申请/专利权人：中铁工程装备集团有限公司

申请日：2018-11-28

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN109488322B

主分类号：E21D9/10

分类号：E21D9/10;E21D9/12;E21D11/10;E21D11/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2019.04.12#实质审查的生效;2019.03.19#公开

摘要：本发明属于隧道仰拱施工技术领域。一种隧道仰拱快速开挖施工设备及其施工方法，施工方法包括：对隧道仰拱基础进行开挖、清渣；吊装预制仰拱模型到已完成清渣的仰拱槽中，对预制仰拱模型进行安装、定位。施工设备包括车头部分、车尾部分、安装支架部分和车行通道，车头部分前端设有铣挖装置；车尾部分后端设有若干第一油缸；安装支架部分与车尾部分连接；车行通道前端与仰拱槽前端未开挖部分上部衔接，后端与已完成安装的预制仰拱模型上部衔接；车头部分和车尾部分的上端均设有左右两个支撑车行通道的支座，且车头部分和车尾部分均在仰拱槽底部向前移动。本发明使仰拱施工能边开挖边施工，提高效率，降低成本。

主权项：1.一种隧道仰拱快速开挖施工设备，其特征在于，包括：车头部分，其前端设置有铣挖装置；车尾部分，其通过连接部分与车头部分连接，后端设有用于推动预制仰拱模型的若干第一油缸；安装支架部分，其与车尾部分固定连接，用于为预制仰拱模型组装提供平台；和车行通道，其前端与仰拱槽前端未开挖部分上部衔接，后端与已完成安装的预制仰拱模型上部衔接；其中，所述车头部分和车尾部分的上端均设有左右两个支撑所述车行通道的支座；所述车头部分、车尾部分和安装支架部分在仰拱槽底部向前移动；所述支座设置为左右方向的横向滑轨，所述车行通道的下端设有与所述横向滑轨匹配的卡槽；所述安装支架部分中设有仰拱模型拼装机械手。

