CN115162369B - 一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，包括移动机构、伸缩换向支撑机构、双层异向旋切脉冲清洁开槽机构和柔性收放随槽注浆机构，伸缩换向支撑机构固定设于移动机构上壁，双层异向旋切脉冲清洁开槽机构滑动设于伸缩换向支撑机构侧壁，柔性收放随槽注浆机构设于双层异向旋切脉冲清洁开槽机构内侧壁和移动机构上壁。本发明属于边坡支护技术领域，具体是提供了一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，利用等势原理和周期性作用原理对边坡土体进行旋切开槽，实现高效开槽和快速清洁；利用动态特性原理对边坡土体切槽进行分层注浆加固，将边坡土体转变为逆层倾向，显著提高了铁路边坡的稳定性。

Description

一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备

技术领域

本发明属于边坡支护技术领域，具体是指一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备。

背景技术

铁路施工因线路曲率和坡率要求，常需对路线经过之处的低矮山丘进行开挖放坡处理并形成路堑，而边坡的稳定性直接影响到铁路施工和运营的安全性，为了处理铁路土质边坡，现有施工技术中常采用混凝土网格挡墙加植草、砌石防护或喷锚支护等方法进行边坡支护加固处理，通常存在以下技术问题：

(1)混凝土网格挡墙加植草支护方式需在边坡开挖完成后施工，施工过程具有一定的危险性，网格挡墙施工完成后主要依靠自身重力为边坡土体增加稳定性，但边坡土体依然处于整体不稳定状态，当边坡土体内部渗水后，易发生突水突泥并涌出，从而使边坡支护局部失效，影响铁路运行；

(2)砌石防护亦需在边坡开挖完成后进行施工，施工过程需耗费大量人工，且施工完成的防护墙整体性较差，易因土体产生的主动土压力作用而坍塌，仅适用于较为低矮的边坡，实用性较差；

(3)喷锚支护使用较为广泛，但其施工过程较为复杂，且更适用于硬质或偏硬质边坡，对于土质边坡而言，锚杆或土钉难以钻入坚硬的锚固点，对土质边坡的锁定效果较差；

(4)现有技术无法解决既要使土质边坡保持整体状态以使边坡具有更高的稳定性和抗滑坡能力、又不能使土质边坡保持整体状态以满足分层开挖施工需求和降低工程造价的矛盾性技术问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，利用等势原理和周期性作用原理对边坡土体进行旋切开槽，借助正反同步作用的切割方式使土体切割成型并使设备具备移动空间，并借助脉冲式的周期气流作用对边坡切割过程中设备上粘结的土体进行高效清洁，利用柔性材料和动态收放的方式使注浆设备能够根据双层异向旋切脉冲清洁开槽机构的伸缩量进行实时调整匹配，通过分层旋切注浆的方式将边坡土体由松软土质或顺层倾向改变为逆层倾向，改变了边坡土体的受力变形特性，提高了边坡的稳定性。

本发明采取的技术方案如下：本方案提供了一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，包括移动机构、伸缩换向支撑机构、双层异向旋切脉冲清洁开槽机构和柔性收放随槽注浆机构，所述伸缩换向支撑机构固定设于移动机构上壁，所述双层异向旋切脉冲清洁开槽机构滑动贯穿设于伸缩换向支撑机构侧壁，所述柔性收放随槽注浆机构设于双层异向旋切脉冲清洁开槽机构内侧壁和移动机构上壁，双层异向旋切脉冲清洁开槽机构利用等势原理和周期性作用原理对边坡土体进行旋切开槽，借助正反同步作用的切割方式使土体切割成型并使设备具备移动空间，利用设备自身的尺寸效应保证了土体切槽的完整性，并借助脉冲式的周期气流作用对边坡切割过程中设备上粘结的土体进行高效清洁，降低了设备对边坡土体进行移动切割的难度，同时，提高了设备自清洁能力和切割的连续性，柔性收放随槽注浆机构利用动态特性原理对边坡土体切槽进行分层注浆加固，借助双层异向旋切脉冲清洁开槽机构形成的土层间隙完成注浆施工，并利用柔性材料和动态收放的方式使注浆设备能够根据双层异向旋切脉冲清洁开槽机构的伸缩量进行实时调整匹配，使设备能够对旋切注浆深度进行动态调整；所述双层异向旋切脉冲清洁开槽机构包括旋切导向支撑架、双层异向旋切装置、夹层土链式转运装置和脉动风清洁装置，所述旋切导向支撑架滑动贯穿设于伸缩换向支撑机构侧壁，所述双层异向旋切装置设于旋切导向支撑架侧壁，所述夹层土链式转运装置设于旋切导向支撑架内壁，所述脉动风清洁装置设于旋切导向支撑架上壁，所述柔性收放随槽注浆机构包括伸缩自适应注浆动力装置和循环随槽注浆装置，所述伸缩自适应注浆动力装置固定设于移动机构上壁，所述循环随槽注浆装置固定设于旋切导向支撑架内壁，所述伸缩自适应注浆动力装置和循环随槽注浆装置贯通设置，所述伸缩换向支撑机构包括伸缩换向动力装置和自调式配重架，所述伸缩换向动力装置固定设于移动机构上壁，所述自调式配重架固定设于伸缩换向动力装置上壁。

