本发明涉及隧洞施工设备,特别是一种隧洞锚杆孔注浆设备。
背景技术:
1、在水利工程中,水工隧道属于危险性较大的一类工程,隧洞开挖与支护其间围岩的稳定性问题涉及其中最核心的安全问题。隧洞初期支护是隧洞开挖后加固围岩的重要一环,因此,加快初期支护的施工进度,保障初期支护的质量是确保后续施工安全的关键。
2、水工隧洞初期支出的施工工艺主要包括钻孔、钻孔冲洗、注浆、水泥砂浆锚杆安装等步骤。目前采用的锚杆就类型而言,按锚杆体的刚度可分为以钢筋或钢管作杆体的粗钢筋锚杆和以柔性高强钢绞线作杆体的锚索锚杆两大类。锚索锚杆一般是以多根钢绞线组成的多束型锚杆,以预应力为主,由于施工复杂,对机械设备要求高;一般适用于锚固力大于500kn,长度10m以上的地层。而粗钢筋锚杆锚固力一般小于500kn,所采用的机械简单,施工方便,故是目前使用最多的锚杆粗钢筋锚杆广泛使用于中小型锚固需要的地层支护中。水泥砂浆锚杆是使用水泥砂浆作为锚固剂的一种锚杆,此类锚杆安装简便,成本较低廉,水工隧洞初期支护经常使用(郑雄伟等,水工隧洞工程水泥砂浆锚杆施工质量问题剖析)。
3、如何提高水泥砂浆锚杆的注浆施工效率,确保施工质量,是本领域技术人员所面临的重大技术难题。在现有技术中,中交一公局集团有限公司和中交一公局桥隧工程有限公司共同申请的发明专利(公开号为cn114382510a)公开了一种用于钻爆+tbm组合式施工的隧洞支护及其支护工法,包括洞口支护组件、洞壁支护组件、加固支护组件。其思路是:设置有洞口支护组件、洞壁支护组件以及加固组件,实现对隧洞的全方位支护,避免隧洞坍塌;预埋管管身上开设有若干孔洞的预埋前管,能够通过向管内注浆进而填充钻孔,使预埋管能够牢固的安插在钻孔内;在洞壁两侧底端的预制混凝土板上开设有注浆口,在洞壁顶端的预制混凝土板上开设有出浆口,能够从底部向预制混凝土板与洞壁之间的缝隙处进行注浆加固,且当出浆口有浆液流出则表明浆液已经注满。
4、成都现代万通锚固技术有限公司申请的发明专利(公开号为cn114412527a)则公开了一种多点注浆锚杆,包括中空锚杆体、注浆多通接头和用于向中空锚杆体内输出瞬时高压的压力发生器;其中中空锚杆体的杆身沿轴向设有多个注浆侧孔,注浆侧孔设有与之适配的密封塞;还公开了一种多点注浆锚杆的多点注浆工艺,包括安装中空锚杆体、打开密封塞和多点注浆等步骤;其总体思路是注浆时通过多点注浆提高了注浆效率,解决注浆孔堵塞时无法注浆的问题,从而解决注浆时浆液裹带碎块堵塞回浆通道而无法判断注浆是否到位的问题;同时密封塞由瞬时压力打开,可避免出现由中空锚杆体端部注浆时,密封塞在注浆压力下自动打开而无法将浆液注入到中空锚杆体端部的情况。
5、而北京矿务局综合地质工程公司和张军申请的发明专利(公开号为cn108677944a)公开了一种隔断式高压堵孔注浆锚杆及其注浆方法,包括锚杆本体和可压缩注浆分隔器,可压缩注浆分隔器将锚杆本体的内部分隔成锚固段和非锚固段,锚杆本体内部的轴线上设置有第一注浆管,锚杆本体的内部设置有若干钢绞绳,钢绞绳与第一注浆管水平设置,可压缩注浆分隔器上设置有打气管,打气管一端与可压缩注浆分隔器固定相连,另一端安装有气门芯,可压缩注浆分隔器的内部开设有与非锚固段相通的填充腔,第一注浆管、钢绞绳均穿过填充腔,非锚固段的内部设置有伸入到填充腔内的防腐注浆管,锚杆本体的内部灌注有固结体。该方案具有对分隔器本体内部注入防腐水泥浆,避免分隔器本体以及位于分隔器本体内部的钢绞绳受腐蚀损坏的优点。
6、但是目前隧洞锚杆施工中依然存在一些尚未解决的技术难题,譬如在锚杆孔钻孔和注浆时需要单独设置驱动,由于驱动件的增加,增加了安装与维修的成本;在注浆管安装时会通过多出螺栓进行固定,增加了安装步骤,螺栓在安装后会松动,造成锚杆孔注浆机构晃动的现象,影响锚杆孔注浆的稳定性;在注浆完成后注浆管内会粘附后泥浆,需要手动替换冲洗设备对注浆管冲洗,增加了操作人员的工作量;在注浆完成后,钻孔位置处的沙和浆体会落到地面,易造成沙子对空气污染面加大,浆体飞溅对设备造成污染的问题。
技术实现思路
1、本发明通过对锚杆施工设备的改进,提供了一种隧洞锚杆孔注浆设备,目的在于至少解决一个背景技术中提及的现有技术存在的技术问题。
