一种隧道施工机组工作站的制作方法

本发明涉及隧道施工机械技术领域，具体涉及一种适用于钻爆法隧道全断面与微台阶施工用隧道施工机组工作站。

背景技术：

隧道钻爆法开挖和支护往往需要很多专用设备来进行，包括凿岩台车、拱架安装机、混凝土湿喷机械手、装药台车、锚杆台车等。目前，每进行一道工序就需要有一种类型台车就位。由于隧道空间有限，众多大型工程机械在洞内的工序衔接和配合作业，造成施工停歇，单循环作业时间长，作业效率低下，且施工组织经常出现问题。

众所周知，一条隧道往往包含很多种围岩和地质情况，其开挖经常在全断面与台阶法之间转换。不同的开挖方法，也有针对的专用设备来解决。场内设备越多，成本越高，为降低成本，亟需要有一种既满足全断面开挖，又满足台阶法开挖的集成化设备。

技术实现要素：

本发明的目的就是克服现有技术的缺点，提供一种隧道施工机组工作站，其通过将拱架机械手、湿喷机械手和钻孔组件集成于一体，解决了占用隧道地面空间大，作业时间长，作业效率低下，且施工组织经常出现问题的技术问题，可满足全断面开挖和台阶法开挖的施工要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种隧道施工机组工作站，包括门架总成和带动门架总成沿隧道前后移动的自动行走组件，所述门架总成包括门架和门架两侧对应设置的副平台，门架顶部设置有主平台；

所述主平台前部并排固定安装有拱架滑槽轨道、湿喷滑槽轨道和钻孔滑槽轨道ⅰ，所述拱架滑槽轨道上设置有可沿其前后移动的拱架机械手，所述湿喷滑槽轨道上设置有可沿其前后移动的湿喷机械手，所述钻孔滑槽轨道ⅰ上设置有可沿其前后移动的钻孔组件ⅰ；

所述副平台前部固定安装有钻孔滑槽轨道ⅱ，所述钻孔滑槽轨道ⅱ上设置有可沿其前后移动的钻孔组件ⅱ。

作为本发明的一种改进，所述主平台后部设置有可360°回转且可伸缩的吊机。

作为本发明的一种改进，所述主平台上还设置有操作台、动力系统以及电缆卷筒。

作为本发明的一种改进，所述拱架机械手和钻孔组件ⅰ分别为两个，且相对于门架的纵向中心面对称设置；湿喷机械手为一个，且设置在门架的中心位置。

作为本发明的一种改进，所述自动行走组件包括相对于门架的纵向中心面对称设置的行走轨道、与行走轨道相适配且固定安装在门架底部的滑移支座、固定安装在门架底部的换步支腿和与行走轨道适配的夹轨驱动装置。

作为本发明的一种改进，所述钻孔组件ⅰ和钻孔组件ⅱ均包括工作臂、推进梁、凿岩机和与钻孔滑槽轨道相适配的滑移支座，所述工作臂的后端与滑移支座铰接，其前端与推进梁铰接，凿岩机设置在推进梁上且在推进梁的带动下前后移动；所述工作臂能够进行上下动作和左右动作。

作为本发明的一种改进，所述拱架机械手包括工作臂、机械抓举手和与拱架滑槽轨道相适配的滑移支座，所述工作臂的后端与滑移支座铰接，其前端设有工作平台，机械抓举手安装在工作平台外侧；所述工作臂能够进行上下动作和左右动作。

作为本发明的一种改进，所述湿喷机械手包括工作臂和与喷湿滑槽轨道相适配的滑移支座，所述工作臂的后端与滑移支座铰接，其前端设有喷射头，所述工作臂能够进行上下动作和左右动作。

作为本发明的一种改进，所述门架后端下部还设置有上料系统，其通过管道与喷射头相连通。

作为本发明的一种改进，所述上料系统包括混凝土输送泵和输送泵安装座，输送泵安装座固定连接在门架上，混凝土输送泵安装在输送泵安装座上。

本发明的有益效果为：本发明通过将拱架机械手、湿喷机械手和钻孔组件集成于一体，工作周期间的车辆交换时间不需要等待，能够缩短循环时间，实现高效施工；通过减少台车的数量，能够整理、缩小工作空间，实现工作环境的改善和安全性的提高，且能够顺利地进行出渣等工作；主副平台上均设置钻孔组件，可满足全断面开挖和台阶法开挖的施工要求，结构新颖，操作方便。

