拱架式预切槽设备的成拱方法技术

本发明专利技术公开了一种拱架式预切槽设备的成拱方法，其中拱架式预切槽设备包括切槽装置、喷射装置和拱架。成拱方法包括如下步骤：将第一工作面的待切槽区域沿周向方向分成多个切槽区，对多个切槽区从下向上且从左至右依次进行切槽；对已完成切槽的切槽区喷射混凝土填充；在多个切槽区完成切槽和混凝土填充之后喷射混凝土形成连续的第一混凝土拱壳。根据本发明专利技术的拱架式预切槽设备的成拱方法，形成的混凝土拱壳的质量更好且施工效率高，形成的高质量的混凝土拱壳可以对工作面的整体起到很好的预支护作用，进而可以使用大型机械设备进行开挖和装卸，提高了机械设备的使用率，减少了劳动力消耗，提高了效率，并可以节省用于支撑的材料，降低施工成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道工程
，具体地说，涉及一种拱架式预切槽设备的成拱方法。
技术介绍
相关技术中，针对软岩(单轴饱和抗压强度5＜Rc≤15MPa)和极软岩(单轴饱和抗压强度Rc≤5MPa)地质条件下的隧道开挖，传统工法按分部顺序采取分步分块开挖，并要求边挖边撑以求安全。按不同分块及开挖顺序又可分为先拱后墙法、漏斗棚架法、台阶法、CD法及CRD法等。传统隧道开挖工法主要存在以下几个问题：(1)工作面小，不能使用大型开挖设备和装卸运输工具；(2)支撑复杂，材料耗用多；(3)施工进度慢，建设周期长；(4)机械化程度低，劳动力耗用多。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种拱架式预切槽设备的成拱方法，所述成拱方法可以增加隧道断面开挖时机械化设备使用程度，提高施工效率，减少支撑材料耗用，降低施工成本。根据本专利技术实施例的拱架式预切槽设备的成拱方法，所述拱架式预切槽设备包括切槽装置、喷射装置和拱架，所述切槽装置和所述喷射装置均设在所述拱架上且分别沿所述拱架的周向可移动，所述切槽装置包括沿前后方向延伸的链刀，所述链刀沿所述拱架的径向方向可移动且沿所述拱架的外轮廓线的切线方向可摆动，所述喷射装置包括喷头和可伸缩的喷射臂，所述喷头可转动地连接在所述喷射臂上，所述成拱方法包括如下步骤：将第一工作面的待切槽区域沿周向方向分成多个切槽区，通过所述切槽装置对所述多个切槽区从下向上且从左至右依次进行切槽；利用所述喷射装置对已完成切槽的所述切槽区喷射混凝土填充；在所述多个切槽区完成切槽和混凝土填充之后，所述多个切槽区内喷射的所述混凝土形成连续的第一混凝土拱壳；待所述第一混凝土拱壳的强度达到设定值后，开挖去除所述第一混凝土拱壳内的软岩及泥土，并进行平整形成第二工作面；按上述步骤在所述第二工作面上形成第二混凝土拱壳，所述第二混凝土拱壳与所述第一混凝土拱壳具有搭接区域，以此类推直至完成第N个混凝土拱壳，其中N为正整数。根据本专利技术实施例的拱架式预切槽设备的成拱方法，在开挖之前通过采用拱架式预切槽设备的切槽装置对隧道的工作面进行分段切槽，且切槽顺序为从下向上且从左至右依次进行，在切下一个切槽区的同时利用拱架式预切槽设备的喷射装置对已完成切槽的上一个切槽区喷射混凝土填充，由此形成的混凝土拱壳的质量更好且施工效率高，形成的高质量的混凝土拱壳可以对工作面的整体起到很好的预支护作用，进而可以使用大型机械设备进行开挖和装卸，提高了机械设备的使用率，减少了劳动力消耗，提高了效率，并可以节省用于支撑的材料，降低施工成本。根据本专利技术的一些实施例，在对所述多个切槽区进行切槽时，所述链刀的上仰角度为α，所述α的范围为：0°＜α＜20°。进一步地，所述α＝4.9°。根据本专利技术的一些实施例，所述拱架以速度V1沿纵向前进、所述链刀以速度V2沿所述拱架的径向方向向外移动且使所述链刀切槽时保持所述α的值不变。