拱架式预切槽设备的成拱方法
【专利摘要】本发明公开了一种拱架式预切槽设备的成拱方法，其中拱架式预切槽设备包括切槽装置、喷射装置和拱架。成拱方法包括如下步骤：将第一工作面的待切槽区域沿周向方向分成多个切槽区，对多个切槽区从下向上且从左至右依次进行切槽；对已完成切槽的切槽区喷射混凝土填充；在多个切槽区完成切槽和混凝土填充之后喷射混凝土形成连续的第一混凝土拱壳。根据本发明的拱架式预切槽设备的成拱方法，形成的混凝土拱壳的质量更好且施工效率高，形成的高质量的混凝土拱壳可以对工作面的整体起到很好的预支护作用，进而可以使用大型机械设备进行开挖和装卸，提高了机械设备的使用率，减少了劳动力消耗，提高了效率，并可以节省用于支撑的材料，降低施工成本。
【专利说明】
拱架式预切槽设备的成拱方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及隧道工程技术领域，具体地说，涉及一种拱架式预切槽设备的成拱方法。
【背景技术】
[0002]相关技术中，针对软岩(单轴饱和抗压强度5<Rc<15MPa)和极软岩(单轴饱和抗压强度Rc<5MPa)地质条件下的隧道开挖，传统工法按分部顺序采取分步分块开挖，并要求边挖边撑以求安全。按不同分块及开挖顺序又可分为先拱后墙法、漏斗棚架法、台阶法、CD法及CRD法等。传统隧道开挖工法主要存在以下几个问题:(I)工作面小，不能使用大型开挖设备和装卸运输工具；(2)支撑复杂，材料耗用多；(3)施工进度慢，建设周期长；(4)机械化程度低，劳动力耗用多。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提出一种拱架式预切槽设备的成拱方法，所述成拱方法可以增加隧道断面开挖时机械化设备使用程度，提高施工效率，减少支撑材料耗用，降低施工成本。
[0004]根据本发明实施例的拱架式预切槽设备的成拱方法，所述拱架式预切槽设备包括切槽装置、喷射装置和拱架，所述切槽装置和所述喷射装置均设在所述拱架上且分别沿所述拱架的周向可移动，所述切槽装置包括沿前后方向延伸的链刀，所述链刀沿所述拱架的径向方向可移动且沿所述拱架的外轮廓线的切线方向可摆动，所述喷射装置包括喷头和可伸缩的喷射臂，所述喷头可转动地连接在所述喷射臂上，所述成拱方法包括如下步骤:将第一工作面的待切槽区域沿周向方向分成多个切槽区，通过所述切槽装置对所述多个切槽区从下向上且从左至右依次进行切槽;利用所述喷射装置对已完成切槽的所述切槽区喷射混凝土填充;在所述多个切槽区完成切槽和混凝土填充之后，所述多个切槽区内喷射的所述混凝土形成连续的第一混凝土拱壳;待所述第一混凝土拱壳的强度达到设定值后，开挖去除所述第一混凝土拱壳内的软岩及泥土，并进行平整形成第二工作面;按上述步骤在所述第二工作面上形成第二混凝土拱壳，所述第二混凝土拱壳与所述第一混凝土拱壳具有搭接区域，以此类推直至完成第N个混凝土拱壳，其中N为正整数。
[0005]根据本发明实施例的拱架式预切槽设备的成拱方法，在开挖之前通过采用拱架式预切槽设备的切槽装置对隧道的工作面进行分段切槽，且切槽顺序为从下向上且从左至右依次进行，在切下一个切槽区的同时利用拱架式预切槽设备的喷射装置对已完成切槽的上一个切槽区喷射混凝土填充，由此形成的混凝土拱壳的质量更好且施工效率高，形成的高质量的混凝土拱壳可以对工作面的整体起到很好的预支护作用，进而可以使用大型机械设备进行开挖和装卸，提高了机械设备的使用率，减少了劳动力消耗，提高了效率，并可以节省用于支撑的材料，降低施工成本。
[0006]根据本发明的一些实施例，在对所述多个切槽区进行切槽时，所述链刀的上仰角度为α，所述α的范围为:0° <α<20°。
[0007]进一步地，所述α = 4.9°。
[0008]根据本发明的一些实施例，所述拱架以速度Vl沿纵向前进、所述链刀以速度V2沿所述拱架的径向方向向外移动且使所述链刀切槽时保持所述α的值不变。
[0009]根据本发明的一些实施例，所述多个切槽区包括普通切槽区和拱脚切槽区，所述拱脚切槽区位于所述普通切槽区的下方且所述拱脚切槽区延伸至所述拱架的行走面的下方。
