本发明专利技术涉及一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置及方法，针对本发明专利技术切割装置来说，包括：一个中心旋转轴；还包括分布于中心旋转轴上的可伸缩的液压器；液压器上设置有铣刀；中心旋转轴连接在用于密封围岩钻孔的密封盖上，液压器由一个控制器控制伸缩，控制器还控制中心旋转轴转动。针对本发明专利技术切割方法来说，具体包括如下步骤：S1：在围岩断面上开设钻孔，并朝钻孔内插入上述切割装置，并使用密封盖密封钻孔；S2：操作控制器，控制液压器伸长，使铣刀能够触碰围岩内部，再操作控制器，使中心旋转轴转动，进行围岩内部切割扩孔；S3：重复步骤S2，直至完成围岩内部切割扩孔工序。本发明专利技术能够扩挖断面，旋转切割并延长切割半径。旋转切割并延长切割半径。旋转切割并延长切割半径。
【技术实现步骤摘要】
一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置。
[0002]本专利技术还涉及上述切割装置的切割方法。
技术介绍
[0003]随着我国经济的不断发展，人口不断增多，道路交通日益拥堵，当面临已有隧道容量不足需要扩建或既有隧道改建时，往往由于隧道临近结构物的限制，缺乏新建隧道的空间，不得不采用原位改扩建的技术。
[0004]而在既有隧道的改扩建时，扩挖断面的时效性是其中的重难点之一，传统方式的原位扩挖大多数为整个断面的支撑或使用工字钢焊接对较小部分挖围岩进行支撑，再进行对扩挖断面的爆破，支撑和出渣等步骤，对于再次支撑会浪费很多人力物力，并且在爆破过程中势必会对围岩整体的结构进行较大的扰动，会导致整体结构产生不稳定性，加大了施工的风险。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，在进行断面开挖时，能够扩挖断面，旋转切割围岩内部，切割时，能延长切割半径，进行扩孔开挖。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割方法，其能够使用上述装置，能够扩挖断面，旋转切割围岩内部，切割时，能延长切割半径，进行扩孔开挖。
[0007]针对本专利技术切割装置来说，包括：中心旋转轴；还包括分布于中心旋转轴上的可伸缩的液压器；液压器上设置有铣刀；中心旋转轴连接在用于密封围岩钻孔的密封盖上，液压器由一个控制器控制伸缩，控制器还控制中心旋转轴转动。
[0008]液压器可以带动铣刀伸长，铣刀伸长后可由中心旋转轴带动旋转，以切割围岩内部，该装置有效地提高了施工效率，是一种全新自动化的围岩切割装置。
[0009]作为本专利技术切割装置进一步的改进，密封盖上设置有能透气的水蒸气发生器，水蒸气发生器与铣刀位于密封盖的同一侧，密封盖上开孔并外接水蒸气导入器，水蒸气导入器通过导管将水蒸气导入到水蒸气发生器中。
[0010]水蒸气发生器可以湿润围岩内部，且气体能够冲击围岩内部，增大围岩缝隙，利于切割。
[0011]作为本专利技术切割装置进一步的改进，密封盖上设置有能透气的保护壳；保护壳与水蒸气发生器位于密封盖的同一侧，保护壳与水蒸气发生器之间放置有破碎剂。
[0012]在进行断面扩挖时，利用破碎剂与水蒸气充分接触后形成的膨胀性气体，可以极大地提高围岩的冲击性和破碎性，且在围岩内部，铣刀旋转性切割，能够更有效地使围岩体破碎，让围岩体松散，自动掉落，不仅提高开挖时的安全性和效率性，而且自动化的控制技术也极大地缩减了开挖步骤。
[0013]作为本专利技术切割装置进一步的改进，水蒸气发生器沿中心旋转轴轴向分布，并设置有安装孔与可伸缩的液压器滑动配合，沿水蒸气发生器轴向设置间隔均匀的，用于排气的多个孔洞，水蒸气发生器与中心旋转轴同步转动。
[0014]可伸缩液压器可从安装孔中伸出和缩回，孔洞增强气体的冲击强度，有利于气体冲击围岩内部。
[0015]作为本专利技术切割装置进一步的改进，保护壳沿水蒸气发生器轴向分布，并设置有切割孔供铣刀伸出，保护壳与中心旋转轴同步转动。
[0016]铣刀可经切割孔伸出，轴向分布的保护壳，可以增大气体流经范围。
[0017]作为本专利技术切割装置进一步的改进，密封盖为台阶状，其包括与中心旋转轴同轴连接的第一级台阶，用于连接第一级台阶的中间一级台阶，和用于密封钻孔的最后一级台阶；第一级台阶可在密封盖上发生转动，由控制器控制，带动中心旋转轴旋转，保护壳和水蒸气发生器皆安装在第一级台阶上。
[0018]第一级台阶发生转动，可带动中心旋转轴、保护壳和水蒸气发生器旋转，最后一级台阶可以密封钻孔，保持稳定。
[0019]作为本专利技术切割装置进一步的改进，液压器沿中心旋转轴交错排列，便于增大切割范围。
[0020]作为本专利技术切割装置进一步的改进，水蒸气发生器为空心圆柱体碳纤维钢管；铣刀为3头铣刀；中心旋转轴为碳纤维实心厚圆柱体，直径在300mm～500mm之间；切割孔大小为铣刀顶部尺寸的1～1.5倍；围岩钻孔的形式为倒“V”字形。
[0021]碳纤维具有强度高、密度小、熔点高、不易导电、化学稳定性好等一系列特点，对整个装置的稳定性起到很大作用；3头铣刀旋转切割效果更好；倒“V”字型提高对围岩整体的破碎性。