作为本发明的一种优选方案，其中，所述旋切导向支撑架内部设有夹层土转运腔和注浆腔，所述夹层土转运腔和注浆腔并列设置，所述旋切导向支撑架上壁和下壁边缘分别对称固定设有旋切导向板，所述旋切导向支撑架上壁和下壁分别固定设有伸缩传力齿条。

进一步地，所述双层异向旋切装置包括链式旋切锯条、旋切动力齿轮、旋切换向齿轮和旋切动力电机，所述旋切动力齿轮和旋切换向齿轮分别对称转动设于旋切导向支撑架端部上壁和下壁，所述旋切动力齿轮和旋切换向齿轮分别设于旋切导向支撑架两端，所述旋切动力齿轮相互靠近的侧壁分别固定设有环状齿条，所述链式旋切锯条分别滑动卡接设于旋切导向板侧壁，所述链式旋切锯条分别绕设于旋切动力齿轮、旋切换向齿轮和旋切导向板侧壁，所述链式旋切锯条分别与旋切动力齿轮和旋切换向齿轮啮合，所述旋切动力电机固定设于旋切导向支撑架内壁，所述旋切动力电机设于旋切动力齿轮之间，所述旋切动力电机输出端同轴固定设有异向动力齿轮，所述异向动力齿轮与环状齿条分别啮合；旋切导向支撑架和链式旋切锯条通过双层设计，使设备在对土体进行切削时形成松软夹层，从而使旋切导向支撑架能够在边坡土体内部移动。

优选地，所述夹层土链式转运装置包括转运链条、转运动力电机、转运动力齿轮和转运换向齿轮，所述转运动力齿轮和转运换向齿轮分别转动设于旋切导向支撑架内部底壁，所述转运动力齿轮和转运换向齿轮分别设于夹层土转运腔内部两端，所述转运动力齿轮设于旋切动力齿轮之间，所述转运换向齿轮设于旋切换向齿轮之间，所述转运链条设于夹层土转运腔内部，所述转运链条绕设于转运动力齿轮和转运换向齿轮外壁，所述转运动力电机固定设于旋切导向支撑架靠近旋切动力齿轮的端部侧壁，所述转运动力电机输出端和转运动力齿轮同轴固定连接，所述转运链条包括链条单元和链销，所述链条单元首尾相接形成环圈体，所述链销转动设于链条单元端部，所述链条单元侧壁固定设有转运拨板，所述链条单元远离转运拨板的侧壁固定设有动力条，所述链条单元相互靠近的侧壁分别固定设有转向插板和转向耳板，所述链销转动设于转向插板和转向耳板内壁；夹层土链式转运装置和双层异向旋切装置相互配合，对边坡内土层进行开槽处理并形成隔层，为设备运行和后续注浆施工提供空间。

优选地，所述脉动风清洁装置包括高速风机、脉冲换向阀和清洁排土箱，所述清洁排土箱固定设于旋切导向支撑架端部侧壁，所述高速风机固定设于清洁排土箱内侧壁，所述脉冲换向阀固定设于清洁排土箱内壁，所述转运动力电机贯穿设于清洁排土箱内侧壁，所述脉冲换向阀上壁贯穿固定设有排气总管，所述排气总管远离脉冲换向阀的端部和高速风机贯通连接，所述脉冲换向阀圆周侧壁贯穿设有上脉冲风管和下脉冲风管，所述上脉冲风管和下脉冲风管靠近脉冲换向阀的端部相向设置，所述上脉冲风管和下脉冲风管远离脉冲换向阀的端部分别设于转运链条上下方，所述脉冲换向阀内壁转动设有换向转子，所述换向转子和转运动力齿轮同轴固定连接，所述清洁排土箱下壁贯穿设有排土绞龙；脉动风清洁装置借助夹层土链式转运装置形成快速交替的高速气流，对转运链条上的土体进行往复吹动清洁，显著加快了土体从转运链条上脱离的速度，提高了清洁效率，清洁后的土体在重力作用下掉落至清洁排土箱底壁，并在排土绞龙的作用下排出清洁排土箱。

作为本方案的进一步优选，所述伸缩自适应注浆动力装置包括搅拌罐、注浆软管、回浆软管和收卷箱，所述搅拌罐固定设于移动机构上壁，所述注浆软管和回浆软管分别贯穿设于搅拌罐侧壁，所述收卷箱对称设于移动机构上壁，所述注浆软管和回浆软管分别滑动贯穿收卷箱侧壁，所述搅拌罐侧壁下边缘贯穿固定设有注浆泵，所述注浆软管靠近搅拌罐的端部和注浆泵贯通连接，所述收卷箱内侧壁对称转动设有软管夹持杆，所述软管夹持杆中部分别同轴固定设有软管耦合轮和收卷传动齿轮，所述收卷传动齿轮相互啮合，所述收卷箱内部上壁固定设有收卷舒张电机，所述收卷舒张电机输出端和软管夹持杆同轴固定连接，所述注浆软管和回浆软管分别穿越软管耦合轮之间。