2、本发明提供如下技术方案,实现上述目的:
3、一种隧洞锚杆孔注浆设备,包括控制车体,控制车体上铰接有第一安装架,第一安装架的顶部设有定位架,第一安装架的内侧设有锁定机构,锁定机构包括锁定斜块和推动螺栓,锁定斜块的顶部设有摩擦块,摩擦块接触定位架的底部。
4、更进一步的,所述第一安装架的顶部两侧设有凵字形结构的安装框架,所述定位架的两侧设有两个安装条,安装条安装于安装框架中。
5、更进一步的,所述第一安装架上开设有螺纹孔,推动螺栓设于螺纹孔中;第一安装架的内侧开设有安装槽,于安装槽的内设置锁定斜块,锁定斜块的斜面朝下。
6、更进一步的,所述推动螺栓的大头处开设有安装槽,安装槽中设有防松板,防松板与定位架的底面相接触;防松板的中间位置处设有安装孔,防松板上设有开口槽。
7、更进一步的,所述定位架的底部设有收集壳体,收集壳体的顶部两侧设有安装槽,安装槽卡在安装条上;所述定位架的底部设有定位耳板,收集壳体的外侧面设有定位杆,定位杆穿设于定位耳板中,定位杆的端部设有卡簧,定位杆的外侧套设有支撑弹簧;所述收集壳体的底部设有螺纹连接套筒,螺纹连接套筒连接密封帽。
8、更进一步的,所述定位架的内侧设有注浆硬管,注浆硬管的一端设有钻头,注浆硬管的外侧设有第二安装架,第二安装架的上设有定位环,第二安装架的底部为矩形结构并与定位架的底部接触;所述第二安装架的上开设螺纹孔,螺纹孔中设有螺纹杆;定位架的一端设有定位座,螺纹杆的一端设于定位座内。
9、更进一步的,所述第二安装架的上方开设有安装槽,安装槽的内侧设有刮除刀,刮除刀的底部设有与螺纹杆形状匹配的波浪状的凸起,刮除刀和螺纹杆的螺纹槽相接触。
10、更进一步的,所述第二安装架上设有驱动件,驱动件包括第一驱动马达、第一驱动齿轮和第二驱动齿轮;第二安装架上开设有一个定位孔,第一驱动马达安装在定位孔内,第一驱动马达的驱动轴两头分别设有第一驱动齿轮和第二驱动齿轮;第二驱动齿轮与设置在螺纹杆上的从动齿轮相啮合;第一驱动齿轮与设置在注浆硬管的外侧的齿轮圈相啮合;所述第一驱动齿轮的内侧设有棘轮。
11、更进一步的,所述第一安装架的两侧分别开设有安装孔,安装孔中设有第二驱动马达,第二驱动马达的驱动轴上方设有转动架,转动架底部设有底座,转动架的上方开设有安装孔,安装孔内设有驱动气缸;两个驱动气缸的推动轴外侧分别设有注浆软管和清洗水管。
12、有益效果
13、与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
14、1.本发明通过一个驱动马达解决了钻头转孔以及注浆的问题,具体的:通过注浆硬管实现注浆以及钻头连接的效果,在注浆硬管的上方设置有通过齿轮连接的驱动马达,驱动马达的上方设置有螺纹杆,通过第一驱动马达和第二驱动齿轮带动螺纹杆转动,螺纹杆在转动时会推动注浆硬管移动,在第一驱动齿轮转动时会带动注浆硬管转动,注浆硬管配合钻头隧洞进行钻孔,驱动马达安装的驱动齿轮在内侧设置有棘轮,通过棘轮在第一驱动齿轮反向转动时在螺纹杆、从动齿轮的带动下匀速的收回,省去了钻孔与注浆需要单独设置驱动的成本,同时方便驱动件的安装与维修。
15、2.本发明通过第二驱动马达驱动注浆软管和清洗水管转动,实现注浆软管和清洗水管的灵活切换,通过注浆软管用于连接泥浆,清洗水管用于连接水箱,配合清洗水管方便对注浆硬管的内部进行冲洗。
16、3.本发明在螺纹杆转动时,刮除刀会将粘附在螺纹杆内侧的灰尘刮除,使得螺纹杆流畅的转动,减少了螺纹杆在转动时的摩擦力。
17、4.本发明解决了注浆设备上的定位架通过不同位置的螺栓固定的问题,具体的通过推动螺栓、锁定斜块实现定位架和安装架稳固连接的效果,在转动推动螺栓时会将锁定斜块向上推动,使锁定斜块实现定位架锁定的效果,解决了目前的定位架通过螺栓固定的问题,在推动螺栓和锁定斜块的设置下方便定位架的安装与拆卸,解决了目前的定位架通过不同的螺栓固定,一个是在定位架安装与拆卸麻烦,另一个是在螺栓松动后会造成定位架以及注浆机构不稳定的现象,影响注浆与钻孔的稳定性;还通过防松板实现推动螺栓的防松效果。
18、5.本发明通过收集壳体对掉落的泥浆进行收集,将收集壳体设置为弹性连接,从而使收集壳体与隧洞的内壁紧密接触,解决了目前注浆硬管在注浆时掉落的问题。