一种隧道综合施工台车及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道综合施工台车及施工方法，台车包括设在台车主体上的多台具有在钻机卡钻时能够退出钻头的卡钻退钻装置的步进凿岩机；优选，台车上设有拱架安装装置，且步进凿岩机通过万向臂设置；台车主体由底层台车、中间层台车和顶层台车形成多层活动结构，并通过两个拱架举升装置和举升横梁上设置的多个拱架承载小车实施拱架车上转运和安装。施工方法基于前述台车实施。本发明专利技术的有益效果是，台车具有综合作业能力，并方便地可在卡钻时退出钻头，且施工方式可转换，其转换方便、结构稳定；特别适用于解决困扰行业多年的施工进度慢、效率低，长期亏损顽疾的微台阶+全断面套打施工方法。施工方法基于前述台车实施，其施工效率高，进度快、成本低。

A kind of tunnel comprehensive construction trolley and construction method

【技术实现步骤摘要】
一种隧道综合施工台车及施工方法
本专利技术涉及隧道施工技术，特别是一种隧道综合施工台车及施工方法。
技术介绍
隧道综合施工台车是指具有两种以上功能，能够实现如掘进、拱架安装、二衬铺设等多种作业中的至少两种作业的台车。在隧道掘进作业中，包括钻爆破孔和爆破作业，爆破孔通常采用凿岩机钻孔。为提高掘进效率，本申请人曾先后申请了步进凿岩机，后又将其运用到隧道施工台车上形成多头掘进钻台车，步进凿岩机是将人工肩扛式气动凿岩机设置在导轨上形成。具体包括可在导轨上移动的钻机承载滑台和气腿承载滑台，钻机设在钻机承载滑台上，气腿的一端连接在钻机承载滑台上；另一端连接在气腿承载滑台上，两个滑台均与导轨之间设有锁紧装置，在钻机承载滑台锁止时，气腿承载滑台随气腿缩回或伸出相应沿钻进方向前进或后退；在气腿承载滑台锁止时，钻机与钻机承载滑台随气腿伸出或缩回相应进行钻进和后退；从而形成步进式凿岩，并通过简单的工业控制技术就能实现自动化。该钻机相对于大型专用大型凿岩设备而言，其造价低廉，维保和使用成本低，特别适用于国内施工队伍的隧道施工。但在实际施工过程中，因隧道地质结构变化等因素，不可避免的会出现钻头卡死现象，虽然气腿配合具有退钻功能，但由于卡钻力量大，气腿受自身结构和功能限制，不能顺利的退出钻头。另外，现有隧道开挖方式主要有全断面开挖、二台阶开挖和三台阶开挖等，尽管目前出现了适应开挖方式转换的台车，但现有台车的综合作业能力有限，没有在隧道掘进台车上设置拱架安装设施，因此，在隧道挖掘后还需退出，由专门的拱架安装台车继续作业，不仅导致施工效率低，而且台车数量多，施工步距长，存在不及时安装拱架的安全隐患。为此，需要继续改进。
技术实现思路
本专利技术的第一目的就是针对现有凿岩台车在钻头出现卡钻时，难以退出，继而影响施工效率的不足，提供一种隧道综合施工台车，通过对台车上的步进凿岩机设置卡钻退钻装置，确保在台车掘进过程中，因围岩性质变化或其他因素导致钻头卡阻或卡死时，能够方便的将钻头退出，从而确保掘进顺利，相应提高施工效率。进一步通过将台车设置成多层活动结构和在台车上设置拱架安装装置，以实现施工方式可变换的，并具有掘进和拱架安装的多功能台车。本专利技术的第二目的是提供一种包括前述台车的施工方法。该方法基于前述台车实施，其施工效率高、功能多样。为实现第一目的，本专利技术采用如下技术方案。一种隧道综合施工台车，包括设在台车主体上的多台步进凿岩机；所述步进凿岩机上设有用于在钻机卡钻时能够退出钻头的卡钻退钻装置。采用前述技术方案的本专利技术，通过在构成多头掘进台车的步进凿岩机设有用于在钻机卡钻时能够退出钻头的卡钻退钻装置，以在台车掘进过程中，因围岩性质变化或其他因素导致钻头卡阻或卡死时，能够方便的将钻头退出，从而确保掘进顺利，相应提高施工效率。优选的，所述步进凿岩机包括凿岩主机、导轨、钻机承载滑台，钻机承载滑台与所述导轨之间设有第一锁紧装置；所述退钻装置包括锁紧滑块和退钻油缸，退钻油缸连接在所述钻机承载滑台和所述锁紧滑块之间，锁紧滑块仅可纵向移动地设在所述钻机承载滑台上；所述第一锁紧装置设在锁紧滑块与所述导轨之间。