1.本发明涉及隧道初支护施工设备技术领域，具体涉及一种用于隧道初支护施工设备及施工工艺。
背景技术：
[0002][0003]
目前我国铁路、公路隧道软岩隧道施工的快速修建设备配套技术水平、施工装备及国产化仍处于隧道施工机械化初期，整体技术仍落后于发达国家。以钻爆法为基础的机械化快速施工技术体系尚未完成，设备配套关键技术难题尚未取得突破，施工进度差别很大，施工过程中事故隐患较多。其作业线上的主要施工设备多从国外引进，自主开发的品种比较少、质量较差、故障率较高，主要技术性能参数与隧道现有施工条件不匹配等。国产化设备多数采用挖掘机等改造，从而专业程度低，影响作业效率，不容易形成全面的机械化施工作业线。特别在开挖、出作、喷锚、支护、二次混凝土衬砌等工序上。对于软围岩和土质隧道，大多数仍采用人工作业，工序循环时间长，围岩扰动大，安全风险高，支护困难，造成软岩隧道不能快速施工，也不能形成机械化作业。
[0004]
拱架锚杆安装台车设备在隧道初支护施工建设中其着关键性的作用，而现有的拱架锚杆安装台车设备在初支护施工中，具有安全性低、操作复杂、信息化差及整机过于庞大等特点导致施工效率较低。故具有高安全、高效率隧道初支护施工设备对于隧道初支护设备的发展具有极大的现实意义。
技术实现要素：
[0005]
本发明的目的在于提供一种用于隧道初支护施工设备及施工工艺，以解决灵活性差操作复杂、结构过于庞大、施工效率较低的技术问题。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：本发明提供的一种用于隧道初支护施工设备，包括臂架系统，所述臂架系统由左工作臂、右工作臂和中工作臂组成，中工作臂设置在左工作臂和右工作臂中间位置，所述左工作臂和右工作臂上安装机械手和凿岩系统，所述中工作臂上安装工作篮和岩石移除装置。
[0007]
所选或优选地，左工作臂、右工作臂和中工作臂都为独立操作多级伸缩臂；所述机械手与凿岩系统可以在水平平面内进行回转，凿岩系统在竖直平面内转动，机械手上配置与活动吊篮安装的快速插接口。
[0008]
所选或优选地，臂架系统尾部末端安装有臂架回转座，左工作臂、右工作臂和中工作臂可分别在竖直、水平两个方向转动。
[0009]
一种用于隧道初支护施工设备，其特征在于，还包括驾驶室，专用工程底盘系统和滑移系统，所述驾驶室分为独立操作的驾驶室一和驾驶室二，分别位于车长方向上的两端，驾驶室一和驾驶室二可以相对底盘系统移动于转动，所述专用工程底盘系统位于设备底
层，上方设置有滑移系统；所述的滑移系统包括底层轨道，滑移台，驱动机构和刹车机构，所述滑移系统上方连接有整套臂架系统。
[0010]
所选或优选地，专用工程底盘系统内设置有行走系统，液压系统，动力系统，所述专用工程底盘系统上表面靠近驾驶室一一侧设置有电控系统；所述的行走系统为四轮驱动设备。
[0011]
所选或优选地，电控系统通过控制液压系统和动力系统为臂架系统和滑移系统提供驱动。
[0012]
一种用于隧道初支护施工设备，其特征在于，包括步骤如下：s1：隧道施工前，在离开开挖面米左右的位置悬挂激光投射装置，将开挖轮廓激光线精确清晰的投射在工作面上指导施工开挖，将识别和标注的欠挖部分进行处理；s2：采用专用工装预制钢拱架，确保多榀拱架制作精度；采用专用设备专用设备将预制好的多榀钢拱架运输到施工面，并摆放至相应位置；s3：施工设备先控制左工作臂架抓取左拱架，并举升到安装位置；再控制右工作臂架抓取顶部拱架，并举升到安装位置，通过中工作臂上的工作篮连接螺栓；再一次控制右工作臂架抓取右拱架，并举升到安装位置，采用中工作臂工作篮连接螺栓，利用激光笔标记拱架安装位置，同时调整拱架安装位置，工作篮臂架焊接第一榀拱架与上一循环拱架网片和连接筋固定拱架；s4：包括41s：左右臂架进行锚杆钻孔作业；s42：平台臂完成网片与连接筋作业，s43：安装锚杆及注浆作业；s44：安装立架和锚杆作业；所述s41~s44可以根据实际工序进行调节和平行作业；s5：完成所有工序后拱架锚杆安装台车重复s~s的步骤或者撤离。