通过自动行走组件可实现门架总成沿隧道前后自动移动，自动行走组件通过自身“携带”的行走轨道，实现行走轨道自动行走的功能，结构简单，操作方便，大大提高了工作效率。

拱架机械手和钻孔组件ⅰ相对于门架的纵向中心面对称设置；湿喷机械手设置在门架的中心位置，布局合理，结构稳定。

通过将操作操作台安装在主平台上，钻孔组件在打孔时，操作员的视线位置接近于凿岩部位，孔精度较高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为台阶法施工时图1的左视图；

图3为全断面法施工时图1的左视图。

图中：1、自动行走组件，101、行走轨道，102、滑移支座，103、换步支腿，104、夹轨驱动装置，2、扶梯ⅰ，3、副平台，4、钻孔组件ⅱ，41、滑移支座，42、工作臂，43、推进梁，44、凿岩机，5、扶梯ⅱ，6、拱架机械手，61、工作臂，62、工作平台，63、机械抓举手，64、滑移支座，7、钻孔组件ⅰ，8、湿喷机械手，81、滑移支座，82、工作臂，83、喷射头，9、主平台，10、拱架滑槽轨道，11、钻孔滑槽轨道ⅰ，12、湿喷滑槽轨道，13、门架，14、上料系统，15、钻孔滑槽轨道ⅱ，16、操作台，17、动力系统，18、电缆卷筒，19、吊机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

需要说明的是，本发明实施例中的上、下、左、右、前、后等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

实施例一：

如图1、图2和图3所示，一种隧道施工机组工作站，其主要由门架总成和带动门架总成沿隧道前后移动的自动行走组件1，门架总成包括门架13和门架13两侧对应设置的副平台3，门架13顶部设置有主平台9，副平台3与地面之间设置有扶梯ⅰ2，副平台3与主平台9之间设置有扶梯ⅱ5，以便工作人员到达平台。

主平台9的前部并排固定安装有两个拱架滑槽轨道10、一个湿喷滑槽轨道12和两个钻孔滑槽轨道ⅰ11，湿喷滑槽轨道12设置在门架13的中部位置，优选为纵向中心位置；两个拱架滑槽轨道10和两个钻孔滑槽轨道ⅰ11分别相对于门架13的纵向中心面对称设置在主平台13的两侧，拱架滑槽轨道10设置在钻孔滑槽轨道ⅰ11的外侧。主平台9的前端面设置在副平台3的前端面的前方，并通过加强筋加固；上述滑槽轨道的前端靠近或与主平台9的前端面平齐，或其组合（如钻孔滑槽轨道ⅰ11的前端靠近主平台9，湿喷滑槽轨道12的前端与主平台9的前端面平齐等），本实施例为上述所有滑槽轨道的前端均与主平台9的前端面平齐，上述滑槽轨道的后端延伸至主平台9的中部，具体位置可根据实际工况而定，本发明不做限制。

主平台9上还设置有操作台16、动力系统17、电缆卷筒18以及可360°回转且可伸缩的吊机19，吊机19设置在主平台9的后部，操作台16、动力系统17、电缆卷筒18和吊机19优选为沿主平台9的纵向中心设置，结构稳定。

拱架滑槽轨道10上设置有可沿其前后移动的拱架机械手6，湿喷滑槽轨道12上设置有可沿其前后移动的湿喷机械手8，钻孔滑槽轨道ⅰ11上设置有可沿其前后移动的钻孔组件ⅰ7。

副平台3前部固定安装有钻孔滑槽轨道ⅱ15，钻孔滑槽轨道ⅱ15上设置有可沿其前后移动的钻孔组件ⅱ4，钻孔滑槽轨道ⅱ15的前端靠近或与副平台3的前端面平齐，本实施例为钻孔滑槽轨道ⅱ15的前端与副平台3的前端面平齐，钻孔滑槽轨道ⅱ15的后端延伸至副平台3的中部，具体位置可根据实际工况而定，本发明不做限制。

通过控制拱架机械手6、湿喷机械手8、钻孔组件ⅰ7和钻孔组件ⅱ4在主副平台上相应的滑槽轨道上的前后位置，即可满足全断面法开挖（如图2所示）和台阶法（如图3所示）开挖要求，结构新颖。