通过在钻机承载平台与导轨之间设置退钻装置，该退钻装置通过将钻机承载滑台的第一锁紧装置设在滑块与导轨之间，滑块可相对于钻机承载导轨呈可移动的设置，在滑块与导轨通过第一锁紧装置锁止时，钻机承载滑台在驱动机构作用下可纵向移动，从而在卡钻后需要退钻时，使钻机承载滑台后退，达到退钻目的。并可根据卡钻情况实现第一锁紧装置锁紧和解锁，以及驱动机构的伸出与回缩交替动作，完成设定距离或长度的退钻过程。其中，退钻油缸也可采用丝杠螺母副驱动结构或曲柄滑块驱动结构等替代。其结构简单、退钻能力强、功能可靠，并可方便实现自动控制，如通过人工观察或扭矩检测方式，确定钻头即将卡死或卡死后，通过线控、遥控或远程操控实施退出钻头的退钻动作。进一步优选的，所述导轨前端设有用于钻杆支撑的前端支撑套，所述导轨的中段设有中间支撑套，中间支撑套设在顶起装置上；且导轨前端下部设有用于通过岩体支撑所述导轨的导轨固定装置。以利用细长构件的钻杆具有一定挠度的特点，在钻杆中部将其向上顶起呈拱形，以在钻周边孔时，将钻头形成一定回弯弧度钻入岩体，避免直线钻入方式导致的严重超挖，以有效减少超挖量，提高隧道掘进效率。通常在钻头钻进一定深度如1-2米后，解除顶起状态，由形成一定弧度的钻孔构成钻头向前钻进的引导孔，形成与人工钻孔过程中，减少超挖措施相同的钻进方式。其中，顶起装置采用气缸、液压缸等作为动力源，以减少占用空间，方便布局。当然，在空间允许的条件下也可采用其他直线移动的驱动结构，如丝杆螺母副驱动结构、齿轮齿条驱动结构或曲柄滑块驱动结构等；同时，还通过设在导轨前端下方的导轨固定装置，以通过前端的固定装置形成对导轨悬伸部分的支撑，提高导轨的支撑强度和刚度，进而提高钻孔速度和施工效率。其中，导轨固定装置利用可插入岩体的构件提供支撑，可根据隧道岩体的特性设置不同的结构。如针对松软岩体，导轨前端可设置一前端具有锥尖的钢钎，钢钎通过顶紧弹簧保持插入岩体的牢固性；也可在导轨前端固定设置一钻机，在钻杆钻入后，利用钻杆形成支撑构件。而且在具有导轨固定装置的条件下，中间顶起装置的效果将更加明显，二者形成调整钻杆挠度的协同作用。更进一步优选的，所述顶起装置包括顶起基座和举升块，顶起基座设在所述导轨上并固定连接有顶起气缸，顶起气缸的活塞杆远端连接有推块，推块前端设有顶推斜面；所述举升块仅可竖直升降地配合在顶升筒内，顶升筒固定在所述顶起基座上，举升块下端设有滚轮，滚轮与所述顶推斜面滚动连接；所述中间支撑套固定连接在所述举升块上端；所述导轨固定装置包括用于固定在钻臂前端下方的定位座，定位座上滑动吊装有定位凿岩机，定位凿岩机前端用于设置钻杆，定位凿岩机后端设有顶推气缸或油缸。顶起装置通过顶推斜面将顶起气缸设置成与钻杆纵向平行的布局，从而充分利用长度空间，减少高度方空间的占用，提高布局的合理性；导轨固定装置通过设在钻臂前端下方的定位座设置定位用的小型气动凿岩机，以在主机钻孔前，利用定位凿岩机进行定位孔的凿岩钻孔，在钻头钻进设定长度后，利用嵌入岩体的钻头为导轨远端提供增强稳定性的支撑与固定，从而达到导轨定位目的。其结构简单、使用方便，且定位可靠，适用于各种地质的隧道施工。其中，定位凿岩机的进给由顶推气缸或油缸推进，通过适当的气压控制，既可实现顺利钻进，也可防止钻头嵌入后退出，确保初始凿岩钻孔时，导轨前端定位可靠。优选的，所述台车主体上还设有拱架安装装置；所述台车主体包括底层台车和设在底层台车上的上层台车；所述上层台车由顶层台车构成；或者上层台车由顶层台车和中间层台车组合形成；顶层台车能够相对于紧邻的下层台车纵向移动；所述拱架安装装置包括拱架起吊装置、第一拱架举升装置和第二拱架举升装置；拱架起吊装置设在台车主体尾端，第二拱架举升装置设在顶层台车上；在上层台车由顶层台车构成的方案中，第一拱架举升装置设在底层台车上；在上层台车由顶层台车和中间层台车组合形成的方案中，第一拱架举升装置设在中间层台车上；两个举升装置的举升横梁上均可移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道综合施工台车，包括设在台车主体上的多台步进凿岩机；其特征在于，所述步进凿岩机上设有用于在钻机卡钻时能够退出钻头的卡钻退钻装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道综合施工台车，包括设在台车主体上的多台步进凿岩机；其特征在于，所述步进凿岩机上设有用于在钻机卡钻时能够退出钻头的卡钻退钻装置。