[0010]根据本发明的一些实施例，在对所述普通切槽区进行切槽时，所述链刀从所述普通切槽区的周向一端伸入所述普通切槽区内，在所述链刀伸入至预定切深后所述链刀沿所述拱架的周向移动，在所述链刀移动至所述普通切槽区的周向另一端时所述链刀退刀，完成所述普通切槽区的切槽。
[0011]根据本发明的一些实施例，在对所述拱脚切槽区进行切槽时，所述链刀从所述拱脚切槽区的周向一端伸入所述拱脚切槽区内，在所述链刀伸入至预定切深后所述链刀沿所述拱架的周向移动，在所述链刀移动至所述拱脚切槽区与所述行走面的交接处时所述链刀向下偏摆角度β，所述链刀偏摆到位后退刀，完成所述拱脚切槽区的切槽，其中所述β的范围为 30°<β<60°。
[0012]根据本发明的一些实施例，在对每个所述普通切槽区进行喷射混凝土填充时，所述喷射臂伸长以使所述喷头伸入至所述普通切槽区内的预定位置，且所述喷头在所述普通切槽区内沿所述拱架的周向作往复运动直至所述普通切槽区内填满混凝土，且在所述喷头喷完一层混凝土后所述喷射臂缩短以使所述喷头后退。
[0013]根据本发明的一些实施例，在对每个所述拱脚切槽区进行喷射混凝土填充时，所述喷头先喷射混凝土填充所述拱脚切槽区的位于所述行走面下方的部分，待所述拱脚切槽区的位于所述行走面下方的部分填满之后，所述喷头再喷射混凝土填充所述拱脚切槽区的位于所述行走面上方的部分。
[0014]进一步地，在所述喷头喷射混凝土填充所述拱脚切槽区的位于所述行走面下方的部分时，所述喷头向下偏摆角度为所述β，且所述喷射臂伸长以使所述喷头伸入至所述拱脚切槽区内的预定位置，所述喷头在喷射混凝土的过程中逐渐缩短，直至完成混凝土填充。
[0015]根据本发明的一些实施例，所述搭接区域的长度为L，所述L的范围为:300mm<L<700mmo
[0016]进一步地，所述L = 500mm。
[0017]根据本发明的一些实施例，所述混凝土为C30混凝土，且所述混凝土内掺入速凝剂。
【附图说明】
[0018]附图示出了本发明的各方面的各种实施例，并且它们与说明书一起用于解释本发明的原理。本技术领域内的技术人员明白，附图所示的特定实施例仅是实例性的，并且它们无意限制本发明的范围。应该认识到，在某些示例中，被示出的一个元件也可以被设计为多个元件，或者多个元件也可以被设计为一个元件。在某些示例中，被示出为另一元件的内部部件的元件也可以被实现为该另一元件的外部部件，反之亦然。为了更加清楚、详细地本发明的示例性实施例以使本领域技术人员能够对本发明的各方面及其特征的优点理解得更加透彻，现对附图进行介绍，在附图中:
[0019]图1是根据本发明实施例的拱架式预切槽设备的主视图；
[0020]图2是根据本发明实施例的拱架式预切槽设备的侧视图；
[0021 ]图3是根据本发明实施例的多个切槽区的分布示意图；
[0022]图4是根据本发明实施例的普通切槽区的切槽施工示意图；
[0023]图5是根据本发明实施例的普通切槽区完成切槽后的示意图；
[0024]图6是根据本发明实施例的拱脚切槽区的切槽施工示意图；
[0025]图7是根据本发明实施例的普通切槽区的喷射混凝土施工示意图，其中喷头伸入至普通切槽区内的预定位置；
[0026]图8是根据本发明实施例的普通切槽区的喷射混凝土施工示意图，喷头在普通切槽区内沿拱架的周向作往复运动；
[0027]图9是根据本发明实施例的拱脚切槽区的喷射混凝土施工示意图；
[0028]图10是根据本发明实施例的相邻两个混凝土拱壳的搭接示意图。
[0029]附图标记:
[0030]拱架式预切槽设备100，拱架I，链刀21，第一油缸22，第二油缸23，喷头31，喷射臂32，第四油缸33，第五油缸34，第六油缸35，
[0031]第一工作面200，拱脚切槽区201，普通切槽区202，第一混凝土拱壳203，第二工作面300，第二混凝土拱壳301，搭接区域302，行走面400。
【具体实施方式】
[0032]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0033]同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
[0034]下面参考图1-图10描述根据本发明实施例的拱架式预切槽设备100的成拱方法。
