拱架式預切槽設備的成拱方法技術

本發明專利技術公開了一種拱架式預切槽設備的成拱方法，其中拱架式預切槽設備包括切槽裝置、噴射裝置和拱架。成拱方法包括如下步驟：將第一工作面的待切槽區域沿周向方向分成多個切槽區，對多個切槽區從下向上且從左至右依次進行切槽；對已完成切槽的切槽區噴射混凝土填充；在多個切槽區完成切槽和混凝土填充之后噴射混凝土形成連續的第一混凝土拱殼。根據本發明專利技術的拱架式預切槽設備的成拱方法，形成的混凝土拱殼的質量更好且施工效率高，形成的高質量的混凝土拱殼可以對工作面的整體起到很好的預支護作用，進而可以使用大型機械設備進行開挖和裝卸，提高了機械設備的使用率，減少了勞動力消耗，提高了效率，并可以節省用于支撐的材料，降低施工成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及隧道工程
，具體地說，涉及一種拱架式預切槽設備的成拱方法。
技術介紹
相關技術中，針對軟巖(單軸飽和抗壓強度5＜Rc≤15MPa)和極軟巖(單軸飽和抗壓強度Rc≤5MPa)地質條件下的隧道開挖，傳統工法按分部順序采取分步分塊開挖，并要求邊挖邊撐以求安全。按不同分塊及開挖順序又可分為先拱后墻法、漏斗棚架法、臺階法、CD法及CRD法等。傳統隧道開挖工法主要存在以下幾個問題：(1)工作面小，不能使用大型開挖設備和裝卸運輸工具；(2)支撐復雜，材料耗用多；(3)施工進度慢，建設周期長；(4)機械化程度低，勞動力耗用多。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術提出一種拱架式預切槽設備的成拱方法，所述成拱方法可以增加隧道斷面開挖時機械化設備使用程度，提高施工效率，減少支撐材料耗用，降低施工成本。根據本專利技術實施例的拱架式預切槽設備的成拱方法，所述拱架式預切槽設備包括切槽裝置、噴射裝置和拱架，所述切槽裝置和所述噴射裝置均設在所述拱架上且分別沿所述拱架的周向可移動，所述切槽裝置包括沿前后方向延伸的鏈刀，所述鏈刀沿所述拱架的徑向方向可移動且沿所述拱架的外輪廓線的切線方向可擺動，所述噴射裝置包括噴頭和可伸縮的噴射臂，所述噴頭可轉動地連接在所述噴射臂上，所述成拱方法包括如下步驟：將第一工作面的待切槽區域沿周向方向分成多個切槽區，通過所述切槽裝置對所述多個切槽區從下向上且從左至右依次進行切槽；利用所述噴射裝置對已完成切槽的所述切槽區噴射混凝土填充；在所述多個切槽區完成切槽和混凝土填充之后，所述多個切槽區內噴射的所述混凝土形成連續的第一混凝土拱殼；待所述第一混凝土拱殼的強度達到設定值后，開挖去除所述第一混凝土拱殼內的軟巖及泥土，并進行平整形成第二工作面；按上述步驟在所述第二工作面上形成第二混凝土拱殼，所述第二混凝土拱殼與所述第一混凝土拱殼具有搭接區域，以此類推直至完成第N個混凝土拱殼，其中N為正整數。根據本專利技術實施例的拱架式預切槽設備的成拱方法，在開挖之前通過采用拱架式預切槽設備的切槽裝置對隧道的工作面進行分段切槽，且切槽順序為從下向上且從左至右依次進行，在切下一個切槽區的同時利用拱架式預切槽設備的噴射裝置對已完成切槽的上一個切槽區噴射混凝土填充，由此形成的混凝土拱殼的質量更好且施工效率高，形成的高質量的混凝土拱殼可以對工作面的整體起到很好的預支護作用，進而可以使用大型機械設備進行開挖和裝卸，提高了機械設備的使用率，減少了勞動力消耗，提高了效率，并可以節省用于支撐的材料，降低施工成本。根據本專利技術的一些實施例，在對所述多個切槽區進行切槽時，所述鏈刀的上仰角度為α，所述α的范圍為：0°＜α＜20°。進一步地，所述α＝4.9°。根據本專利技術的一些實施例，所述拱架以速度V1沿縱向前進、所述鏈刀以速度V2沿所述拱架的徑向方向向外移動且使所述鏈刀切槽時保持所述α的值不變。根據本專利技術的一些實施例，所述多個切槽區包括普通切槽區和拱腳切槽區，所述拱腳切槽區位于所述普通切槽區的下方且所述拱腳切槽區延伸至所述拱架的行走面的下方。