本发明专利技术公开了一种隧道衬砌换拱作业用多臂式高压水刀切割机具，包括移动驾驶操作平台和施工承台，每根主伸缩臂的下端通过主轴铰接在施工承台上，位于中间的主伸缩臂的上端通过转轴铰接安装有水刀安装座，水刀安装座的顶部固定安装有高压水刀刀头，位于两侧的主伸缩臂各自配备有一个伸缩臂组，伸缩臂组是由A伸缩臂、B伸缩臂和C伸缩臂围成，并使两根C伸缩臂和两根横向伸缩臂共同围成一个面积可调的四边形架；位于两侧的主伸缩臂还各自配备有两个换拱临时支撑托，四个换拱临时支撑托用于切割作业时分别抵住被切割衬砌块的四个转角。同时，本发明专利技术还公开了一种隧道衬砌换拱作业切割方法，实现降低污染，精确操作，安全高效作业的目的。的。
【技术实现步骤摘要】
隧道衬砌换拱作业用多臂式高压水刀切割机具及切割方法
[0001]本专利技术属于隧道施工设备
，尤其涉及用于隧道衬砌换拱作业的切割设备，及其切割方法。
技术介绍
[0002]隧道由于围岩压力复杂造成衬砌挤压变形过大，超过隧道设计限界时，需对变形过大超过限界的区域衬砌进行拆除换拱作业。现目前常用的换拱方式包括爆破法或人工风镐、炮锤拆除，采用爆破方法不易控制爆破能量与爆破范围，容易对衬砌背后围岩产生过度扰动，破坏围岩稳定性，或者造成过度爆破、爆破拆除不彻底；采用风镐或炮锤凿除，均为人工作业，施工效率低，产生大量粉尘与噪声污染。以上施工作业方法，还会对作业人员产生较大的安全风险。
技术实现思路
[0003]针对目前常用的隧道换拱施工方式存在的缺陷，本专利技术旨在利用高压水刀切割，代替传统爆破、风镐和炮锤等作业手段，进行切割拆除换拱，实现降低污染，安全高效作业的目的。
[0004]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种隧道衬砌换拱作业用多臂式高压水刀切割机具，包括移动驾驶操作平台和施工承台，所述施工承台安装在移动驾驶操作平台上，施工承台上左右间隔设置有三根主伸缩臂，每根主伸缩臂的下端通过主轴铰接在施工承台上，位于中间的主伸缩臂的上端通过转轴铰接安装有水刀安装座，水刀安装座的顶部固定安装有高压水刀刀头，高压水刀刀头上配备有荧光感应控制器，位于两侧的主伸缩臂各自配备有一个伸缩臂组，所述伸缩臂组是由A伸缩臂、B伸缩臂和C伸缩臂围成的面积可调的三角架，其中A伸缩臂、B伸缩臂的下端分别铰接在主伸缩臂的上端，C伸缩臂的两端分别与A伸缩臂、B伸缩臂的上端铰接；左右两侧的伸缩臂组通过两根横向伸缩臂连接，其中一根横向伸缩臂的两端分别与两侧的C伸缩臂的一端铰接，另一根横向伸缩臂的两端分别与两侧的C伸缩臂的另一端铰接，从而使两根C伸缩臂和两根横向伸缩臂共同围成一个面积可调的四边形架，该四边形架既能调大面积用于切割作业时支撑被切割区域外的周边衬砌，又能调小面积用于切割完成后托举被切割衬砌块将其缓慢放下；位于两侧的主伸缩臂还各自配备有两个换拱临时支撑托，每个换拱临时支撑托由D伸缩臂和临时支撑托座组成，D伸缩臂的下端铰接在主伸缩臂的上端，临时支撑托座固定安装在D伸缩臂的上端，四个换拱临时支撑托用于切割作业时分别抵住被切割衬砌块的四个转角。
[0005]作为上述方案的优选，所述移动驾驶操作平台上还设置有驾驶室和操作平台。
[0006]同时，本专利技术还公开了一种隧道衬砌换拱作业切割方法，包括以下步骤：
[0007]第一步，在隧道换拱作业区域，对待切割衬砌块进行荧光涂料标记；