[0035]如图1-图10所示，根据本发明实施例的拱架式预切槽设备100的成拱方法，其中拱架式预切槽设备100包括切槽装置、喷射装置和拱架I。
[0036]具体而言，拱架I的外轮廓形状可以形成为弧形，切槽装置和喷射装置均设在拱架I上且分别沿拱架I的周向可移动。由此，通过将切槽装置和喷射装置集成在拱架I上，减少了额外的配套设备(例如，传统的施工方法中，切槽装置和喷射装置是分别独立设置的，喷射装置一般采用混凝土湿喷机进行喷射混凝土)，使得操作更简单，提高了功效，降低了成本。切槽装置包括沿前后方向(所述前后方向指的是拱架I的行走面400的延伸的方向，行走面400邻近工作面的方向为前，行走面400远离工作面的方向为后)延伸的链刀21，链刀21沿拱架I的径向方向可移动且沿拱架I的外轮廓线的切线方向可摆动，链刀21用于切槽。喷射装置包括喷头31和可伸缩的喷射臂32，喷头31可转动地连接在喷射臂32上。在喷射装置工作时，可以通过调节喷射臂32的长度可以使喷头31到达预定的位置，而无需整个拱架式预切槽设备100的整体移动，由此使得操作更简单，降低施工成本。
[0037]成拱方法包括如下步骤:
[0038]将第一工作面200的待切槽区域沿周向方向分成多个切槽区(例如，可以分成七个切槽区，当然切槽区的数目可以是根据实际需要而定)，多个切槽区可以对称分布，使得第一工作面200的结构更为稳定。通过切槽装置对多个切槽区从下向上且从左至右依次进行切槽，由此可以使第一工作面200在施工的过程中保持左右两侧的受力均衡，并通过从下向上的方向顺序进行切槽，可以更好地控制地表沉降，提高施工的安全性和质量。当然，对多个切槽区的切槽顺序也可以是从下向上且从右至左依次进行切槽，其施工效果与上述切槽顺序的施工效果是一致的。
[0039]在对多个切槽区进行切槽时，由于切槽装置的链刀21是沿前后方向延伸的，可以通过拱架式预切槽设备100沿纵向(所述纵向为行走面400的延伸方向)前进而将链刀21切入切槽区，从而可以对切槽区进行切槽。在完成一个切槽区的切槽时，可以通过拱架式预切槽设备100沿纵向后退而将链刀21退出切槽区，由此可以完成对一个切槽区的切槽工作。
[0040]在完成一个切槽区的切槽工作时，可以利用喷射装置对已完成切槽的切槽区喷射混凝土填充，同时切槽装置对下一个切槽区进行切槽。如此类推，直至完成所有的切槽区的切槽和混凝土填充工作。在上述所有的多个切槽区完成切槽和混凝土填充之后，多个切槽区内喷射的混凝土形成连续的第一混凝土拱壳203，从而可以起到对第一工作面200的预支护作用。
[0041]待第一混凝土拱壳203的强度达到设定值后，开挖去除第一混凝土拱壳203内的软岩及泥土。可以理解的是，由于形成的第一混凝土拱壳203可以起到对工作面的整体预支护作用，此时可以利用大型机械设备对待开挖面进行开挖，由此可以提高施工效率，减少劳动力消耗，并可以节省用于支撑的材料，降低施工成本。并且，对第一工作面200的整体起到预支护作用的第一混凝土拱壳203在工作面进行开挖前已经形成，由此可以有效防止在施工过程中出现的坍塌，提高了施工的安全性。通过形成的第一混凝土拱壳203将第一工作面200的待开挖部分和不开挖部分隔开，控制地表沉降的效果更好。
[0042]另外，利用拱架式预切槽设备100自身的特点，拱架I的内部具有较大的空间，其他的设备(例如，用于开挖的设备、用于装卸运输渣土的设备)可以直接从拱架I的内部空间通过并进入工作面进行施工，由此可以省去设备移位避让工序，节省了时间，提高了施工效率。
[0043]在对第一混凝土拱壳203内的软岩及泥土开挖去除完成之后，并进行平整形成第二工作面300。按上述步骤在第二工作面300上形成第二混凝土拱壳301，第二混凝土拱壳301的成型方法及步骤可以参照上述第一混凝土拱壳203的成型方法和步骤进行，这里不再赘述。第二混凝土拱壳301与第一混凝土拱壳203具有搭接区域302，以使混凝拱壳在纵向方向上连续，提高混凝土拱壳的强度和预支护效果。
