量，清洁完成后，转动电机能够驱动海绵和刮刀收回至归位盒中，防止自清理***被污染。
实施例2：
本实施例公开了隧道施工装置，包括车体及实施例1所述的隧道施工组合机构。
所述车体包括车板18，所述车板安装有行走机构，所述行走机构采用现有的履带式行走机构19。车板的四个角处设置有定位液压支柱20，定位液压支柱能够同时向上下两个方向伸长，支撑到拱顶和拱底，实现车体的定位固定。
所述车板上安装有回转平台21，所述回转平台采用现有的回转平台即可，所述回转平台上固定有安装基座22，所述安装基座一端与举升臂23的一端铰接，所述举升臂采用现有工程机械用液压伸缩臂，具有多个可伸缩连接的伸缩部，位于最底部的伸缩部与安装基座铰接，且位于最底部的伸缩部与第一伸缩件的一端铰接，第一伸缩件的另一端与安装基座铰接，所述第一伸缩件采用第一液压缸24，第一液压缸的缸体与安装基座铰接，第一液压缸的活塞杆与伸缩部铰接。
第一液压缸的活塞杆伸长或缩回，能够带动举升臂抬起或下降。
所述举升臂的另一端与第二伸缩件的一端铰接，所述第二伸缩件的另一端与安装臂的一端铰接，所述安装臂的中部位置与举升臂的端部转动连接，所述第二伸缩件采用第二液压缸25，所述第二液压缸的缸体与举升臂铰接，第二液压缸的活塞杆与安装臂的端部铰接。
第二液压缸活塞杆的伸长或缩回能够带动安装臂绕举升臂端部的转动，进而带动安装臂的举升和下降。
所述浆液箱及喷射机固定安装在安装基座上，能够随安装基座的转动而转动，所述输浆管自然垂落与喷射机连接。
本实施例中，所述行走机构、回转平台、第一液压缸、第二液压缸、喷射机、钻机等元件均与可视化远程操控平台连接，施工人员能够通过可视化远程操控平台控制其工作。
本实施例的隧道施工组合装置工作时，行走机构带动车体进入隧道的设定位置，定位液压支柱工作，同时支撑到隧道拱顶和拱底，使车体定位固定，施工人员利用可视化远程操控平台操作举升臂及安装臂运动，使钻机到达设定位置，利用钻机对围岩进行钻孔，钻机钻进过程中产生的随钻参数能够通过无线传输传输给远程可视化操控平台安装的测试***，测试***反演得到岩体力学性能参数和破碎程度，从而进行围岩的分级。
夹具将拱架夹持固定后，施工人员利用可视化远程操控平台带动举升臂及安装臂运动，对拱架进行提升，方便施工人员对拱架进行安装。
施工人员利用可视化远程操控平台带动举升臂及安装臂运动，使喷嘴到达设定位置，启动喷射机，喷射机带动浆料箱中的浆液由喷嘴按照设定压力喷出，对隧道进行喷射养护。
本实施例的隧道施工组合装置，能够同时实现围岩的钻探分级、拱架的提升及隧道的喷射养护，一机多用，极大的降低了设备投资，提高了施工效率。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.隧道施工组合机构，其特征在于，包括安装臂，所述安装臂端部通过回转盘连接有夹具，所述夹具能够夹持固定拱架，所述安装臂可拆卸连接有钻进机构，所述钻进机构用于对围岩进行钻探，所述安装臂连接有喷嘴，所述喷嘴通过输浆管与供浆机构连接。
2.如权利要求1所述的隧道施工组合机构，其特征在于，所述安装臂搭载有实时画面监控设备，用于对施工图像进行实时采集。
3.如权利要求1所述的隧道施工组合机构，其特征在于，所述夹具安装有激光定位仪，所述激光定位仪用于对拱架的安装进行定位。
4.如权利要求1所述的隧道施工组合机构，其特征在于，所述钻进***包括钻机，所述钻机通过螺栓可拆卸连接在安装臂上，所述钻机上搭载有地质雷达。
5.如权利要求1所述的隧道施工组合机构，其特征在于，所述地质雷达与所述实时画面监控设备，可与远程可视化操控平台连接，将采集信息无线传输至可视化操控平台。
6.如权利要求1所述的隧道施工组合机构，其特征在于，所述喷嘴通过螺栓可拆卸连接在安装臂上，且搭载有声发射装置和红外线激光仪。
7.如权利要求1所述的隧道施工组合机构，其特征在于，所述供浆机构包括浆液箱，所述浆液箱顶部设置有进料口和进水口，浆液箱底部设置有出浆口，所述出浆口通过喷射机与输浆管连接，喷射机能够驱动浆液箱内部的浆料进入输浆管。
8.隧道施工装置，包括车体及权利要求1-7任一项所述的隧道施工组合机构，所述车体设置有回转平台，所述回转平台固定有安装基座，所述供浆机构安装在安装基座上，所述安装基座端部与举升臂的一端转动连接，所述举升臂与第一伸缩件的一端铰接，第一伸缩件的另一端与安装基座铰接，第一伸缩件能够带动举升臂转动，所述举升臂的另一端与安装臂的中部位置铰接，安装臂的端部与第二伸缩件的一端铰接，第二伸缩件的另一端与举升臂铰接，第二伸缩件能够带动安装臂绕举升臂端部的转动。
9.如权利要求8所述的隧道施工装置，其特征在于，所述举升臂为多级伸缩臂，具有多个可伸缩连接的伸缩部，举升臂能够伸长或缩短。
10.如权利要求8所述的隧道施工装置，其特征在于，所述车体安装有多个定位液压支柱，所述定位液压支柱能够支撑到隧道拱顶和拱底，使车体保持固定。
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