2.根据权利要求1所述的隧道综合施工台车，其特征在于，所述步进凿岩机包括凿岩主机(1)、导轨(2)、钻机承载滑台(3)，钻机承载滑台(3)与所述导轨(2)之间设有第一锁紧装置；所述退钻装置包括锁紧滑块(5)和退钻油缸(6)，退钻油缸(6)连接在所述钻机承载滑台(3)和所述锁紧滑块(5)之间，锁紧滑块(5)仅可纵向移动地设在所述钻机承载滑台(3)上；所述第一锁紧装置设在锁紧滑块(5)与所述导轨(2)之间。


3.根据权利要求2所述的隧道综合施工台车，其特征在于，所述导轨(2)前端设有用于钻杆支撑的前端支撑套(7)，所述导轨(2)的中段设有中间支撑套(8)，中间支撑套(8)设在顶起装置上；且导轨(2)前端下部设有用于通过岩体支撑所述导轨(2)的导轨固定装置(40)。


4.根据权利要求3所述的隧道综合施工台车，其特征在于，所述顶起装置包括顶起基座和举升块(11)，顶起基座设在所述导轨(2)上并固定连接有顶起气缸(9)，顶起气缸(9)的活塞杆远端连接有推块(10)，推块(10)前端设有顶推斜面；所述举升块(11)仅可竖直升降地配合在顶升筒(12)内，顶升筒(12)固定在所述顶起基座上，举升块(11)下端设有滚轮(13)，滚轮(13)与所述顶推斜面滚动连接；所述中间支撑套(8)固定连接在所述举升块(11)上端；所述导轨固定装置(40)包括用于固定在钻臂前端下方的定位座(41)，定位座(41)上滑动吊装有定位凿岩机(42)，定位凿岩机(42)前端用于设置钻杆(47)，定位凿岩机(42)后端设有顶推气缸或油缸(43)。


5.根据权利要求1～4中任意一项所述的隧道综合施工台车，其特征在于，所述台车主体上还设有拱架安装装置；所述台车主体包括底层台车(200)和设在底层台车(200)上的上层台车；所述上层台车由顶层台车(210)构成；或者上层台车由顶层台车(210)和中间层台车(220)组合形成；顶层台车(210)能够相对于紧邻的下层台车纵向移动；所述拱架安装装置包括拱架起吊装置(230)、第一拱架举升装置(240)和第二拱架举升装置(250)；拱架起吊装置(230)设在台车主体尾端，第二拱架举升装置(250)设在顶层台车(210)上；在上层台车由顶层台车(210)构成的方案中，第一拱架举升装置(240)设在底层台车(200)上；在上层台车由顶层台车(210)和中间层台车(220)组合形成的方案中，第一拱架举升装置(240)设在中间层台车(220)上；两个举升装置的举升横梁上均可移动地设置有多个承载拱架的拱架承载小车(260)。


6.根据权利要求5所述的隧道综合施工台车，其特征在于，所述顶层台车(210)后端可移动地设有龙门架(270)，龙门架(270)与顶层台车(210)之间设有龙门架(27...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚岗，王立军，陈勇，王双卯，张建堂，龚建，
申请(专利权)人：涪特智能装备重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50