[0044]类似地，在第二混凝土拱壳301形成之后，待第二混凝土拱壳301的强度达到设定值后，开挖去除第二混凝土拱壳301内的软岩及泥土，并进行平整形成第三工作面，按上述步骤在第三工作面上形成第三混凝土拱壳，且第三混凝土拱壳与第二混凝土拱壳301同样具有搭接区域。以此类推，直至完成第N个混凝土拱壳，由此完成了整个隧道的前期预支护工作，其中N为正整数。可以理解的是，N的取值根据实际施工的需要而确定。
[0045]根据本发明实施例的拱架式预切槽设备100的成拱方法，在开挖之前通过采用拱架式预切槽设备100的切槽装置对隧道的工作面进行分段切槽，且切槽顺序为从下向上且从左至右依次进行，在切下一个切槽区的同时利用拱架式预切槽设备100的喷射装置对已完成切槽的上一个切槽区喷射混凝土填充，由此形成的混凝土拱壳的质量更好且施工效率高，形成的高质量的混凝土拱壳可以对工作面的整体起到很好的预支护作用，进而可以使用大型机械设备进行开挖和装卸，提高了机械设备的使用率，减少了劳动力消耗，提高了效率，并可以节省用于支撑的材料，降低施工成本。
[0046]下面参考图1-图10详细描述根据本发明一个实施例的拱架式预切槽设备100的成拱方法。
[0047]参照图1和图2，拱架式预切槽设备100包括切槽装置、喷射装置和拱架I，拱架I的外轮廓形成为弧形，切槽装置和喷射装置均设在拱架I上且分别沿拱架I的周向可移动。切槽装置包括沿前后方向延伸的链刀21，链刀21沿拱架I的径向方向可移动且沿拱架I的外轮廓线的切线方向可摆动。切槽装置还包括第一油缸22、第二油缸23和第三油缸，第一油缸22可以控制链刀21的上仰角度α，第二油缸23可以控制链刀21沿拱架I的径向方向移动，第三油缸可以控制链刀21沿拱架I的的外轮廓线的切线方向摆动角度β。
[0048]喷射装置包括喷头31和可伸缩的喷射臂32，喷头31可转动地连接在喷射臂32上。进一步地，喷射装置还包括第四油缸33、第五油缸34和第六油缸35，通过第四油缸33和第五油缸34的共同作用可以调整喷头31的角度，以使喷头31的延伸角度与每个切槽区纵向延伸的角度相适配，第六油缸35可以控制喷头31沿拱架I的外轮廓线的切线方向的摆动角度β。另外，喷射装置可以采用压缩空气提供的动力进行喷射混凝土，从而可以使混凝土更均匀地填充每个切槽区。
[0049]参照图3，将第一工作面200的待切槽区域沿周向方向分成七个切槽区，这七个切槽区包括五个普通切槽区202和两个拱脚切槽区201。拱脚切槽区201位于普通切槽区202的下方且拱脚切槽区201延伸至拱架I的行走面400的下方。具体而言，两个拱脚切槽区201对称分布在第一工作面200的左右两侧且位于第一工作面200的底部，拱脚切槽区201的一部分位于行走面400的上方，拱脚切槽区201的另一部分位于行走面400的下方，由此可以使形成的第一混凝土拱壳203更稳固。五个普通切槽区202均位于行走面400的上方且位于两个拱脚切槽区201的上方，五个普通切槽区202均匀对称地分布在第一工作面200上。由此，使得第一工作面200的结构更匀称，提高第一工作面200的结构稳定性和施工的安全性。
[0050]为方便描述，对七个切槽区进行编号。其中，左侧的拱脚切槽区201编号为①，右侧的拱脚切槽区201编号为②，五个普通切槽区202从下向上且从左至右的顺序依次编号为③、④、⑤、⑥、⑦。在对多个切槽区进行切槽时，切槽的先后顺序依次为①、②、③、④、⑤、⑥、⑦。在完成①切槽区的切槽工作之后，喷装装置对①切槽区进行喷射混凝土填充，与此同时，切槽装置进行②切槽区的切槽工作。在完成②切槽区的切槽工作之后，喷装装置对②切槽区进行喷射混凝土填充，与此同时，切槽装置进行③切槽区的切槽工作，以此类推，直至完成⑦切槽区的切槽工作以及喷射混凝土填充工作。由此，形成了第一混凝土拱壳203，从而可以对第一工作面200起到预支护的作用。
[0051]待第一混凝土拱壳203的强度达到设定值后，开挖去除第一混凝土拱壳203内的软岩及泥土。在对第一混凝土拱壳203内的软岩及泥土开挖去除完成之后，并进行平整形成第二工作面300。按上述第一混凝土拱壳203的形成步骤在第二工作面300上形成第二混凝土拱壳301，第二混凝土拱壳301与第一混凝土拱壳203具有搭接区域302。