全文数据：隧道仰拱快速开挖施工设备及其施工方法技术领域本发明属于隧道仰拱施工技术领域，具体涉及一种隧道仰拱快速开挖施工设备及其施工方法。背景技术传统的隧道仰拱开挖施工，主要是挖土机开挖和爆破，仰拱栈桥提供车型通道，砼罐车运输混凝土，施工人员在仰拱栈桥下面施工，分层浇筑，每层施工都要留够混泥土凝固时间；仰拱开挖时间慢，仰拱浇筑施工时间长，施工速度慢，成本较高。发明内容本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种隧道仰拱快速开挖施工设备及其施工方法，可以保证仰拱施工实现边开挖边施工的目的，提高效率，节省成本，简化施工工序，提高了施工安全系数。为达到上述目的，所采取的技术方案是：一种隧道仰拱快速开挖施工设备，包括：车头部分，其前端设置有铣挖装置；车尾部分，其通过连接部分与车头部分连接，后端设有用于推动预制仰拱模型的若干第一油缸；安装支架部分，其与车尾部分固定连接，用于为预制仰拱模型组装提供平台；和车行通道，其前端与仰拱槽前端未开挖部分上部衔接，后端与已完成安装的预制仰拱模型上部衔接；其中，所述车头部分和车尾部分的上端均设有左右两个支撑所述车行通道的支座；所述车头部分、车尾部分和安装支架部分在仰拱槽底部向前移动。根据所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，所述车头部分连接皮带机的前端，所述皮带机后端的出渣口向后上方伸出已开挖仰拱槽，所述皮带机后端的出渣口下方设有在隧道底部行走的第一支撑轮。根据所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，所述皮带机后端的出渣口下端设有装渣箱或出渣车。根据所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，所述车头部分和车尾部分的下端均设有可上下伸缩的动力轮，所述连接部分下端设有可上下伸缩的第二支撑轮，所述车头部分、车尾部分和连接部分的下端均设有支撑支脚。根据所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，所述铣挖装置通过连接座连接在所述车头部分前端上部，所述车头部分前端上部设有左右方向的铣挖臂轨道座，所述连接座滑动连接在铣挖臂轨道座上，所述铣挖臂轨道座上还设有驱动所述连接座左右移动的第一驱动机构。根据所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，所述支座设置为左右方向的横向滑轨，所述车行通道的下端设有与所述横向滑轨匹配的卡槽。根据所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，所述车头部分和车尾部分的上端均设有横向推动所述车行通道的第二油缸。根据所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，所述安装支架部分中设有仰拱模型拼装机械手。一种隧道仰拱快速开挖施工方法，包括以下步骤：①对隧道仰拱基础进行开挖、清渣，开挖出一段仰拱槽；②将上述任一条所述隧道仰拱快速开挖施工设备组装入步骤①所述的仰拱槽内；③掘进和拼装：通过隧道仰拱快速开挖施工设备向前开挖仰拱槽，并进行出渣，同时采用起吊设备吊装预制仰拱模型并通过隧道仰拱快速开挖施工设备拼装定位预制仰拱模型；车行通道前端搭设在未开挖的隧道仰拱基础上，后端搭设在拼装完成的隧道仰拱上；④重复步骤③，持续掘进和拼装。根据所述的隧道仰拱快速开挖施工方法，所述步骤中通过隧道仰拱快速开挖施工设备向前开挖仰拱槽时，采用挖土机配合隧道仰拱快速开挖施工设备进行开挖。采用上述技术方案，所取得的有益效果是：1、本发明的技术方案可以保证仰拱施工实现边开挖边施工的目的，不需要等待混凝土进行凝固，提高效率，节省成本，简化施工工序，提高了施工安全系数；2、采用车头部分和车尾部分带动车行通道进行移动，不需要反复安装仰拱栈桥，方便隧道内的其他设备和车辆正常通行；3、车头部分和车尾部分的上端均设有横向推动所述车行通道的第二油缸，方便根据情况移动左右两个车行通道，避免预制仰拱模型与其干涉；4、皮带机后端的出渣口下方设有在隧道底部行走的第一支撑轮，方便皮带机跟随主机设备向前推进，方便持续出渣。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。图1示出了根据本发明实施例的隧道断面结构示意图。图2示出了根据本发明实施例的隧道仰拱快速开挖施工设备的整机布置结构示意图。图3示出了根据本发明实施例的铣挖装置和车头部分的连接结构的结构示意图；图4示出了根据本发明实施例的车行通道和车尾部分的连接结构的结构示意图。图中序号：1是车尾部分，2是连接部分，3是车头部分，4是铣挖装置，5是安装支架部分，6是动力轮，7是支撑轮，8是皮带机，9是右车行通道，10是左车行通道，11是装渣箱，12是起吊设备,13是铣挖臂轨道座，14是连接座，15是齿轮齿条机构，16是横向滑轨，17是卡槽，18是第二油缸。具体实施方式为了使得本发明的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参见图1-图4，一种隧道仰拱快速开挖施工设备，包括车头部分3、车尾部分1、安装支架部分5和车行通道，车头部分3前端设置有铣挖装置4，铣挖装置4用来在前端开挖仰拱槽；车尾部分1通过连接部分2与车头部分3连接，其后端设有用于推动预制仰拱模型的若干第一油缸，车尾部分1为组装后的仰拱提供动力，推动仰拱模型移动到指定位置，协助安装支架部分5使仰拱模型的位置摆放合理；安装支架部分5与车尾部分1固定连接，用于为预制仰拱模型组装提供平台，便于仰拱模型摆放；车行通道前端与仰拱槽前端未开挖部分上部衔接，后端与已完成安装的预制仰拱模型上部衔接；车头部分3和车尾部分1的上端均设有左右两个支撑车行通道的支座，支撑在左侧支座上的车行通道为左车行通道10，支撑在右侧支座上的车行通道为右车行通道9；车头部分3和车尾部分1均在仰拱槽底部向前移动，在仰拱槽后部的隧道底部设有吊装预制仰拱模型的起吊设备12。车头部分3连接皮带机8的前端，皮带机8后端的出渣口向后上方伸出已开挖仰拱槽，车头部分3中部分结构配合皮带机8进行出渣，及时送出渣土；皮带机8后端的出渣口下方设有在隧道底部行走的第一支撑轮7，可跟随整机移动，本实施例中皮带机8后端的出渣口下端设有装渣箱11。车头部分3和车尾部分1的下端均设有可上下伸缩的动力轮6，动力轮6为整机设备提供支撑和动力，连接部分2下端设有可上下伸缩的第二支撑轮7，第二支撑轮7为整机设备提供支撑，车头部分3、车尾部分1和连接部分2的下端均设有支撑支脚，在设备停止时动力轮6和第二支撑轮7缩回，通过支撑支脚支撑整机设备，在设备行走时动力轮6和第二支撑轮7伸出。铣挖装置4通过连接座14连接在车头部分3前端上部，车头部分3前端上部设有左右方向的铣挖臂轨道座13，连接座14滑动连接在铣挖臂轨道座13上，铣挖臂轨道座13上还设有驱动连接座14左右移动的第一驱动机构，可选的，第一驱动机构可以为链条驱动机构、齿轮齿条机构或油缸驱动机构等，本实施例中第一驱动机构选用齿轮齿条机构15，齿轮齿条机构15带动铣挖装置4左右移动，铣挖装置4包括铣挖臂及铣挖刀头及驱动铣挖臂运动的驱动装置，本实施例中铣挖装置4的铣挖臂可上下摆动和伸缩，另外铣挖臂轨道座13也可以设置在升降平台上，通过升降平台的升降实现上下移动，以提供最大开挖空间。支座设置为左右方向的横向滑轨16，车行通道的下端设有与横向滑轨匹配的卡槽17，车行通道可以沿横向滑轨16左右移动。车头部分3和车尾部分1的上端均设有横向推动车行通道的第二油缸18，可以自动推动车行通道左右移动。进一步，可以在安装支架部分中设置仰拱模型拼装机械手。一种上述设备进行隧道仰拱快速开挖施工方法，包括以下步骤：①对隧道仰拱基础进行开挖、清渣，开挖出一段仰拱槽；②将上述隧道仰拱快速开挖施工设备组装入步骤①中的一段仰拱槽内；③掘进和拼装：通过隧道仰拱快速开挖施工设备向前开挖仰拱槽，即通过车头部分3的铣挖装置4向前开挖仰拱槽，通过皮带机8、挖掘机、出渣车等进行出渣；同时采用起吊设备12吊装预制仰拱模型到安装支架部分5，起吊设备12设置在安装支架部分5后部，用于吊装预制仰拱模型，配合其他部件完成仰拱模型装卸，方便仰拱模型组装和短距离移动，在安装支架部分5对预制仰拱模型进行组装，车尾部分1的第一油缸推动预制仰拱模型从而协助安装支架部分5使预制仰拱模型的位置摆放到位；同时车行通道前端搭设在未开挖的隧道仰拱基础上，后端搭设在拼装完成的隧道仰拱上；④重复步骤③，持续掘进和拼装。步骤③中通过车头部分3的铣挖装置4向前开挖仰拱槽时，可以采用仰拱槽前方隧道底部的挖土机配合铣挖装置4进行开挖，提高挖掘效率。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一”、“二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