进一步地，所述循环随槽注浆装置包括注浆管和回浆管，所述注浆管和回浆管分别固定设于旋切导向支撑架内壁，所述注浆管和回浆管设于注浆腔内部，所述注浆管和回浆管靠近旋切换向齿轮的端部贯通连接，所述注浆管侧壁阵列贯穿设有注浆嘴，所述注浆软管远离搅拌罐的端部和注浆管靠近旋切动力齿轮的端部贯通连接，所述回浆软管远离搅拌罐的端部和回浆管靠近旋切动力齿轮的端部贯通连接，所述回浆管内部固定设有安全阀；注浆嘴将注浆料注出至切削完成的隔层内部，并形成注浆层，从而将边坡土体分隔成稳定的土层，当注浆压力过大或注浆嘴发生堵管时，安全阀打开，安全阀和回浆管相互配合，防止循环随槽注浆装置因堵管而爆裂受损。

进一步地，所述伸缩换向动力装置包括注浆基座、转向调角轮和伸缩定位套筒，所述注浆基座固定设于移动机构上壁，所述转向调角轮对称转动设于注浆基座相互靠近的侧壁，所述伸缩定位套筒固定设于转向调角轮相互靠近的侧壁，所述伸缩定位套筒内壁固定设有伸缩电机，所述伸缩定位套筒内壁转动设有伸缩动力齿轮，所述伸缩动力齿轮和伸缩电机输出端同轴固定连接，所述伸缩动力齿轮分别和伸缩传力齿条啮合，所述转向调角轮圆周侧壁设有转向从动齿轮，所述注浆基座内部上壁固定设有转向电机，所述转向电机输出端同轴固定设有转向动力齿轮，所述转向动力齿轮和转向从动齿轮啮合，所述收卷舒张电机和伸缩电机电性连接；使用者通过控制转向电机调整旋切导向支撑架的角度，从而能够根据不同边坡角度和边坡土质情况对边坡土体切削角度进行灵活调整，收卷箱的设置使注浆软管靠近旋切导向支撑架的一端始终处于紧绷且灵活伸缩状态，保证了旋切导向支撑架和循环随槽注浆装置在伸缩过程中的匹配性，使设备能够对边坡土体进行各种深度的旋切注浆操作，同时避免注浆软管在工作过程中因异物缠绕而受损。

优选地，所述自调式配重架包括平衡滑轨和配重滑块，所述平衡滑轨固定设于伸缩定位套筒上壁，所述配重滑块滑动卡接设于平衡滑轨上壁，所述平衡滑轨上壁设有配重走行齿条，所述配重滑块内部固定设有配重电机，所述配重电机输出端同轴固定设有配重齿轮，所述配重齿轮和配重走行齿条啮合，所述配重电机和伸缩电机电性连接。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

(1)双层异向旋切脉冲清洁开槽机构利用等势原理和周期性作用原理对边坡土体进行旋切开槽，借助正反同步作用的切割方式使土体切割成型并使设备具备移动空间，利用设备自身的尺寸效应保证了土体切槽的完整性，并借助脉冲式的周期气流作用对边坡切割过程中设备上粘结的土体进行高效清洁，降低了设备对边坡土体进行移动切割的难度，同时，提高了设备自清洁能力和切割的连续性；

(2)柔性收放随槽注浆机构利用动态特性原理对边坡土体切槽进行分层注浆加固，借助双层异向旋切脉冲清洁开槽机构形成的土层间隙完成注浆施工，并利用柔性材料和动态收放的方式使注浆设备能够根据双层异向旋切脉冲清洁开槽机构的伸缩量进行实时调整匹配，使设备能够对旋切注浆深度进行动态调整；

(3)双层异向旋切装置通过双层反向运行的设计方式使设备在运行过程中达到受力平衡状态，有效降低了设备因转向作用力而扭曲受损的可能；

(4)夹层土链式转运装置和双层异向旋切装置相互配合，对边坡内土层进行开槽处理并形成隔层，为设备运行和注浆施工提供空间；

(5)脉动风清洁装置借助夹层土链式转运装置形成快速交替的高速气流，对转运链条上的土体进行往复吹动清洁，显著加快了土体从转运链条上脱离的速度，提高了清洁效率；

(6)使用者通过控制转向电机调整旋切导向支撑架的角度，从而能够根据不同边坡角度和边坡土质情况对边坡土体切削角度进行灵活调整；

(7)安全阀和回浆管相互配合，防止循环随槽注浆装置因堵管而爆裂受损；

(8)收卷箱的设置使注浆软管靠近旋切导向支撑架的一端始终处于紧绷且灵活伸缩状态，保证了旋切导向支撑架和循环随槽注浆装置在伸缩过程中的匹配性，使设备能够对边坡土体进行各种深度的旋切注浆操作，同时避免注浆软管在工作过程中因异物缠绕而受损；

(9)双层异向旋切脉冲清洁开槽机构和柔性收放随槽注浆机构通过旋切注浆的方式将注浆料注入至切削完成的隔层内部，并形成注浆层，注浆层凝固后，边坡土体由松软土质或顺层倾向转变为逆层倾向，改变了边坡土体的受力变形特性，显著提高了边坡土体的自稳定性。