[0052]进一步地，参照图10，搭接区域302的长度为L(所述“搭接区域302的长度”指的是搭接区域302沿纵向方向的尺寸，S卩搭接区域302沿工作面延伸方向的尺寸)，L的范围可以为:300mm<L<700mm。可以理解的是，L的具体数值可以根据具体的工况确定，例如L =500mm。可选地，混凝土可以采用C30混凝土，通过在混凝土内掺入速凝剂，可以加速混凝土的凝固速度，例如可以使混凝土在10分钟内初凝，从而可以节省时间，提高施工效率。
[0053]下面详细描述对每个切槽区进行切槽及喷射混凝土填充的方法及过程。
[0054]在对多个切槽区进行切槽时，链刀21的上仰角度为α，即对每个切槽区(包括拱脚切槽区201和普通切槽区202)进行切槽时，链刀21均需要上仰角度α。可以理解的是，由于相邻的两个混凝土拱壳具有搭接区域，在链刀21切槽时将链刀21设置上仰角度α，可以保证每个混凝土拱壳的高度大体保持一致。其中，α的范围可以为:0° <α < 20°，例如α = 4.9°。可以理解的是，α的值可以根据实际工况而确定，但α的值不宜过大，避免喷射的混凝土沿切槽区回流而使切槽区内的混凝土填充不均匀。
[0055]拱架I可以以速度Vl沿纵向前进、链刀21以速度V2沿拱架I的径向方向向外移动且使链刀21切槽时保持链刀21的上仰角度α的值不变。即可以通过使拱架I可以以速度Vl沿纵向前进、链刀21以速度V2沿拱架I的径向方向向外移动，相当于链刀21沿纵向前进的同时沿拱架I的径向向外移动，此时链刀21采用复合进刀方式进行切槽，并且可以保持链刀21的上仰角度α的值不变。其中，上述Vl、V2的值可以根据具体工况而确定，Vl和V2的值可以使保持链刀21的上仰角度α的值不变即可。需要在这里说明的是，链刀21的上仰角度α可以通过第一油缸22控制实现，链刀21以速度V2沿拱架I的径向方向向外移动，可以通过第二油缸23控制实现。
[0056]参照图4和图5，在对每个普通切槽区202进行切槽时，先通过第一油缸22的控制调整链刀21的上仰角度α，使上仰角度α的值达到设定值。链刀21从普通切槽区202的周向一端伸入普通切槽区202内，而后链刀21通过上述的复合进刀方式进行切槽，即拱架I以速度Vl沿纵向前进、链刀21以速度V2沿拱架I的径向方向向外移动。在链刀21进刀伸入至预定切深(所述“预定切深”是指切槽沿纵向方向的深度)后，链刀21沿拱架I的周向移动。在链刀21沿拱架I的周向移动的过程中，链刀21沿普通切槽区202的周向进行切槽。在链刀21移动至普通切槽区202的周向另一端时，该普通切槽区202切槽完毕，链刀21退刀，由此完成了普通切槽区202的切槽。链刀21退刀的方向与上述链刀21的进刀方向相反，即此时拱架I沿纵向后退、链刀21沿拱架I的径向方向向内移动。
[0057]参照图6(图中箭头方向为链刀21的运动方向)，在对每个拱脚切槽区201进行切槽时，链刀21从拱脚切槽区201的周向一端(例如，参照图6中拱脚切槽区201的上端)伸入拱脚切槽区201内。同样地，链刀21采用上述的复合进刀方式进行切槽，在链刀21伸入至预定切深后链刀21沿拱架I的周向移动。在链刀21移动至拱脚切槽区201与行走面400的交接处时，拱脚切槽区201的位于行走面400上方的部分切槽完毕，此时链刀21向下偏摆角度β，以对拱脚切槽区201的位于行走面400的下方的部分进行切槽。链刀21向下偏摆角度β到位后，链刀21对拱脚切槽区201的位于行走面400下方的部分切槽完毕，链刀21退刀。此处链刀21的退刀方式与上述退刀方式一致。由此，完成了一个拱脚切槽区201的切槽工作。
[0058]其中，β的取值范围可以为30°<β<60°。由此，可以使后期形成的第一混凝土拱壳203伸入至行走面400以下，从而可以使第一混凝土拱壳203与行走面400的连接更牢固，进而可以增强第一混凝土拱壳203对第一工作面200的前期预支护的稳定性。需要说明的是，链刀21向下偏摆角度β是指链刀21沿拱架I的外轮廓线的切线方向向下摆动β角度，链刀21向下偏摆角度β可以通过第三油缸的控制实现。
[0059]参照图7-图8(图中箭头方向为喷头31的运动方向)，在对每个普通切槽区202进行喷射混凝土填充时，通过第四油缸33和第五油缸34的共同作用可以调整喷头31的角度，以使喷头31的延伸角度与每个普通切槽区202纵向延伸的角度相适配，同时喷射臂32伸长以使喷头31伸入至该普通切槽区202内的预定位置。通过将喷头31伸入普通切槽区202内喷射混凝土，可以使混凝土拱壳的成型质量更好。