[0022]针对本专利技术切割方法来说，具体包括如下步骤：S1：在围岩断面上开设钻孔，并朝钻孔内上述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，并使用密封盖密封钻孔；S2：操作控制器，控制液压器伸长，使铣刀能够触碰围岩内部，再操作控制器，使中心旋转轴转动，进行围岩内部切割扩孔；S3：重复步骤S2，直至完成围岩内部切割扩孔工序。
[0023]作为本专利技术切割方法进一步的改进，在切割装置插入钻孔之前，安装水蒸气发生器，水蒸气发生器与铣刀位于密封盖的同一侧，安装能透气的保护壳，保护壳与水蒸气发生器位于密封盖的同一侧，保护壳与水蒸气发生器之间放置破碎剂，在切割装置插入钻孔后，密封盖上开孔并外接水蒸气导入器，先通过水蒸气导入器将水蒸气导入到水蒸气发生器中，由导入的水蒸气与破碎剂结合，形成膨胀性气体，冲击围岩内部。
[0024]将水蒸气发生器内的水蒸气沿孔洞散溢，水蒸气与保护壳和水蒸气发生器之间的破碎剂相接触，二者反应后产生大量的膨胀性气体，由于密封盖将整个装置很好的密封在围岩体的内部，所产生的膨胀性气体对围岩进行膨胀挤压破碎，待破碎一定程度后，调整液压器的高度及中心旋转轴的转速对围岩体进行切割，使围岩自动脱落。
[0025]本专利技术提出一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，在进行断面扩挖时，利用固体物质，如破碎剂，与水蒸气充分接触后形成膨胀性气体，可以极大地提高围岩
的冲击性和破碎性，且在围岩内部，3头铣刀的旋转性切割，能够更有效地使围岩体破碎，让围岩体松散，自动掉落，不仅提高开挖时的安全性和效率性，而且自动化的控制技术极大地缩减了开挖步骤。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的结构示意图。
[0027]图2为本专利技术的部分结构示意图。
[0028]图3为本专利技术的开孔设置方式。
[0029]附图标记：1、中心旋转轴；2、液压器；3、铣刀；4、水蒸气发生器；5、孔洞；6、保护壳；7、切割孔；8、密封盖；9、控制器；10、水蒸气导入器。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、
ꢀ“
上”、“下”、
ꢀ“
左”、
ꢀ“
右”、
ꢀ“
竖直”、“水平”、
ꢀ“本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，包括：中心旋转轴（1）；其特征在于，还包括分布于中心旋转轴（1）上的可伸缩的液压器（2）；所述液压器（2）上设置有铣刀（3）；所述中心旋转轴（1）连接在用于密封围岩钻孔的密封盖（8）上，液压器（2）由一个控制器（9）控制伸缩，所述控制器（9）还控制所述中心旋转轴（1）转动。2.按照权利要求1所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述密封盖（8）上设置有能透气的水蒸气发生器（4），所述水蒸气发生器（4）与所述铣刀（3）位于所述密封盖（8）的同一侧，密封盖（8）上开孔并外接水蒸气导入器（10），所述水蒸气导入器（10）通过导管将水蒸气导入水蒸气发生器（4）中。3.按照权利要求2所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述密封盖（8）上设置有能透气的保护壳（6）；所述保护壳（6）与所述水蒸气发生器（4）位于所述密封盖（8）的同一侧，所述保护壳（6）与所述水蒸气发生器（4）之间放置有破碎剂。4.按照权利要求3所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述水蒸气发生器（4）沿所述中心旋转轴（1）轴向分布，并设置有安装孔与可伸缩的液压器（2）滑动配合，沿所述水蒸气发生器（4）轴向设置间隔均匀的，用于排气的多个孔洞（5），所述水蒸气发生器（4）与所述中心旋转轴（1）同步转动。5.按照权利要求4所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述保护壳（6）沿所述水蒸气发生器（4）轴向分布，并设置有切割孔（7）供铣刀（3）伸出，所述保护壳（6）与所述中心旋转轴（1）同步转动。6.按照权利要求5所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述密封盖（8）为台阶状，其包括与中心旋转轴（1）同轴连接的第一级台阶；用于连接第一级台阶的中间一级台阶，和用于密...
【专利技术属性】
技术研发人员：包特门白乙拉，杨伟光，姚景武，赵耀，郑永飞，刘俊奇，程稳征，吕鑫，李君，周琦，高靖伟，郭高亮，王磊，宋改军，
申请(专利权)人：中交四公局第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。