附图说明

图1为本发明提出的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备的结构示意图；

图2为本发明提出的伸缩换向支撑机构和双层异向旋切脉冲清洁开槽机构的结构示意图；

图3为本发明提出的旋切导向支撑架的侧视剖视图；

图4为本发明提出的旋切动力齿轮和旋切动力电机的结构示意图；

图5为本发明提出的夹层土链式转运装置的结构示意图；

图6为本发明提出的链条单元的结构示意图；

图7为本发明提出的清洁排土箱内部的结构示意图；

图8为本发明提出的脉冲换向阀的剖视结构图；

图9为本发明提出的伸缩自适应注浆动力装置的结构示意图；

图10为本发明提出的收卷箱内部的结构示意图；

图11为本发明提出的循环随槽注浆装置的结构示意图；

图12为本发明提出的伸缩换向动力装置的侧视图；

图13为本发明提出的自调式配重架的结构示意图。

其中，1、移动机构，2、伸缩换向支撑机构，21、伸缩换向动力装置，211、注浆基座，2110、转向电机，2111、转向动力齿轮，212、转向调角轮，2120、转向从动齿轮，213、伸缩定位套筒，2130、伸缩电机，2131、伸缩动力齿轮，22、自调式配重架，221、平衡滑轨，2210、配重走行齿条，222、配重滑块，2220、配重电机，2221、配重齿轮，3、双层异向旋切脉冲清洁开槽机构，31、旋切导向支撑架，311、夹层土转运腔，312、注浆腔，313、旋切导向板，314、伸缩传力齿条，32、双层异向旋切装置，321、链式旋切锯条，322、旋切动力齿轮，3220、环状齿条，323、旋切换向齿轮，324、旋切动力电机，3240、异向动力齿轮，33、夹层土链式转运装置，331、转运链条，3310、链条单元，3311、链销，3312、转运拨板，3313、动力条，3314、转向插板，3315、转向耳板，332、转运动力电机，333、转运动力齿轮，334、转运换向齿轮，34、脉动风清洁装置，341、高速风机，342、脉冲换向阀，3420、排气总管，3421、上脉冲风管，3422、下脉冲风管，3423、换向转子，343、清洁排土箱，3430、排土绞龙，4、柔性收放随槽注浆机构，41、伸缩自适应注浆动力装置，411、搅拌罐，4110、注浆泵，412、注浆软管，413、回浆软管，414、收卷箱，4140、软管夹持杆，4141、软管耦合轮，4142、收卷传动齿轮，4143、收卷舒张电机，42、循环随槽注浆装置，421、注浆管，4210、注浆嘴，422、回浆管，4220、安全阀。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。

如图1、图2所示，本方案提供的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，包括移动机构1、伸缩换向支撑机构2、双层异向旋切脉冲清洁开槽机构3和柔性收放随槽注浆机构4，伸缩换向支撑机构2固定设于移动机构1上壁，双层异向旋切脉冲清洁开槽机构3滑动贯穿设于伸缩换向支撑机构2侧壁，柔性收放随槽注浆机构4设于双层异向旋切脉冲清洁开槽机构3内侧壁和移动机构1上壁，双层异向旋切脉冲清洁开槽机构3包括旋切导向支撑架31、双层异向旋切装置32、夹层土链式转运装置33和脉动风清洁装置34，旋切导向支撑架31滑动贯穿设于伸缩换向支撑机构2侧壁，双层异向旋切装置32设于旋切导向支撑架31侧壁，夹层土链式转运装置33设于旋切导向支撑架31内壁，脉动风清洁装置34设于旋切导向支撑架31上壁，柔性收放随槽注浆机构4包括伸缩自适应注浆动力装置41和循环随槽注浆装置42，伸缩自适应注浆动力装置41固定设于移动机构1上壁，循环随槽注浆装置42固定设于旋切导向支撑架31内壁，伸缩自适应注浆动力装置41和循环随槽注浆装置42贯通设置，伸缩换向支撑机构2包括伸缩换向动力装置21和自调式配重架22，伸缩换向动力装置21固定设于移动机构1上壁，自调式配重架22固定设于伸缩换向动力装置21上壁。

如图3所示，旋切导向支撑架31内部设有夹层土转运腔311和注浆腔312，夹层土转运腔311和注浆腔312并列设置，旋切导向支撑架31上壁和下壁边缘分别对称固定设有旋切导向板313，旋切导向支撑架31上壁和下壁分别固定设有伸缩传力齿条314。

如图2、图4所示，双层异向旋切装置32包括链式旋切锯条321、旋切动力齿轮322、旋切换向齿轮323和旋切动力电机324，旋切动力齿轮322和旋切换向齿轮323分别对称转动设于旋切导向支撑架31端部上壁和下壁，旋切动力齿轮322和旋切换向齿轮323分别设于旋切导向支撑架31两端，旋切动力齿轮322相互靠近的侧壁分别固定设有环状齿条3220，链式旋切锯条321分别滑动卡接设于旋切导向板313侧壁，链式旋切锯条321分别绕设于旋切动力齿轮322、旋切换向齿轮323和旋切导向板313侧壁，链式旋切锯条321分别与旋切动力齿轮322和旋切换向齿轮323啮合，旋切动力电机324固定设于旋切导向支撑架31内壁，旋切动力电机324设于旋切动力齿轮322之间，旋切动力电机324输出端同轴固定设有异向动力齿轮3240，异向动力齿轮3240与环状齿条3220分别啮合；旋切导向支撑架31和链式旋切锯条321通过双层设计，使设备在对土体进行切削时形成松软夹层，从而使旋切导向支撑架31能够在边坡土体内部移动。