自动行走组件1包括相对于门架13的纵向中心面对称设置的行走轨道101、与行走轨道101相适配且固定安装在门架13底部的滑移支座102、固定安装在门架13底部的换步支腿103和与行走轨道101适配的夹轨驱动装置104。夹轨驱动装置104包括夹轨装置（未图示）和驱动件（未图示），夹轨装置主要用于行走轨道的夹持以实现其上下移动；驱动件可采用液压缸等，其一端连接在门架13底部，另一端连接在夹轨装置上。当门架总成需要行走时，行走轨道101放置于地面，门架13底部的滑移支座102沿行走轨道101前后移动，换步支腿103处于回收状态；当需要行走轨道101换步时，换步支腿103伸出至地面，起到支撑门架总成的作用，使滑移支座102与行走轨道101分离，操作夹轨驱动装置104的夹轨装置夹起行走轨道101，使行走轨道101离开地面且向前移动一定距离后再下放至地面，回收换步支腿103，使滑移支座102下放至与其对应的行走轨道101上，如次反复操作，即可实现门架总成的自动行走功能，结构简单，操作方便。上述换步支腿103可采用液压缸等，两侧行走轨道101上均设置有滑移支座102、换步支腿103和夹轨驱动装置104，滑移支座102、换步支腿103和夹轨驱动装置104至少前后对应布置为两个，本实施例均设置为两个。

上述钻孔组件ⅰ7和钻孔组件ⅱ4均包括工作臂42、推进梁43、凿岩机44和与钻孔滑槽轨道相适配的滑移支座41，工作臂42的后端与滑移支座41铰接，其前端与推进梁43铰接，凿岩机44设置在推进梁43上且在推进梁43的带动下前后移动；且工作臂42能够进行上下动作和左右动作等，即工作臂42具有多个自由度，其可设计为伸缩式或折叠式结构，或其组合结构。

上述拱架机械手6包括工作臂61、机械抓举手63和与拱架滑槽轨道10相适配的滑移支座64，工作臂61的后端与滑移支座64铰接，其前端设有工作平台62，工作平台62可以吊篮等，机械抓举手63安装在工作平台62外侧；工作臂61能够进行上下动作和左右动作等，即工作臂61具有多个自由度，其可设计为伸缩式或折叠式结构，或其组合结构。

上述湿喷机械手8包括工作臂82和与喷湿滑槽轨道12相适配的滑移支座81，工作臂82的后端与滑移支座81铰接，其前端设有喷射头83，工作臂82能够进行上下动作和左右动作等，即工作臂82具有多个自由度，其可设计为伸缩式或折叠式结构，或其组合结构。

门架13后端下部还设置有上料系统20，上料系统20主要由混凝土输送泵和输送泵安装座组成，输送泵安装座固定连接在门架13上，混凝土输送泵安装在输送泵安装座上，混凝土输送泵的液力输出端通过管道与上述喷射头83相连通，上料系统20整体固定安装在门架13上，随门架总成一起进行前后移动。

本发明的工作原理为：通过夹轨驱动装置104将行走轨道101前移，达到固定工位后，放下行走轨道101，工作站行走至固定工位；钻孔组件ⅰ7和钻孔组件ⅱ4开始干工作，将隧道掌子面按要求打孔；打孔后，利用主平台或副平台装填炸药，如果存在死角位置，人员站在拱架机械手6的工作平台62内装药；装药后，工作站后移，加上防护装置，放炮；工作站继续前进，内部净空位置出渣，拱架机械手6安装钢拱架，钻孔组件打锁脚锚杆、系统锚杆，湿喷机械手8喷射混凝土；渣清理完毕，初支做好后，进行下一环工作。

实施例二：

一种隧道施工机组工作站，本实施例与实施例一不同之处在于：拱架滑槽轨道10设置在钻孔滑槽轨道ⅰ11的内侧。

实施例三：

主平台9的前端面与副平台3的前端面平齐。同理，通过控制拱架机械手6、湿喷机械手8、钻孔组件ⅰ7和钻孔组件ⅱ4在主副平台上相应的滑槽轨道上的前后位置，即可满足全断面法开挖和台阶法开挖要求，结构新颖。

以上是对本发明所提供的一种隧道施工机组工作站进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。