根據本專利技術的一些實施例，在對所述普通切槽區進行切槽時，所述鏈刀從所述普通切槽區的周向一端伸入所述普通切槽區內，在所述鏈刀伸入至預定切深后所述鏈刀沿所述拱架的周向移動，在所述鏈刀移動至所述普通切槽區的周向另一端時所述鏈刀退刀，完成所述普通切槽區的切槽。根據本專利技術的一些實施例，在對所述拱腳切槽區進行切槽時，所述鏈刀從所述拱腳切槽區的周向一端伸入所述拱腳切槽區內，在所述鏈刀伸入至預定切深后所述鏈刀沿所述拱架的周向移動，在所述鏈刀移動至所述拱腳切槽區與所述行走面的交接處時所述鏈刀向下偏擺角度β，所述鏈刀偏擺到位后退刀，完成所述拱腳切槽區的切槽，其中所述β的范圍為30°＜β＜60°。根據本專利技術的一些實施例，在對每個所述普通切槽區進行噴射混凝土填充時，所述噴射臂伸長以使所述噴頭伸入至所述普通切槽區內的預定位置，且所述噴頭在所述普通切槽區內沿所述拱架的周向作往復運動直至所述普通切槽區內填滿混凝土，且在所述噴頭噴完一層混凝土后所述噴射臂縮短以使所述噴頭后退。根據本專利技術的一些實施例，在對每個所述拱腳切槽區進行噴射混凝土填充時，所述噴頭先噴射混凝土填充所述拱腳切槽區的位于所述行走面下方的部分，待所述拱腳切槽區的位于所述行走面下方的部分填滿之后，所述噴頭再噴射混凝土填充所述拱腳切槽區的位于所述行走面上方的部分。進一步地，在所述噴頭噴射混凝土填充所述拱腳切槽區的位于所述行走面下方的部分時，所述噴頭向下偏擺角度為所述β，且所述噴射臂伸長以使所述噴頭伸入至所述拱腳切槽區內的預定位置，所述噴頭在噴射混凝土的過程中逐漸縮短，直至完成混凝土填充。根據本專利技術的一些實施例，所述搭接區域的長度為L，所述L的范圍為：300mm＜L＜700mm。進一步地，所述L＝500mm。根據本專利技術的一些實施例，所述混凝土為C30混凝土，且所述混凝土內摻入速凝劑。附圖說明附圖示出了本專利技術的各方面的各種實施例，并且它們與說明書一起用于解釋本專利技術的原理。本
內的技術人員明白，附圖所示的特定實施例僅是實例性的，并且它們無意限制本專利技術的范圍。應該認識到，在某些示例中，被示出的一個元件也可以被設計為多個元件，或者多個元件也可以被設計為一個元件。在某些示例中，被示出為另一元件的內部部件的元件也可以被實現為該另一元件的外部部件，反之亦然。為了更加清楚、詳細地本專利技術的示例性實施例以使本領域技術人員能夠對本專利技術的各方面及其特征的優點理解得更加透徹，現對附圖進行介紹，在附圖中：圖1是根據本專利技術實施例的拱架式預切槽設備的主視圖；圖2是根據本專利技術實施例的拱架式預切槽設備的側視圖；圖3是根據本專利技術實施例的多個切槽區的分布示意圖；圖4是根據本專利技術實施例的普通切槽區的切槽施工示意圖；圖5是根據本專利技術實施例的普通切槽區完成切槽后的示意圖；圖6是根據本專利技術實施例的拱腳切槽區的切槽施工示意圖；圖7是根據本專利技術實施例的普通切槽區的噴射混凝土施工示意圖，其中噴頭伸入至普通切槽區內的預定位置；圖8是根據本專利技術實施例的普通切槽區的噴射混凝土施工示意圖，噴頭在普通切槽區內沿拱架的周向作往復運動；圖9是根據本專利技術實施例的拱腳切槽區的噴射混凝土施工示意圖；圖10是根據本專利技術實施例的相鄰兩個混凝土拱殼的搭接示意圖。附圖標記：拱架式預切槽設備100，拱架1，鏈刀21，第一油缸22，第二油缸23，噴頭31，噴射臂32，第四油缸33，第五油缸34，第六油缸35，第一工作面200，拱腳切槽區201，普通切槽區202，第一混凝土拱殼203，第二工作面300，第二混凝土拱殼301，搭接區域302，行走面400。具體實施方式以下將結合附圖及實施例來詳細說明本專利技術的實施方式，借此對本專利技術如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。需要說明的是，只要不構成沖突，本專利技術中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合，所形成的技術方案均在本專利技術的保護范圍之內。