如图5、图6所示，夹层土链式转运装置33包括转运链条331、转运动力电机332、转运动力齿轮333和转运换向齿轮334，转运动力齿轮333和转运换向齿轮334分别转动设于旋切导向支撑架31内部底壁，转运动力齿轮333和转运换向齿轮334分别设于夹层土转运腔311内部两端，转运动力齿轮333设于旋切动力齿轮322之间，转运换向齿轮334设于旋切换向齿轮323之间，转运链条331设于夹层土转运腔311内部，转运链条331绕设于转运动力齿轮333和转运换向齿轮334外壁，转运动力电机332固定设于旋切导向支撑架31靠近旋切动力齿轮322的端部侧壁，转运动力电机332输出端和转运动力齿轮333同轴固定连接，转运链条331包括链条单元3310和链销3311，链条单元3310首尾相接形成环圈体，链销3311转动设于链条单元3310端部，链条单元3310侧壁固定设有转运拨板3312，链条单元3310远离转运拨板3312的侧壁固定设有动力条3313，链条单元3310相互靠近的侧壁分别固定设有转向插板3314和转向耳板3315，链销3311转动设于转向插板3314和转向耳板3315内壁；夹层土链式转运装置33和双层异向旋切装置32相互配合，对边坡内土层进行开槽处理并形成隔层，为设备运行和后续注浆施工提供空间。

如图7、图8所示，脉动风清洁装置34包括高速风机341、脉冲换向阀342和清洁排土箱343，清洁排土箱343固定设于旋切导向支撑架31端部侧壁，高速风机341固定设于清洁排土箱343内侧壁，脉冲换向阀342固定设于清洁排土箱343内壁，转运动力电机332贯穿设于清洁排土箱343内侧壁，脉冲换向阀342上壁贯穿固定设有排气总管3420，排气总管3420远离脉冲换向阀342的端部和高速风机341贯通连接，脉冲换向阀342圆周侧壁贯穿设有上脉冲风管3421和下脉冲风管3422，上脉冲风管3421和下脉冲风管3422靠近脉冲换向阀342的端部相向设置，上脉冲风管3421和下脉冲风管3422远离脉冲换向阀342的端部分别设于转运链条331上下方，脉冲换向阀342内壁转动设有换向转子3423，换向转子3423和转运动力齿轮333同轴固定连接，清洁排土箱343下壁贯穿设有排土绞龙3430；脉动风清洁装置34借助夹层土链式转运装置33形成快速交替的高速气流，对转运链条331上的土体进行往复吹动清洁，显著加快了土体从转运链条331上脱离的速度，提高了清洁效率。

如图9、图10所示，伸缩自适应注浆动力装置41包括搅拌罐411、注浆软管412、回浆软管413和收卷箱414，搅拌罐411固定设于移动机构1上壁，注浆软管412和回浆软管413分别贯穿设于搅拌罐411侧壁，收卷箱414对称设于移动机构1上壁，注浆软管412和回浆软管413分别滑动贯穿收卷箱414侧壁，搅拌罐411侧壁下边缘贯穿固定设有注浆泵4110，注浆软管412靠近搅拌罐411的端部和注浆泵4110贯通连接，收卷箱414内侧壁对称转动设有软管夹持杆4140，软管夹持杆4140中部分别同轴固定设有软管耦合轮4141和收卷传动齿轮4142，收卷传动齿轮4142相互啮合，收卷箱414内部上壁固定设有收卷舒张电机4143，收卷舒张电机4143输出端和软管夹持杆4140同轴固定连接，注浆软管412和回浆软管413分别穿越软管耦合轮4141之间。

如图11所示，循环随槽注浆装置42包括注浆管421和回浆管422，注浆管421和回浆管422分别固定设于旋切导向支撑架31内壁，注浆管421和回浆管422设于注浆腔312内部，注浆管421和回浆管422靠近旋切换向齿轮323的端部贯通连接，注浆管421侧壁阵列贯穿设有注浆嘴4210，注浆软管412远离搅拌罐411的端部和注浆管421靠近旋切动力齿轮322的端部贯通连接，回浆软管413远离搅拌罐411的端部和回浆管422靠近旋切动力齿轮322的端部贯通连接，回浆管422内部固定设有安全阀4220；注浆嘴4210将注浆料注出至切削完成的隔层内部，并形成注浆层，从而将边坡土体分隔成稳定的土层。

如图12所示，伸缩换向动力装置21包括注浆基座211、转向调角轮212和伸缩定位套筒213，注浆基座211固定设于移动机构1上壁，转向调角轮212对称转动设于注浆基座211相互靠近的侧壁，伸缩定位套筒213固定设于转向调角轮212相互靠近的侧壁，伸缩定位套筒213内壁固定设有伸缩电机2130，伸缩定位套筒213内壁转动设有伸缩动力齿轮2131，伸缩动力齿轮2131和伸缩电机2130输出端同轴固定连接，伸缩动力齿轮2131分别和伸缩传力齿条314啮合，转向调角轮212圆周侧壁设有转向从动齿轮2120，注浆基座211内部上壁固定设有转向电机2110，转向电机2110输出端同轴固定设有转向动力齿轮2111，转向动力齿轮2111和转向从动齿轮2120啮合，收卷舒张电机4143和伸缩电机2130电性连接；收卷箱414的设置使注浆软管412靠近旋切导向支撑架31的一端始终处于紧绷且灵活伸缩状态，保证了旋切导向支撑架31和循环随槽注浆装置42在伸缩过程中的匹配性，使设备能够对边坡土体进行各种深度的旋切注浆操作，同时避免注浆软管412在工作过程中因异物缠绕而受损。