根据本专利技术的一些实施例，所述多个切槽区包括普通切槽区和拱脚切槽区，所述拱脚切槽区位于所述普通切槽区的下方且所述拱脚切槽区延伸至所述拱架的行走面的下方。根据本专利技术的一些实施例，在对所述普通切槽区进行切槽时，所述链刀从所述普通切槽区的周向一端伸入所述普通切槽区内，在所述链刀伸入至预定切深后所述链刀沿所述拱架的周向移动，在所述链刀移动至所述普通切槽区的周向另一端时所述链刀退刀，完成所述普通切槽区的切槽。根据本专利技术的一些实施例，在对所述拱脚切槽区进行切槽时，所述链刀从所述拱脚切槽区的周向一端伸入所述拱脚切槽区内，在所述链刀伸入至预定切深后所述链刀沿所述拱架的周向移动，在所述链刀移动至所述拱脚切槽区与所述行走面的交接处时所述链刀向下偏摆角度β，所述链刀偏摆到位后退刀，完成所述拱脚切槽区的切槽，其中所述β的范围为30°＜β＜60°。根据本专利技术的一些实施例，在对每个所述普通切槽区进行喷射混凝土填充时，所述喷射臂伸长以使所述喷头伸入至所述普通切槽区内的预定位置，且所述喷头在所述普通切槽区内沿所述拱架的周向作往复运动直至所述普通切槽区内填满混凝土，且在所述喷头喷完一层混凝土后所述喷射臂缩短以使所述喷头后退。根据本专利技术的一些实施例，在对每个所述拱脚切槽区进行喷射混凝土填充时，所述喷头先喷射混凝土填充所述拱脚切槽区的位于所述行走面下方的部分，待所述拱脚切槽区的位于所述行走面下方的部分填满之后，所述喷头再喷射混凝土填充所述拱脚切槽区的位于所述行走面上方的部分。进一步地，在所述喷头喷射混凝土填充所述拱脚切槽区的位于所述行走面下方的部分时，所述喷头向下偏摆角度为所述β，且所述喷射臂伸长以使所述喷头伸入至所述拱脚切槽区内的预定位置，所述喷头在喷射混凝土的过程中逐渐缩短，直至完成混凝土填充。根据本专利技术的一些实施例，所述搭接区域的长度为L，所述L的范围为：300mm＜L＜700mm。进一步地，所述L＝500mm。根据本专利技术的一些实施例，所述混凝土为C30混凝土，且所述混凝土内掺入速凝剂。附图说明附图示出了本专利技术的各方面的各种实施例，并且它们与说明书一起用于解释本专利技术的原理。本
内的技术人员明白，附图所示的特定实施例仅是实例性的，并且它们无意限制本专利技术的范围。应该认识到，在某些示例中，被示出的一个元件也可以被设计为多个元件，或者多个元件也可以被设计为一个元件。在某些示例中，被示出为另一元件的内部部件的元件也可以被实现为该另一元件的外部部件，反之亦然。为了更加清楚、详细地本专利技术的示例性实施例以使本领域技术人员能够对本专利技术的各方面及其特征的优点理解得更加透彻，现对附图进行介绍，在附图中：图1是根据本专利技术实施例的拱架式预切槽设备的主视图；图2是根据本专利技术实施例的拱架式预切槽设备的侧视图；图3是根据本专利技术实施例的多个切槽区的分布示意图；图4是根据本专利技术实施例的普通切槽区的切槽施工示意图；图5是根据本专利技术实施例的普通切槽区完成切槽后的示意图；图6是根据本专利技术实施例的拱脚切槽区的切槽施工示意图；图7是根据本专利技术实施例的普通切槽区的喷射混凝土施工示意图，其中喷头伸入至普通切槽区内的预定位置；图8是根据本专利技术实施例的普通切槽区的喷射混凝土施工示意图，喷头在普通切槽区内沿拱架的周向作往复运动；图9是根据本专利技术实施例的拱脚切槽区的喷射混凝土施工示意图；图10是根据本专利技术实施例的相邻两个混凝土拱壳的搭接示意图。附图标记：拱架式预切槽设备100，拱架1，链刀21，第一油缸22，第二油缸23，喷头31，喷射臂32，第四油缸33，第五油缸34，第六油缸35，第一工作面200，拱脚切槽区201，普通切槽区202，第一混凝土拱壳203，第二工作面300，第二混凝土拱壳301，搭接区域302，行走面400。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。