[0060]类似地，喷头31也是从普通切槽区202的周向一端伸入至上述预定位置，而后喷射装置沿着拱架I的周向移动，在此过程中喷头31沿周向移动并向普通切槽区202内喷射混凝土。在喷头31移动至普通切槽区202的周向另一端时，喷头31喷完一层混凝土，此时喷射臂32缩短一定长度以使喷头31后退一定距离，而后喷头31沿拱架I的周向反向移动。如此，喷头31在普通切槽区202内沿拱架I的周向作往复运动直至该普通切槽区202内填满混凝土，由此完成了一个普通切槽区202的混凝土填充工作。
[0061]参照图9(图中箭头方向为喷头31的运动方向)，在对每个拱脚切槽区201进行喷射混凝土填充时，喷头31先喷射混凝土填充拱脚切槽区201的位于行走面400下方的部分，待拱脚切槽区201的位于行走面400下方的部分填满之后，喷头31再喷射混凝土填充拱脚切槽区201的位于行走面400上方的部分。由此，可以防止喷射的混凝土在其自身重力的作用下流动堆积至拱脚切槽区201的位于行走面400下方的部分，从而可以避免对混凝土拱壳的成型质量的影响。
[0062]在喷头31喷射混凝土填充拱脚切槽区201的位于行走面400下方的部分时，喷头31先通过第四油缸33和第五油缸34的共同作用调整喷头31的角度，喷头31再通过第六油缸35的控制向下偏摆角度为上述β，即喷头31的偏摆角度与链刀21的偏摆角度一致，以使喷头31的延伸方向与拱脚切槽区201的位于行走面400下方的部分相适配，从而便于喷头31喷射混凝土。同时，喷射臂32伸长以使喷头31伸入至拱脚切槽区201内的预定位置。喷头31在喷射混凝土的过程中，喷射臂32逐渐缩短，直至完成混凝土填充工作，即此时将拱脚切槽区201的位于行走面400下方的部分填满混凝土。
[0063]在拱脚切槽区201的位于行走面400下方的部分已完成混凝土填充工作时，喷头31通过第六油缸35的控制向上偏摆角度为上述β，而后喷射臂32伸长以使喷头31伸入至预定位置，即此时喷头31伸入至拱脚切槽区201的位于行走面400上方的部分的下端。喷头31喷射混凝土填充拱脚切槽区201的位于行走面400上方的部分，其方法和步骤与上述普通切槽区202的喷射混凝土填充工作大体相同。由此，喷头31喷射混凝土填充拱脚切槽区201的位于行走面400上方的部分，可以参照普通切槽区202的喷射混凝土填充工作。
[0064]应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
[0065]说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
[0066]虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。
【主权项】
1.一种拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述拱架式预切槽设备包括切槽装置、喷射装置和拱架，所述切槽装置和所述喷射装置均设在所述拱架上且分别沿所述拱架的周向可移动，所述切槽装置包括沿前后方向延伸的链刀，所述链刀沿所述拱架的径向方向可移动且沿所述拱架的外轮廓线的切线方向可摆动，所述喷射装置包括喷头和可伸缩的喷射臂，所述喷头可转动地连接在所述喷射臂上，所述成拱方法包括如下步骤: 将第一工作面的待切槽区域沿周向方向分成多个切槽区，通过所述切槽装置对所述多个切槽区从下向上且从左至右依次进行切槽； 利用所述喷射装置对已完成切槽的所述切槽区喷射混凝土填充； 在所述多个切槽区完成切槽和混凝土填充之后，所述多个切槽区内喷射的所述混凝土形成连续的第一混凝土拱壳； 待所述第一混凝土拱壳的强度达到设定值后，开挖去除所述第一混凝土拱壳内的软岩及泥土，并进行平整形成第二工作面； 按上述步骤在所述第二工作面上形成第二混凝土拱壳，所述第二混凝土拱壳与所述第一混凝土拱壳具有搭接区域，以此类推直至完成第N个混凝土拱壳，其中N为正整数。