一种隧道开挖、支护设备

1.本发明主要涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道开挖、支护设备。


背景技术：

2.目前在隧道开挖的主流方法为人工钻爆开挖法，该工法的开挖效果取决于开挖工人的施工经验且工人需求量大，如今工人质量参差不齐开挖质量得不到保证，断面超挖量过大，是当前隧道施工亏损的主要原因之一；且现今我国的人口红利正在逐渐消失，工人成本不断上涨。而今国际上基础建设的机械化程度越来越高，提高隧道机械化施工程度为大势所趋。
3.隧道开挖工序通常包括勘探、开挖、支护等，现有技术中，完成每项工序都需要使用对应的设备，而各设备功能单一且相对独立、自动化程度低，需要人工调配。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种多功能的隧道开挖、支护设备。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.一种隧道开挖、支护设备，包括可拆卸相连的牵引车和平板拖车，以及可拆卸地搭载于平板拖车上的折叠支护装置；集成有动力系统和控制系统的所述牵引车包括操控室，所述操控室的前方搭载有用于获取地质状况的探测器，所述探测器的前方设置有若干用于超前支护、开挖的机械臂；所述平板拖车的前端设有挂钩；所述折叠支护装置可拆卸地搭设在平板拖车上，所述折叠支护装置能够伸展形成拱状壳体。
7.作为上述技术方案的进一步改进：
8.所述折叠支护装置包括若干层依次叠设的主台架，相邻主台架间通过剪刀撑相连；所述主台架的上表面滑动安装有一组副台架，两块所述副台架可沿隧道中轴反向滑动；所述副台架的外端呈“t”字形，且上下端面均可拆卸地铰接有用于围合形成拱状壳体的支护板。
9.所述副台架的上下两侧均安装有用于调节支护板倾角的伸缩杆，所述伸缩杆的一端与副台架铰接、另一端与支护板铰接。
10.位于最顶层的所述主台架的顶面中部设有沿竖向伸缩的顶撑杆，所述顶撑杆的顶部能够支承两块最顶层支护板的拼缝。
11.位于最底层的所述主台架的两侧固定有朝下伸展的支撑腿，且所述支撑腿的最大伸长量大于平板拖车的最大高度。
12.所述支护板上开设有三组用于灌注混凝土的浇筑口；第一组所述浇筑口的离地高度不高于隧道总高度的1/3；第二组浇筑口的高度为隧道总高度的1/3-2/3；第三组浇筑口的高度不低于隧道总高度的2/3。
13.所述支护板的内壁固定有若干振动器，所述振动器内穿设有振捣棒；所述振捣棒
的外端可滑动地穿过支护板。
14.所述支护板的内壁固定有内丝旋转器，所述振捣棒的外壁成型有与内丝旋转器螺纹配合的外丝，所述振捣棒在内丝旋转器的旋转作用下伸缩移动。
15.所述牵引车和所述平板拖车设置为轮式或履带式。
16.所述隧道开挖、支护设备还包括用于输送渣土的传送带，所述传送带从牵引车和平板拖车的底部穿过、铺设于地面。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：
18.通过在牵引车上设置探测器和机械臂，利用探测器沿隧道延伸方向检测地质状况，并根据地质数据控制机械臂钻孔或开挖(或铣挖)，工序衔接更为紧密，从而能够提高生产效率。同时，通过设置平板拖车，并搭载折叠支护装置，利用折叠支护装置伸展形成的拱状壳体作为内模，以便于浇筑混凝土实现及时紧跟支护。不仅如此，为了方便设备在有限的隧道空间内移动，将支护装置设置成折叠状，在移动状态下，可以将其收缩折叠，以减少占用空间，便于移动。平板拖车与牵引车之间为可拆卸连接，二者能够同步行进，也能分别作业，更为灵活。相对于现有技术，本发明所公开的隧道开挖、支护设备兼具探测、开挖、支护等多重功能，能够有效减少各工序间的设备干涉，还能优化工序衔接、提升自动化程度。
附图说明
19.图1是隧道开挖、支护设备的侧视示意图(回收状态)；
20.图2是隧道开挖、支护设备的侧视示意图(支撑状态)；
21.图3是隧道开挖、支护设备的断面示意图(回收状态，且牵引车未示出)；
22.图4是隧道开挖、支护设备的断面示意图(支撑状态，且牵引车未示出)；
23.图5是图4中a处的局部放大示意图。
24.图中各标号表示：1、牵引车；11、操控室；12、探测器；13、机械臂；2、平板拖车；21、挂钩；3、折叠支护装置；31、主台架；32、剪刀撑；33、副台架；34、支护板；341、浇筑口；342、振动器；343、振捣棒；344、内丝旋转器；35、伸缩杆；36、顶撑杆；37、支撑腿；4、传送带。
具体实施方式
25.以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