如图13所示，自调式配重架22包括平衡滑轨221和配重滑块222，平衡滑轨221固定设于伸缩定位套筒213上壁，配重滑块222滑动卡接设于平衡滑轨221上壁，平衡滑轨221上壁设有配重走行齿条2210，配重滑块222内部固定设有配重电机2220，配重电机2220输出端同轴固定设有配重齿轮2221，配重齿轮2221和配重走行齿条2210啮合，配重电机2220和伸缩电机2130电性连接。

具体使用时，施工人员将本方案提出的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备移动至施工场地，使设备能够沿预定边坡边缘走向运动，边坡成型采用分层开挖方式，边坡开挖完成一层后，本方案提出的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备紧贴开挖完成的坡脚行进并对边坡进行注浆加固处理，初始状态时，旋切导向支撑架31处于水平状态，旋切动力齿轮322远离伸缩定位套筒213，旋切换向齿轮323靠近伸缩定位套筒213。

注浆加固前，首先进行设备调整，使旋切导向支撑架31达到预设注浆加固位置及角度，施工人员启动移动机构1，使移动机构1行进至坡脚边缘，施工人员启动转向电机2110，转向电机2110驱动转向动力齿轮2111转动，转向动力齿轮2111通过转向从动齿轮2120带动转向调角轮212转动，从而使伸缩定位套筒213转动，并使旋切导向支撑架31转动，使用者通过控制转向电机2110调整旋切导向支撑架31的角度，从而能够根据不同边坡角度和边坡土质情况对边坡土体切削角度进行灵活调整，旋切导向支撑架31角度调节完成后，开始进行旋切钻进注浆操作，在注浆过程中，施工***小型泵送车跟随移动机构1，在注浆过程中为搅拌罐411补充注浆料，施工人员启动伸缩电机2130和移动机构1，配重电机2220、旋切动力电机324、转运动力电机332、高速风机341和收卷舒张电机4143跟随运行，伸缩电机2130驱动伸缩动力齿轮2131转动，伸缩动力齿轮2131通过伸缩传力齿条314带动旋切导向支撑架31沿伸缩定位套筒213内壁滑动，从而使旋切换向齿轮323逐渐远离伸缩定位套筒213并靠近边坡土体，配重电机2220驱动配重齿轮2221沿配重走行齿条2210转动走行，从而使配重滑块222沿平衡滑轨221滑动，配重滑块222对旋切导向支撑架31进行配重，防止设备发生倾覆，旋切动力电机324运行时，驱动异向动力齿轮3240转动，异向动力齿轮3240通过环状齿条3220带动旋切动力齿轮322同步反向转动，从而使链式旋切锯条321分别沿旋切动力齿轮322、旋切导向板313和旋切换向齿轮323侧壁绕行，链式旋切锯条321旋切方向相反，双层异向旋切装置32通过双层反向运行的设计方式使设备在运行过程中达到受力平衡状态，有效降低了设备因转向作用力而扭曲受损的可能，当旋切导向支撑架31靠近土体时，链式旋切锯条321对土体进行双层旋切，从而形成具有一定厚度的切削松软土层，转运动力电机332运行时，驱动转运动力齿轮333转动，转运动力齿轮333通过动力条3313带动链条单元3310运动，从而使转运链条331整体产生沿转运动力齿轮333和转运换向齿轮334外壁的绕行运动，链式旋切锯条321对边坡土体进行切割后，链式旋切锯条321之间的土体进入旋切导向板313之间，并接触到转运链条331，转运链条331通过转运拨板3312不断将土体带动至边坡外部，从而实现对切割出的土体的转运，双层异向旋切装置32和夹层土链式转运装置33逐渐对土体进行切削，旋切导向支撑架31逐渐钻入土体内部，在此过程中，旋切导向支撑架31开始在边坡土体内部旋切并在土层间隙内部移动，带动循环随槽注浆装置42进入切割后的土层间隙，注浆软管412远离搅拌罐411的端部逐渐靠近收卷箱414，收卷舒张电机4143驱动软管夹持杆4140转动，从而使软管耦合轮4141和收卷传动齿轮4142同步转动，收卷传动齿轮4142相互之间传动，使相邻的软管耦合轮4141同步反向转动，从而使注浆软管412逐渐回收至收卷箱414内部，当旋切导向支撑架31到达预设深度时，伸缩电机2130停止运行，注浆泵4110开始运行，注浆泵4110将搅拌罐411内部的注浆料经注浆软管412输送至注浆管421，并分别从注浆嘴4210注出，注浆嘴4210将注浆料注出至切削完成的隔层内部，并形成注浆层，注浆层凝固后，边坡土体由松软土质或顺层边坡转变为逆层边坡，显著提高了边坡土体的自稳定性，当注浆压力过大或注浆嘴4210发生堵管时，安全阀4220打开，安全阀4220和回浆管422相互配合，防止循环随槽注浆装置42因堵管而爆裂受损，高速风机341运行时，清洁排土箱343内部的气体经高速风机341和排气总管3420输送至脉冲换向阀342内部，转运动力齿轮333在转动过程中带动换向转子3423在脉冲换向阀342内转动，换向转子3423转动过程中，当换向转子3423侧壁靠近上脉冲风管3421时，换向转子3423将上脉冲风管3421封闭，此时，下脉冲风管3422处于贯通状态，当换向转子3423转动至下脉冲风管3422处时，下脉冲风管3422被封堵，而上脉冲风管3421处于贯通状态，换向转子3423使上脉冲风管3421和下脉冲风管3422处于交替开启的状态，进入脉冲换向阀342内部的气体从上脉冲风管3421和下脉冲风管3422交替排出高速气流，高速气流对经过上脉冲风管3421和下脉冲风管3422之间的链条单元3310上粘结的土体进行往复吹动清洁，显著加快了土体从转运链条331上脱离的速度，清洁后的土体在重力作用下掉落至清洁排土箱343底壁，并在排土绞龙3430的作用下排出清洁排土箱343。