权利要求：1.一种隧道仰拱快速开挖施工设备，其特征在于，包括：车头部分，其前端设置有铣挖装置；车尾部分，其通过连接部分与车头部分连接，后端设有用于推动预制仰拱模型的若干第一油缸；安装支架部分，其与车尾部分固定连接，用于为预制仰拱模型组装提供平台；和车行通道，其前端与仰拱槽前端未开挖部分上部衔接，后端与已完成安装的预制仰拱模型上部衔接；其中，所述车头部分和车尾部分的上端均设有左右两个支撑所述车行通道的支座；所述车头部分、车尾部分和安装支架部分在仰拱槽底部向前移动。2.根据权利要求1所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，其特征在于，所述车头部分连接皮带机的前端，所述皮带机后端的出渣口向后上方伸出已开挖仰拱槽，所述皮带机后端的出渣口下方设有在隧道底部行走的第一支撑轮。3.根据权利要求2所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，其特征在于，所述皮带机后端的出渣口下端设有装渣箱或出渣车。4.根据权利要求1所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，其特征在于，所述车头部分和车尾部分的下端均设有可上下伸缩的动力轮，所述连接部分下端设有可上下伸缩的第二支撑轮，所述车头部分、车尾部分和连接部分的下端均设有支撑支脚。5.根据权利要求1所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，其特征在于，所述铣挖装置通过连接座连接在所述车头部分前端上部，所述车头部分前端上部设有左右方向的铣挖臂轨道座，所述连接座滑动连接在铣挖臂轨道座上，所述铣挖臂轨道座上还设有驱动所述连接座左右移动的第一驱动机构。6.根据权利要求1所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，其特征在于，所述支座设置为左右方向的横向滑轨，所述车行通道的下端设有与所述横向滑轨匹配的卡槽。7.根据权利要求6所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，其特征在于，所述车头部分和车尾部分的上端均设有横向推动所述车行通道的第二油缸。8.根据权利要求1所述的隧道仰拱快速开挖施工设备，其特征在于，所述安装支架部分中设有仰拱模型拼装机械手。9.一种隧道仰拱快速开挖施工方法，其特征在于，包括以下步骤：①对隧道仰拱基础进行开挖、清渣，开挖出一段仰拱槽；②将权利要求2-7任一条所述隧道仰拱快速开挖施工设备组装入步骤①所述的仰拱槽内；③掘进和拼装：通过隧道仰拱快速开挖施工设备向前开挖仰拱槽，并进行出渣，同时采用起吊设备吊装预制仰拱模型并通过隧道仰拱快速开挖施工设备拼装定位预制仰拱模型；车行通道前端搭设在未开挖的隧道仰拱基础上，后端搭设在拼装完成的隧道仰拱上；④重复步骤③，持续掘进和拼装。10.根据权利要求9所述的隧道仰拱快速开挖施工方法，其特征在于，所述步骤中通过隧道仰拱快速开挖施工设备向前开挖仰拱槽时，采用挖土机配合隧道仰拱快速开挖施工设备进行开挖。

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