[0008]第二步，驾驶权利要求1所述的隧道衬砌换拱作业用多臂式高压水刀切割机具到达隧道换拱区域侧下方；
[0009]第三步，操作隧道衬砌换拱作业用多臂式高压水刀切割机具，控制位于两侧的主伸缩臂、A伸缩臂、B伸缩臂、C伸缩臂以及两根横向伸缩臂各自转动的同时伸缩运动，进行平行四边形的上下左右前后精确微调，形成一个比荧光标记区域大的包围圈，用于抵在被切割区域外的周边衬砌上进行周边衬砌固定；
[0010]第四步，操作控制位于两侧的主伸缩臂、换拱临时支撑托的D伸缩臂各自转动的同时伸缩运动，确保四个换拱临时支撑托的临时支撑托座分别抵在被切割衬砌块的四个转角上；
[0011]第五步，操作控制位于中间的主伸缩臂，控制高压水刀刀头抵近需换拱区域衬砌，由高压水刀刀头上附带的荧光感应控制器接收换拱区域边界标记的荧光涂料信号，控制高压水刀刀头位移进行切割换拱作业，同时高压水刀刀头带有压力感应器，当高压水刀刀头感应的反作用水压突降时控制刀头移动切割；在切割过程中，高压水刀刀头靠近任一换拱临时支撑托时，该换拱临时支撑托收缩，保持至少三个换拱临时支撑托抵在被切割衬砌块的三角转角上；
[0012]第六步，切割完成后，收缩位于中间的主伸缩臂，收回高压水刀刀头，调整位于两侧的主伸缩臂、A伸缩臂、B伸缩臂、C伸缩臂以及两根横向伸缩臂用于托举被切割衬砌块将其缓慢放下。
[0013]进一步优选为，在第五步中，当换拱区域过大时，先进行预先切割，将换拱区域进行十字切割或井字切割进行化整为零。
[0014]进一步优选为，在第五步中，当主体结构切割完成后，利用高压水刀刀头对切割不彻底区域进行补充精确切割。
[0015]本专利技术的有益效果：将高压水刀刀头加载到多臂式移动机具上，通过左右两侧的围成的面积可调的三角架伸缩臂组与横向伸缩臂连接组合，共同围成一个面积可调的四边形架，利用了三角形的稳定性和多臂结构的全方位精确调整，确保围成的四边形架能与任意位置处的隧道衬砌换拱区域吻合，该四边形架既能调大面积用于切割作业时支撑被切割区域外的周边衬砌，又能调小面积用于切割完成后托举被切割衬砌块将其缓慢放下；配备四个换拱临时支撑托用于切割作业时分别抵住被切割衬砌块的四个转角，实现被切割衬砌块、被切割区域外的周边衬砌分别支撑抵住，阻止水刀切割过程中产生的振动传递造成换拱区域扩大，便于切割操作；切割完成后，还能利用调小的四边形架托举被切割衬砌块将其缓慢放下，防止被切割衬砌块直接掉落构成安全隐患。在具体施工时，采用荧光涂料标记、高压水刀刀头上的荧光感应控制器，自动控制高压水刀刀头进行精确切割拆除换拱，可重复利用水资源，实现降低污染，精确操作，安全高效作业的目的。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的简单示意图。
[0017]图2为本专利技术的主体部分示意图。
具体实施方式
[0018]下面通过实施例并结合附图，对本专利技术作进一步说明：
[0019]结合图1—图2所示，一种隧道衬砌换拱作业用多臂式高压水刀切割机具，主要由
移动驾驶操作平台1、施工承台2、主伸缩臂3、水刀安装座4、高压水刀刀头5、A伸缩臂6、B伸缩臂7、C伸缩臂8、横向伸缩臂9、D伸缩臂10、临时支撑托座11、驾驶室12和操作平台13组成。
[0020]移动驾驶操作平台1用于实现整个多臂式高压水刀切割机具的安装和移动。施工承台2安装在移动驾驶操作平台1上，用于安装多臂式高压水刀切割机具的主体部分。