当第一层边坡土体注浆完成后，注浆泵4110停止运行，伸缩电机2130、收卷舒张电机4143和配重电机2220反向运行，旋切动力电机324、转运动力电机332和高速风机341继续运行，使旋切导向支撑架31逐渐从土体中抽出，注浆软管412远离搅拌罐411的端部跟随旋切导向支撑架31的滑动而逐渐被拉伸出收卷箱414，注浆软管412靠近旋切导向支撑架31的一端始终处于紧绷且灵活伸缩状态，保证了旋切导向支撑架31和循环随槽注浆装置42在伸缩过程中的匹配性，通过多次开挖和多层注浆处理后，边坡土体形成逆层稳定边坡，有效提高了铁路边坡施工过程的便捷程度和施工完成后的稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：包括，

移动机构(1)；

伸缩换向支撑机构(2)，所述伸缩换向支撑机构(2)固定设于移动机构(1)上壁；

双层异向旋切脉冲清洁开槽机构(3)，包括旋切导向支撑架(31)、双层异向旋切装置(32)、夹层土链式转运装置(33)和脉动风清洁装置(34)，所述旋切导向支撑架(31)滑动贯穿设于伸缩换向支撑机构(2)侧壁，所述双层异向旋切装置(32)设于旋切导向支撑架(31)侧壁，所述夹层土链式转运装置(33)设于旋切导向支撑架(31)内壁，所述脉动风清洁装置(34)设于旋切导向支撑架(31)上壁；

柔性收放随槽注浆机构(4)，包括伸缩自适应注浆动力装置(41)和循环随槽注浆装置(42)，所述伸缩自适应注浆动力装置(41)固定设于移动机构(1)上壁，所述循环随槽注浆装置(42)固定设于旋切导向支撑架(31)内壁。

2.根据权利要求1所述的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：所述伸缩自适应注浆动力装置(41)和循环随槽注浆装置(42)贯通设置，所述伸缩换向支撑机构(2)包括伸缩换向动力装置(21)和自调式配重架(22)，所述伸缩换向动力装置(21)固定设于移动机构(1)上壁，所述自调式配重架(22)固定设于伸缩换向动力装置(21)上壁。

3.根据权利要求2所述的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：所述旋切导向支撑架(31)内部设有夹层土转运腔(311)和注浆腔(312)，所述旋切导向支撑架(31)上壁和下壁边缘分别对称固定设有旋切导向板(313)，所述旋切导向支撑架(31)上壁和下壁分别固定设有伸缩传力齿条(314)。

4.根据权利要求3所述的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：所述双层异向旋切装置(32)包括链式旋切锯条(321)、旋切动力齿轮(322)、旋切换向齿轮(323)和旋切动力电机(324)，所述旋切动力齿轮(322)和旋切换向齿轮(323)分别对称转动设于旋切导向支撑架(31)端部上壁和下壁，所述旋切动力齿轮(322)和旋切换向齿轮(323)分别设于旋切导向支撑架(31)两端，所述旋切动力齿轮(322)相互靠近的侧壁分别固定设有环状齿条(3220)，所述链式旋切锯条(321)分别滑动卡接设于旋切导向板(313)侧壁，所述链式旋切锯条(321)分别绕设于旋切动力齿轮(322)、旋切换向齿轮(323)和旋切导向板(313)侧壁，所述链式旋切锯条(321)分别与旋切动力齿轮(322)和旋切换向齿轮(323)啮合，所述旋切动力电机(324)固定设于旋切导向支撑架(31)内壁，所述旋切动力电机(324)设于旋切动力齿轮(322)之间，所述旋切动力电机(324)输出端同轴固定设有异向动力齿轮(3240)，所述异向动力齿轮(3240)与环状齿条(3220)分别啮合。