[0013]
所选或优选地，s1中还包括：s11：根据预先建立的数据库中隧道参数及爆破设计，全站仪辅助定位现场安装完成后，按测距数据通过设备软件计算处理，自动分析计算并投射出当前施工里程桩号所需的标准断面轮廓图；s12：通过辅助工装对投射的激光轮轮廓线进行刷漆处理，加深标准轮廓线；s13：激光投射装置一次安装后可连续施工m再向前移位。
[0014]
所选或优选地，s3中还包括：s31：在左工作臂或右工作臂进行拱架安装时出现欠挖部分影响拱架安装时，举升中工作臂上的岩石移除装置对欠挖部分进行破碎处理；s32：在狭窄空间内进行安装时，操纵左工作臂和右工作臂上的机械手进入狭窄空间将拱架抓取到安装安装位置后，工人再通过中工作臂的吊篮举升在安装位置进行焊接，安装完成后，工人再由中工作臂退回。
[0015]
所选或优选地，s44中还包括：s441：立架完成后进行打锚杆，将左工作臂和右工作臂上通过快速插接口安装的活动吊篮卸下，调节左工作臂和右工作臂上的机械手处于竖直状态，此时凿岩系统前置并进行打锚杆作业；s442：凿岩系统作业时与机械手始终保同步转动，凿岩系统不论向何方向打锚杆都不会与机械手接碰到，工作时两者互不干扰。
[0016]
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：1、本发明所提供的设备不仅结构简单，车身较短，在非道路上适应性好，灵活驾驶，快速组织施工，安全性能高远离未支护掌子面施工，减少设备进出场时间实现一机多功能，并且本发明在施工操作前使用激光投射装置将隧道开挖轮廓线以激光形式进行标注，一次安装后可连续施工 100m 再向前移位，正常一个循环工作面测量给点的时间为≥0.5h，一个月施工 40-50 个循环，可节省测量时间 24h 以上，从而提高施工效率，减少作业人员在隧道内施工作业时间。
[0017]
2、与现有技术相比，本发明减少了用于装夹的工作臂数量，减少了施工时机械操作的步骤，将传统形式的中工作臂用于设置工作篮和岩石移除装置，能够在左工作臂和右工作臂抓取拱架时同时进行安装过程，并且将工作篮和岩石移除装置单独设置在中工作臂上，在安装时发现欠挖状况时，无需将已抓取的拱架卸下，直接通过中工作臂上单独设置的岩石移除装置对欠挖部分进行破碎，避免了欠挖时的繁琐操作；在狭窄空间作业时，由于左工作臂和右工作臂上只保留机械手使其能够轻易进入狭小空间，并且中工作臂也能单独举升吊篮使工人在需要焊接的时候进入狭窄空间中，工人暴露时间短，随时可以撤离。
附图说明
[0018]
图1是本发明结构示意图；图2是本发明正视图；图3是本发明俯视图；图中：1.驾驶室一；2.驾驶室二；3.专用工程底盘系统；4.滑移系统；5.臂架系统；6.行走系统；7.液压系统；8.动力系统；9.电控系统；10.左工作臂；11.中工作臂；12.右工作臂。
具体实施方式
[0019]
本发明提供了一种用于隧道初支护施工设备，包括臂架系统5，所述臂架系统5由左工作臂10、右工作臂12和中工作臂11组成，中工作臂11设置在左工作臂10和右工作臂12中间位置，所述左工作臂10和右工作臂12上安装机械手和凿岩系统，所述中工作臂11上安装工作篮和岩石移除装置。
[0020]
左工作臂10、右工作臂12和中工作臂11上设置的结构可根据实际需求进行调整，当施工过程中对凿岩效率要求不高或对狭小空间内工作要求较高时，可将凿岩系统设置到中工作臂11上，使左工作臂10、右工作臂12更加轻便。
[0021]
左工作臂10、右工作臂12和中工作臂11都为独立操作多级伸缩臂；所述机械手与凿岩系统可以在水平平面内进行回转，凿岩系统在竖直平面内转动，机械手上配置与活动吊篮安装的快速插接口。
[0022]
