拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其中拱架式預(yù)切槽設(shè)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(qū)域沿周向方向分成多個切槽區(qū)，對多個切槽區(qū)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(qū)噴射混凝土填充；在多個切槽區(qū)完成切槽和混凝土填充之后噴射混凝土形成連續(xù)的第一混凝土拱殼。根據(jù)本發(fā)明的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，形成的混凝土拱殼的質(zhì)量更好且施工效率高，形成的高質(zhì)量的混凝土拱殼可以對工作面的整體起到很好的預(yù)支護作用，進而可以使用大型機械設(shè)備進行開挖和裝卸，提高了機械設(shè)備的使用率，減少了勞動力消耗，提高了效率，并可以節(jié)省用于支撐的材料，降低施工成本。
【專利說明】
拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相關(guān)技術(shù)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(zhì)條件下的隧道開挖，傳統(tǒng)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(tǒng)隧道開挖工法主要存在以下幾個問題:(I)工作面小，不能使用大型開挖設(shè)備和裝卸運輸工具；(2)支撐復(fù)雜，材料耗用多；(3)施工進度慢，建設(shè)周期長；(4)機械化程度低，勞動力耗用多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種拱架式預(yù)切槽設(shè)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(shè)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。
[0004]根據(jù)本發(fā)明實施例的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，所述拱架式預(yù)切槽設(shè)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(shè)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(zhuǎn)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(qū)域沿周向方向分成多個切槽區(qū)，通過所述切槽裝置對所述多個切槽區(qū)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(qū)噴射混凝土填充;在所述多個切槽區(qū)完成切槽和混凝土填充之后，所述多個切槽區(qū)內(nèi)噴射的所述混凝土形成連續(xù)的第一混凝土拱殼;待所述第一混凝土拱殼的強度達到設(shè)定值后，開挖去除所述第一混凝土拱殼內(nèi)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(qū)域，以此類推直至完成第N個混凝土拱殼，其中N為正整數(shù)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實施例的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，在開挖之前通過采用拱架式預(yù)切槽設(shè)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(qū)的同時利用拱架式預(yù)切槽設(shè)備的噴射裝置對已完成切槽的上一個切槽區(qū)噴射混凝土填充，由此形成的混凝土拱殼的質(zhì)量更好且施工效率高，形成的高質(zhì)量的混凝土拱殼可以對工作面的整體起到很好的預(yù)支護作用，進而可以使用大型機械設(shè)備進行開挖和裝卸，提高了機械設(shè)備的使用率，減少了勞動力消耗，提高了效率，并可以節(jié)省用于支撐的材料，降低施工成本。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在對所述多個切槽區(qū)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°。
[0007]進一步地，所述α = 4.9°。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述拱架以速度Vl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。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述多個切槽區(qū)包括普通切槽區(qū)和拱腳切槽區(qū)，所述拱腳切槽區(qū)位于所述普通切槽區(qū)的下方且所述拱腳切槽區(qū)延伸至所述拱架的行走面的下方。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在對所述普通切槽區(qū)進行切槽時，所述鏈刀從所述普通切槽區(qū)的周向一端伸入所述普通切槽區(qū)內(nèi)，在所述鏈刀伸入至預(yù)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(qū)的周向另一端時所述鏈刀退刀，完成所述普通切槽區(qū)的切槽。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在對所述拱腳切槽區(qū)進行切槽時，所述鏈刀從所述拱腳切槽區(qū)的周向一端伸入所述拱腳切槽區(qū)內(nèi)，在所述鏈刀伸入至預(yù)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(qū)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(qū)的切槽，其中所述β的范圍為 30°<β<60°。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在對每個所述普通切槽區(qū)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(qū)內(nèi)的預(yù)定位置，且所述噴頭在所述普通切槽區(qū)內(nèi)沿所述拱架的周向作往復(fù)運動直至所述普通切槽區(qū)內(nèi)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。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在對每個所述拱腳切槽區(qū)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(qū)的位于所述行走面下方的部分，待所述拱腳切槽區(qū)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(qū)的位于所述行走面上方的部分。