[0021]施工承台2上左右间隔设置有三根主伸缩臂3，每根主伸缩臂3的下端通过主轴a铰接在施工承台2上，每根主伸缩臂3既能绕主轴a转动，又能伸长缩短。位于中间的主伸缩臂3的上端通过转轴b铰接安装有水刀安装座4，水刀安装座4的顶部固定安装有高压水刀刀头5，高压水刀刀头5上配备有荧光感应控制器。
[0022]位于两侧的主伸缩臂3各自配备有一个伸缩臂组，伸缩臂组是由A伸缩臂6、B伸缩臂7和C伸缩臂8围成的面积可调的三角架。其中，A伸缩臂6、B伸缩臂7的下端分别铰接在主伸缩臂3的上端，C伸缩臂8的两端分别与A伸缩臂6、B伸缩臂7的上端铰接。左右两侧的伸缩臂组通过两根横向伸缩臂9连接，其中一根横向伸缩臂9的两端分别与两侧的C伸缩臂8的一端铰接，另一根横向伸缩臂9的两端分别与两侧的C伸缩臂8的另一端铰接，从而使两根C伸缩臂8和两根横向伸缩臂9共同围成一个面积可调的四边形本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种隧道衬砌换拱作业用多臂式高压水刀切割机具，其特征在于：包括移动驾驶操作平台(1)和施工承台(2)，所述施工承台(2)安装在移动驾驶操作平台(1)上，施工承台(2)上左右间隔设置有三根主伸缩臂(3)，每根主伸缩臂(3)的下端通过主轴(a)铰接在施工承台(2)上，位于中间的主伸缩臂(3)的上端通过转轴(b)铰接安装有水刀安装座(4)，水刀安装座(4)的顶部固定安装有高压水刀刀头(5)，高压水刀刀头(5)上配备有荧光感应控制器，位于两侧的主伸缩臂(3)各自配备有一个伸缩臂组，所述伸缩臂组是由A伸缩臂(6)、B伸缩臂(7)和C伸缩臂(8)围成的面积可调的三角架，其中A伸缩臂(6)、B伸缩臂(7)的下端分别铰接在主伸缩臂(3)的上端，C伸缩臂(8)的两端分别与A伸缩臂(6)、B伸缩臂(7)的上端铰接；左右两侧的伸缩臂组通过两根横向伸缩臂(9)连接，其中一根横向伸缩臂(9)的两端分别与两侧的C伸缩臂(8)的一端铰接，另一根横向伸缩臂(9)的两端分别与两侧的C伸缩臂(8)的另一端铰接，从而使两根C伸缩臂(8)和两根横向伸缩臂(9)共同围成一个面积可调的四边形架，该四边形架既能调大面积用于切割作业时支撑被切割区域外的周边衬砌，又能调小面积用于切割完成后托举被切割衬砌块将其缓慢放下；位于两侧的主伸缩臂(3)还各自配备有两个换拱临时支撑托，每个换拱临时支撑托由D伸缩臂(10)和临时支撑托座(11)组成，D伸缩臂(10)的下端铰接在主伸缩臂(3)的上端，临时支撑托座(11)固定安装在D伸缩臂(10)的上端，四个换拱临时支撑托用于切割作业时分别抵住被切割衬砌块的四个转角。2.按照权利要求1所述的隧道衬砌换拱作业用多臂式高压水刀切割机具，其特征在于：所述移动驾驶操作平台(1)上还设置有驾驶室(12)和操作平台(13)。3.一种隧道衬砌换拱作业切割方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，在隧...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁远振，王猛，李勇，张民才，朱国鹏，李鹏，
申请(专利权)人：中车建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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