下面参考图1-图10描述根据本专利技术实施例的拱架式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述拱架式预切槽设备包括切槽装置、喷射装置和拱架，所述切槽装置和所述喷射装置均设在所述拱架上且分别沿所述拱架的周向可移动，所述切槽装置包括沿前后方向延伸的链刀，所述链刀沿所述拱架的径向方向可移动且沿所述拱架的外轮廓线的切线方向可摆动，所述喷射装置包括喷头和可伸缩的喷射臂，所述喷头可转动地连接在所述喷射臂上，所述成拱方法包括如下步骤：将第一工作面的待切槽区域沿周向方向分成多个切槽区，通过所述切槽装置对所述多个切槽区从下向上且从左至右依次进行切槽；利用所述喷射装置对已完成切槽的所述切槽区喷射混凝土填充；在所述多个切槽区完成切槽和混凝土填充之后，所述多个切槽区内喷射的所述混凝土形成连续的第一混凝土拱壳；待所述第一混凝土拱壳的强度达到设定值后，开挖去除所述第一混凝土拱壳内的软岩及泥土，并进行平整形成第二工作面；按上述步骤在所述第二工作面上形成第二混凝土拱壳，所述第二混凝土拱壳与所述第一混凝土拱壳具有搭接区域，以此类推直至完成第N个混凝土拱壳，其中N为正整数。

【技术特征摘要】
1.一种拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述拱架式预切槽设备包括切槽装置、喷射装置和拱架，所述切槽装置和所述喷射装置均设在所述拱架上且分别沿所述拱架的周向可移动，所述切槽装置包括沿前后方向延伸的链刀，所述链刀沿所述拱架的径向方向可移动且沿所述拱架的外轮廓线的切线方向可摆动，所述喷射装置包括喷头和可伸缩的喷射臂，所述喷头可转动地连接在所述喷射臂上，所述成拱方法包括如下步骤：将第一工作面的待切槽区域沿周向方向分成多个切槽区，通过所述切槽装置对所述多个切槽区从下向上且从左至右依次进行切槽；利用所述喷射装置对已完成切槽的所述切槽区喷射混凝土填充；在所述多个切槽区完成切槽和混凝土填充之后，所述多个切槽区内喷射的所述混凝土形成连续的第一混凝土拱壳；待所述第一混凝土拱壳的强度达到设定值后，开挖去除所述第一混凝土拱壳内的软岩及泥土，并进行平整形成第二工作面；按上述步骤在所述第二工作面上形成第二混凝土拱壳，所述第二混凝土拱壳与所述第一混凝土拱壳具有搭接区域，以此类推直至完成第N个混凝土拱壳，其中N为正整数。2.根据权利要求1所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，在对所述多个切槽区进行切槽时，所述链刀的上仰角度为α，所述α的范围为：0°＜α＜20°。3.根据权利要求2所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述α＝4.9°。4.根据权利要求2所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述拱架以速度V1沿纵向前进、所述链刀以速度V2沿所述拱架的径向方向向外移动且使所述链刀切槽时保持所述α的值不变。5.根据权利要求1所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，所述多个切槽区包括普通切槽区和拱脚切槽区，所述拱脚切槽区位于所述普通切槽区的下方且所述拱脚切槽区延伸至所述拱架的行走面的下方。6.根据权利要求5所述的拱架式预切槽设备的成拱方法，其特征在于，在对所述普通切槽区进行切槽时，所述链刀从所述普通切槽区的周向一端伸入所述普通切槽区内，在所述链刀伸入至预定切深后所述链刀沿所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，郑大桥，田泽宇，姬海东，廖碧波，黄开鹏，李双飞，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43