5.根据权利要求4所述的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：所述夹层土链式转运装置(33)包括转运链条(331)、转运动力电机(332)、转运动力齿轮(333)和转运换向齿轮(334)，所述转运动力齿轮(333)和转运换向齿轮(334)分别转动设于旋切导向支撑架(31)内部底壁，所述转运动力齿轮(333)和转运换向齿轮(334)分别设于夹层土转运腔(311)内部两端，所述转运动力齿轮(333)设于旋切动力齿轮(322)之间，所述转运链条(331)设于夹层土转运腔(311)内部，所述转运链条(331)绕设于转运动力齿轮(333)和转运换向齿轮(334)外壁，所述转运动力电机(332)固定设于旋切导向支撑架(31)靠近旋切动力齿轮(322)的端部侧壁，所述转运动力电机(332)输出端和转运动力齿轮(333)同轴固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：所述脉动风清洁装置(34)包括高速风机(341)、脉冲换向阀(342)和清洁排土箱(343)，所述清洁排土箱(343)固定设于旋切导向支撑架(31)端部侧壁，所述高速风机(341)固定设于清洁排土箱(343)内侧壁，所述脉冲换向阀(342)固定设于清洁排土箱(343)内壁，所述转运动力电机(332)贯穿设于清洁排土箱(343)内侧壁，所述脉冲换向阀(342)上壁贯穿固定设有排气总管(3420)，所述排气总管(3420)远离脉冲换向阀(342)的端部和高速风机(341)贯通连接，所述脉冲换向阀(342)圆周侧壁贯穿设有上脉冲风管(3421)和下脉冲风管(3422)，所述上脉冲风管(3421)和下脉冲风管(3422)靠近脉冲换向阀(342)的端部相向设置，所述上脉冲风管(3421)和下脉冲风管(3422)远离脉冲换向阀(342)的端部分别设于转运链条(331)上下方，所述脉冲换向阀(342)内壁转动设有换向转子(3423)，所述换向转子(3423)和转运动力齿轮(333)同轴固定连接，所述清洁排土箱(343)下壁贯穿设有排土绞龙(3430)。

7.根据权利要求6所述的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：所述伸缩自适应注浆动力装置(41)包括搅拌罐(411)、注浆软管(412)、回浆软管(413)和收卷箱(414)，所述搅拌罐(411)固定设于移动机构(1)上壁，所述注浆软管(412)和回浆软管(413)分别贯穿设于搅拌罐(411)侧壁，所述收卷箱(414)对称设于移动机构(1)上壁，所述注浆软管(412)和回浆软管(413)分别滑动贯穿收卷箱(414)侧壁，所述搅拌罐(411)侧壁下边缘贯穿固定设有注浆泵(4110)，所述注浆软管(412)靠近搅拌罐(411)的端部和注浆泵(4110)贯通连接，所述收卷箱(414)内侧壁对称转动设有软管夹持杆(4140)，所述软管夹持杆(4140)中部分别同轴固定设有软管耦合轮(4141)和收卷传动齿轮(4142)，所述收卷传动齿轮(4142)相互啮合，所述收卷箱(414)内部上壁固定设有收卷舒张电机(4143)，所述收卷舒张电机(4143)输出端和软管夹持杆(4140)同轴固定连接，所述注浆软管(412)和回浆软管(413)侧壁分别和软管耦合轮(4141)滚动连接。

8.根据权利要求7所述的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：所述循环随槽注浆装置(42)包括注浆管(421)和回浆管(422)，所述注浆管(421)和回浆管(422)分别固定设于旋切导向支撑架(31)内壁，所述注浆管(421)和回浆管(422)设于注浆腔(312)内部，所述注浆管(421)和回浆管(422)靠近旋切换向齿轮(323)的端部贯通连接，所述注浆管(421)侧壁阵列贯穿设有注浆嘴(4210)，所述注浆软管(412)远离搅拌罐(411)的端部和注浆管(421)靠近旋切动力齿轮(322)的端部贯通连接，所述回浆软管(413)远离搅拌罐(411)的端部和回浆管(422)靠近旋切动力齿轮(322)的端部贯通连接，所述回浆管(422)内部固定设有安全阀(4220)。

9.根据权利要求8所述的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：所述伸缩换向动力装置(21)包括注浆基座(211)、转向调角轮(212)和伸缩定位套筒(213)，所述注浆基座(211)固定设于移动机构(1)上壁，所述转向调角轮(212)对称转动设于注浆基座(211)相互靠近的侧壁，所述伸缩定位套筒(213)固定设于转向调角轮(212)相互靠近的侧壁，所述伸缩定位套筒(213)内壁固定设有伸缩电机(2130)，所述伸缩定位套筒(213)内壁转动设有伸缩动力齿轮(2131)，所述伸缩动力齿轮(2131)和伸缩电机(2130)输出端同轴固定连接，所述伸缩动力齿轮(2131)分别和伸缩传力齿条(314)啮合，所述转向调角轮(212)圆周侧壁设有转向从动齿轮(2120)，所述注浆基座(211)内部上壁固定设有转向电机(2110)，所述转向电机(2110)输出端同轴固定设有转向动力齿轮(2111)，所述转向动力齿轮(2111)和转向从动齿轮(2120)啮合，所述收卷舒张电机(4143)和伸缩电机(2130)电性连接。

10.根据权利要求9所述的一种铁路土质边坡施工用分层旋切注浆设备，其特征在于：所述自调式配重架(22)包括平衡滑轨(221)和配重滑块(222)，所述平衡滑轨(221)固定设于伸缩定位套筒(213)上壁，所述配重滑块(222)滑动卡接设于平衡滑轨(221)上壁，所述平衡滑轨(221)上壁设有配重走行齿条(2210)，所述配重滑块(222)内部固定设有配重电机(2220)，所述配重电机(2220)输出端同轴固定设有配重齿轮(2221)，所述配重齿轮(2221)和配重走行齿条(2210)啮合，所述配重电机(2220)和伸缩电机(2130)电性连接。

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