2.根据权利要求1所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，在对所述多个切槽区进行切槽时，所述链刀的上仰角度为α，所述α的范围为:0° <α<20°。3.根据权利要求2所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述α= 4.9°。4.根据权利要求2所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述拱架以速度Vl沿纵向前进、所述链刀以速度V2沿所述拱架的径向方向向外移动且使所述链刀切槽时保持所述α的值不变。5.根据权利要求1所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述多个切槽区包括普通切槽区和拱脚切槽区，所述拱脚切槽区位于所述普通切槽区的下方且所述拱脚切槽区延伸至所述拱架的行走面的下方。6.根据权利要求5所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，在对所述普通切槽区进行切槽时，所述链刀从所述普通切槽区的周向一端伸入所述普通切槽区内，在所述链刀伸入至预定切深后所述链刀沿所述拱架的周向移动，在所述链刀移动至所述普通切槽区的周向另一端时所述链刀退刀，完成所述普通切槽区的切槽。7.根据权利要求5所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，在对所述拱脚切槽区进行切槽时，所述链刀从所述拱脚切槽区的周向一端伸入所述拱脚切槽区内，在所述链刀伸入至预定切深后所述链刀沿所述拱架的周向移动，在所述链刀移动至所述拱脚切槽区与所述行走面的交接处时所述链刀向下偏摆角度β，所述链刀偏摆到位后退刀，完成所述拱脚切槽区的切槽，其中所述β的范围为30° <β<60°。8.根据权利要求6所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，在对每个所述普通切槽区进行喷射混凝土填充时，所述喷射臂伸长以使所述喷头伸入至所述普通切槽区内的预定位置，且所述喷头在所述普通切槽区内沿所述拱架的周向作往复运动直至所述普通切槽区内填满混凝土，且在所述喷头喷完一层混凝土后所述喷射臂缩短以使所述喷头后退。9.根据权利要求7所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，在对每个所述拱脚切槽区进行喷射混凝土填充时，所述喷头先喷射混凝土填充所述拱脚切槽区的位于所述行走面下方的部分，待所述拱脚切槽区的位于所述行走面下方的部分填满之后，所述喷头再喷射混凝土填充所述拱脚切槽区的位于所述行走面上方的部分。10.根据权利要求9所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，在所述喷头喷射混凝土填充所述拱脚切槽区的位于所述行走面下方的部分时，所述喷头向下偏摆角度为所述β，且所述喷射臂伸长以使所述喷头伸入至所述拱脚切槽区内的预定位置，所述喷头在喷射混凝土的过程中逐渐缩短，直至完成混凝土填充。11.根据权利要求1所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述搭接区域的长度为L，所述L的范围为:300mm<L<700mm。12.根据权利要求11所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述L=500mmο13.根据权利要求1所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述混凝土为C30混凝土，且所述混凝土内掺入速凝剂。
【文档编号】E21D9/12GK106050246SQ201610539390
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】刘飞香, 郑大桥, 田泽宇, 姬海东, 廖碧波, 黄开鹏, 李双飞
【申请人】中国铁建重工集团有限公司