同時，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細節，以提供對本專利技術實施例的徹底理解。然而，對本領域的技術人員來說顯而易見的是，本專利技術可以不用這里的具體細節或者所描述的特定方式來實施。下面參考圖1-圖10描述根據本專利技術實施例的拱架式本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種拱架式預切槽設備的成拱方法，其特征在于，所述拱架式預切槽設備包括切槽裝置、噴射裝置和拱架，所述切槽裝置和所述噴射裝置均設在所述拱架上且分別沿所述拱架的周向可移動，所述切槽裝置包括沿前后方向延伸的鏈刀，所述鏈刀沿所述拱架的徑向方向可移動且沿所述拱架的外輪廓線的切線方向可擺動，所述噴射裝置包括噴頭和可伸縮的噴射臂，所述噴頭可轉動地連接在所述噴射臂上，所述成拱方法包括如下步驟：將第一工作面的待切槽區域沿周向方向分成多個切槽區，通過所述切槽裝置對所述多個切槽區從下向上且從左至右依次進行切槽；利用所述噴射裝置對已完成切槽的所述切槽區噴射混凝土填充；在所述多個切槽區完成切槽和混凝土填充之后，所述多個切槽區內噴射的所述混凝土形成連續的第一混凝土拱殼；待所述第一混凝土拱殼的強度達到設定值后，開挖去除所述第一混凝土拱殼內的軟巖及泥土，并進行平整形成第二工作面；按上述步驟在所述第二工作面上形成第二混凝土拱殼，所述第二混凝土拱殼與所述第一混凝土拱殼具有搭接區域，以此類推直至完成第N個混凝土拱殼，其中N為正整數。

【技術特征摘要】
1.一種拱架式預切槽設備的成拱方法，其特征在于，所述拱架式預切槽設備包括切槽裝置、噴射裝置和拱架，所述切槽裝置和所述噴射裝置均設在所述拱架上且分別沿所述拱架的周向可移動，所述切槽裝置包括沿前后方向延伸的鏈刀，所述鏈刀沿所述拱架的徑向方向可移動且沿所述拱架的外輪廓線的切線方向可擺動，所述噴射裝置包括噴頭和可伸縮的噴射臂，所述噴頭可轉動地連接在所述噴射臂上，所述成拱方法包括如下步驟：將第一工作面的待切槽區域沿周向方向分成多個切槽區，通過所述切槽裝置對所述多個切槽區從下向上且從左至右依次進行切槽；利用所述噴射裝置對已完成切槽的所述切槽區噴射混凝土填充；在所述多個切槽區完成切槽和混凝土填充之后，所述多個切槽區內噴射的所述混凝土形成連續的第一混凝土拱殼；待所述第一混凝土拱殼的強度達到設定值后，開挖去除所述第一混凝土拱殼內的軟巖及泥土，并進行平整形成第二工作面；按上述步驟在所述第二工作面上形成第二混凝土拱殼，所述第二混凝土拱殼與所述第一混凝土拱殼具有搭接區域，以此類推直至完成第N個混凝土拱殼，其中N為正整數。2.根據權利要求1所述的拱架式預切槽設備的成拱方法，其特征在于，在對所述多個切槽區進行切槽時，所述鏈刀的上仰角度為α，所述α的范圍為：0°＜α＜20°。3.根據權利要求2所述的拱架式預切槽設備的成拱方法，其特征在于，所述α＝4.9°。4.根據權利要求2所述的拱架式預切槽設備的成拱方法，其特征在于，所述拱架以速度V1沿縱向前進、所述鏈刀以速度V2沿所述拱架的徑向方向向外移動且使所述鏈刀切槽時保持所述α的值不變。5.根據權利要求1所述的拱架式預切槽設備的成拱方法，其特征在于，所述多個切槽區包括普通切槽區和拱腳切槽區，所述拱腳切槽區位于所述普通切槽區的下方且所述拱腳切槽區延伸至所述拱架的行走面的下方。6.根據權利要求5所述的拱架式預切槽設備的成拱方法，其特征在于，在對所述普通切槽區進行切槽時，所述鏈刀從所述普通切槽區的周向一端伸入所述普通切槽區內，在所述鏈刀伸入至預定切深后所述鏈刀沿所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉飛香，鄭大橋，田澤宇，姬海東，廖碧波，黃開鵬，李雙飛，
申請(專利權)人：中國鐵建重工集團有限公司，
類型：發明
國別省市：湖南;43