臂架系统5尾部末端安装有臂架回转座，左工作臂10、右工作臂12和中工作臂11可分别在竖直、水平两个方向转动。
[0023]
还包括驾驶室，专用工程底盘系统3和滑移系统4，所述驾驶室分为独立操作的驾驶室一1和驾驶室二2，分别位于车长方向上的两端，驾驶室一1和驾驶室二2可以相对底盘系统移动于转动，所述专用工程底盘系统3位于设备底层，上方设置有滑移系统4；所述的滑
移系统4包括底层轨道，滑移台，驱动机构和刹车机构，所述滑移系统4上方连接有整套臂架系统5。
[0024]
专用工程底盘系统3内设置有行走系统6，液压系统7，动力系统8，所述专用工程底盘系统3上表面靠近驾驶室一1一侧设置有电控系统9；所述的行走系统6为四轮驱动设备。
[0025]
电控系统9通过控制液压系统7和动力系统8为臂架系统5和滑移系统4提供驱动。
[0026]
一种用于隧道初支护施工工艺，包括步骤如下：s1：隧道施工前，在离开开挖面40米左右的位置悬挂激光投射装置，将开挖轮廓激光线精确清晰的投射在工作面上指导施工开挖，将识别和标注的欠挖部分进行处理；s1中还包括：s11：根据预先建立的数据库中隧道参数及爆破设计，全站仪辅助定位现场安装完成后，按测距数据通过设备软件计算处理，自动分析计算并投射出当前施工里程桩号所需的标准断面轮廓图；s12：通过辅助工装对投射的激光轮轮廓线进行刷漆处理，加深标准轮廓线；s13：激光投射装置一次安装后可连续施工100m再向前移位；s2：采用专用工装预制钢拱架，确保多榀拱架制作精度；采用专用设备专用设备将预制好的多榀钢拱架运输到施工面，并摆放至相应位置；s3：施工设备先控制左工作臂10架抓取左拱架，并举升到安装位置；再控制右工作臂12架抓取顶部拱架，并举升到安装位置，通过中工作臂11上的工作篮连接螺栓；再一次控制右工作臂12架抓取右拱架，并举升到安装位置，采用中工作臂11工作篮连接螺栓，利用激光笔标记拱架安装位置，同时调整拱架安装位置，工作篮臂架焊接第一榀拱架与上一循环拱架网片和连接筋固定拱架。
[0027]
s3中还包括：s31：在左工作臂10或右工作臂12进行拱架安装时出现欠挖部分影响拱架安装时，举升中工作臂11上的岩石移除装置对欠挖部分进行破碎处理；s32：在狭窄空间内进行安装时，操纵左工作臂10和右工作臂12上的机械手进入狭窄空间将拱架抓取到安装安装位置后，工人再通过中工作臂11的吊篮举升在安装位置进行焊接，安装完成后，工人再由中工作臂11退回。
[0028]
s4：包括s41：左右臂架进行锚杆钻孔作业；s42：平台臂完成网片与连接筋作业，s43：安装锚杆及注浆作业；s44：安装立架和锚杆作业；所述s41~s44可以根据实际工序进行调节和平行作业；s44中还包括：s441：立架完成后进行打锚杆，将左工作臂10和右工作臂12上通过快速插接口安装的活动吊篮卸下，调节左工作臂10和右工作臂12上的机械手处于竖直状态，此时凿岩系统前置并进行打锚杆作业；s442：凿岩系统作业时与机械手始终保同步转动，凿岩系统不论向何方向打锚杆都不会与机械手接碰到，工作时两者互不干扰；s5：完成所有工序后拱架锚杆安装台车重复s2~s4的步骤或者撤离。
[0029]
本发明的一种实施方式是，通过本发明所提供的设备及施工工艺，本领域相关技术不再局限于单榀，两榀，此设备可满足单榀，两榀，三榀及四榀施工，作业人员在支护面下
进行施工作业，并且施工人员由原本的8人缩减到5人，施工时间由原本的4小时节省到现在的2小时，效率更高，成本更低，安全性能更高。
[0030]
在本发明的描述中，需要理解的是，指示的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。
[0031]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032]
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。