26.如图1至图4所示，本实施例的隧道开挖、支护设备，包括可拆卸相连的牵引车1和平板拖车2，以及可拆卸地搭载于平板拖车2上的折叠支护装置3；集成有动力系统和控制系统的牵引车1包括操控室11，操控室11的前方搭载有用于获取地质状况的探测器12，探测器12的前方设置有若干用于超前支护、开挖的机械臂13；平板拖车2的前端设有挂钩21；折叠支护装置3可拆卸地搭设在平板拖车2上，折叠支护装置3能够伸展形成拱状壳体。通过在牵引车1上设置探测器12和机械臂13，利用探测器12沿隧道延伸方向检测地质状况，并根据地质数据控制机械臂13钻孔或开挖，工序衔接更为紧密，从而能够提高生产效率。其中，机械臂包含铣挖臂，以避免采用爆破手段、防止影响支护工作的进行。同时，通过设置平板拖车2，并搭载折叠支护装置3，利用折叠支护装置3伸展形成的拱状壳体作为内模，以便于浇筑混凝土实现及时紧跟支护。不仅如此，为了方便设备在有限的隧道空间内移动，将支护装置设置成折叠状，在移动状态下，可以将其收缩折叠，以减少占用空间，便于移动。平板拖车2
与牵引车1之间为可拆卸连接，二者能够同步行进，也能分别作业，更为灵活。相对于现有技术，本发明所公开的隧道开挖、支护设备兼具探测、开挖、支护等多重功能，能够有效减少各工序间的设备干涉，还能优化工序衔接、提升自动化程度。
27.本实施例中，折叠支护装置3包括若干层依次叠设的主台架31，相邻主台架31间通过剪刀撑32相连；主台架31的上表面滑动安装有一组副台架33，两块副台架33可沿隧道中轴反向滑动；副台架33的外端呈“t”字形，且上下端面均可拆卸地铰接有用于围合形成拱状壳体的支护板34。通过设置多层由剪刀撑32相连的主台架31，在剪刀撑32的支撑推动下，主台架31分散上移，以能够适应不同的隧道高度。同时，通过在主台架31上滑动安装副台架33，通过向侧向延伸扩展，能够适应不同的隧道高度。不仅如此，通过设置以铰接形式安装的支护板34，其通过翻转能够拼接形成拱状壳体，从而充当内模。不同的隧道尺寸需要配备对应尺寸的支护板34才能完成拼装，支护板34与副台架33间为可拆卸连接，当本设备转场至不同尺寸的隧道后，只需将支护板34对应更换成适配尺寸即可，能够极大地节约材料成本。
28.本实施例中，副台架33的上下两侧均安装有用于调节支护板34倾角的伸缩杆35，伸缩杆35的一端与副台架33铰接、另一端与支护板34铰接。通过设置电控伸缩杆35，操控人员只需发送指令便能利用伸缩杆35控制支护板34的翻转，从而减少人工操作，节约人力成本。
29.本实施例中，位于最顶层的主台架31的顶面中部设有沿竖向伸缩的顶撑杆36，顶撑杆36的顶部能够支承两块最顶层支护板34的拼缝。为了避免混凝土下压造成顶部支护板34变形，在最顶层的主台架31上设置顶撑杆36，利用顶撑杆36向上延伸，对最顶撑支护板34的边缘进行支撑，从而优化受力。
30.本实施例中，位于最底层的主台架31的两侧固定有朝下伸展的支撑腿37，且支撑腿37的最大伸长量大于平板拖车2的最大高度。为了减轻平板拖车2的压力，在最底层的主台架31上设置支撑腿37，在支撑状态下，支撑腿37将折叠支护装置3撑离平板拖车2。折叠支护装置3被脱离平板拖车2，平板拖车2可以独立退出隧道并运入其余折叠支护装置3，从而能够实现多个折叠支护装置3的拼装。
31.本实施例中，支护板34上开设有三组用于灌注混凝土的浇筑口341；第一组浇筑口341的离地高度不高于隧道总高度的1/3；第二组浇筑口341的高度为隧道总高度的1/3-2/3；第三组浇筑口341的高度不低于隧道总高度的2/3。通过设置浇筑口341，为灌注混凝土提供了通道，且为了降低灌注压力，将浇筑口341分层设置。混凝土先由第一组浇筑口341灌入，待液面上升至隧道总高度的1/3左右，封闭第一浇筑口341，换由第二浇筑口341灌入；待液面上升至隧道总高度的2/3左右，封闭第二浇筑口341，换由第三浇筑口341灌入。
32.本实施例中，支护板34的内壁固定有若干振动器342，振动器342内穿设有振捣棒343；振捣棒343的外端可滑动地穿过支护板34。支护板34的内壁固定有内丝旋转器344，振捣棒343的外壁成型有与内丝旋转器344螺纹配合的外丝，振捣棒343在内丝旋转器344的旋转作用下伸缩移动。通过设置振动器342和振捣棒343，能够伸入到混凝土灌注空间内进行振捣，相对于现有的在模板上进行振动，本发明的振捣效果更佳。同时，通过设置内丝旋转器344与振捣棒343进行配合，振捣棒343能够在振捣的过程中逐步退出混凝土灌注空间，以避免形成孔洞。
33.本实施例中，牵引车1和平板拖车2设置为轮式或履带式。轮式和履带式的形式能够适应不同路况，相对于现有的轨道式台车，轮式和履带式设备无需铺设地轨、移动更为自由。
34.本实施例中，隧道开挖、支护设备还包括用于输送渣土的传送带4，传送带4从牵引车1和平板拖车2的底部穿过、铺设于地面。为了能够及时将开挖产生的渣土运出，在面设有传送带4，机械臂13开挖掉落的土渣被传送带4输出洞口，以避免阻碍继续掘进。
35.虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。