[0014]進一步地，在所述噴頭噴射混凝土填充所述拱腳切槽區(qū)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(qū)內(nèi)的預(yù)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。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述搭接區(qū)域的長度為L，所述L的范圍為:300mm<L<700mmo
[0016]進一步地，所述L = 500mm。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述混凝土為C30混凝土，且所述混凝土內(nèi)摻入速凝劑。
【附圖說明】
[0018]附圖示出了本發(fā)明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發(fā)明的原理。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)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發(fā)明的范圍。應(yīng)該認識到，在某些示例中，被示出的一個元件也可以被設(shè)計為多個元件，或者多個元件也可以被設(shè)計為一個元件。在某些示例中，被示出為另一元件的內(nèi)部部件的元件也可以被實現(xiàn)為該另一元件的外部部件，反之亦然。為了更加清楚、詳細地本發(fā)明的示例性實施例以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)Ρ景l(fā)明的各方面及其特征的優(yōu)點理解得更加透徹，現(xiàn)對附圖進行介紹，在附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的主視圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的側(cè)視圖；
[0021 ]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的多個切槽區(qū)的分布示意圖；
[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的普通切槽區(qū)的切槽施工示意圖；
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的普通切槽區(qū)完成切槽后的示意圖；
[0024]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的拱腳切槽區(qū)的切槽施工示意圖；
[0025]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的普通切槽區(qū)的噴射混凝土施工示意圖，其中噴頭伸入至普通切槽區(qū)內(nèi)的預(yù)定位置；
[0026]圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的普通切槽區(qū)的噴射混凝土施工示意圖，噴頭在普通切槽區(qū)內(nèi)沿拱架的周向作往復(fù)運動；
[0027]圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的拱腳切槽區(qū)的噴射混凝土施工示意圖；
[0028]圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的相鄰兩個混凝土拱殼的搭接示意圖。
[0029]附圖標記:
[0030]拱架式預(yù)切槽設(shè)備100，拱架I，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，
[0031]第一工作面200，拱腳切槽區(qū)201，普通切槽區(qū)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(qū)域302，行走面400。
【具體實施方式】
[0032]以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0033]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(jié)，以提供對本發(fā)明實施例的徹底理解。然而，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以不用這里的具體細節(jié)或者所描述的特定方式來實施。
[0034]下面參考圖1-圖10描述根據(jù)本發(fā)明實施例的拱架式預(yù)切槽設(shè)備100的成拱方法。
[0035]如圖1-圖10所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的拱架式預(yù)切槽設(shè)備100的成拱方法，其中拱架式預(yù)切槽設(shè)備100包括切槽裝置、噴射裝置和拱架I。
[0036]具體而言，拱架I的外輪廓形狀可以形成為弧形，切槽裝置和噴射裝置均設(shè)在拱架I上且分別沿拱架I的周向可移動。由此，通過將切槽裝置和噴射裝置集成在拱架I上，減少了額外的配套設(shè)備(例如，傳統(tǒng)的施工方法中，切槽裝置和噴射裝置是分別獨立設(shè)置的，噴射裝置一般采用混凝土濕噴機進行噴射混凝土)，使得操作更簡單，提高了功效，降低了成本。切槽裝置包括沿前后方向(所述前后方向指的是拱架I的行走面400的延伸的方向，行走面400鄰近工作面的方向為前，行走面400遠離工作面的方向為后)延伸的鏈刀21，鏈刀21沿拱架I的徑向方向可移動且沿拱架I的外輪廓線的切線方向可擺動，鏈刀21用于切槽。噴射裝置包括噴頭31和可伸縮的噴射臂32，噴頭31可轉(zhuǎn)動地連接在噴射臂32上。在噴射裝置工作時，可以通過調(diào)節(jié)噴射臂32的長度可以使噴頭31到達預(yù)定的位置，而無需整個拱架式預(yù)切槽設(shè)備100的整體移動，由此使得操作更簡單，降低施工成本。
[0037]成拱方法包括如下步驟:
[0038]將第一工作面200的待切槽區(qū)域沿周向方向分成多個切槽區(qū)(例如，可以分成七個切槽區(qū)，當(dāng)然切槽區(qū)的數(shù)目可以是根據(jù)實際需要而定)，多個切槽區(qū)可以對稱分布，使得第一工作面200的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。通過切槽裝置對多個切槽區(qū)從下向上且從左至右依次進行切槽，由此可以使第一工作面200在施工的過程中保持左右兩側(cè)的受力均衡，并通過從下向上的方向順序進行切槽，可以更好地控制地表沉降，提高施工的安全性和質(zhì)量。當(dāng)然，對多個切槽區(qū)的切槽順序也可以是從下向上且從右至左依次進行切槽，其施工效果與上述切槽順序的施工效果是一致的。
[0039]在對多個切槽區(qū)進行切槽時，由于切槽裝置的鏈刀21是沿前后方向延伸的，可以通過拱架式預(yù)切槽設(shè)備100沿縱向(所述縱向為行走面400的延伸方向)前進而將鏈刀21切入切槽區(qū)，從而可以對切槽區(qū)進行切槽。在完成一個切槽區(qū)的切槽時，可以通過拱架式預(yù)切槽設(shè)備100沿縱向后退而將鏈刀21退出切槽區(qū)，由此可以完成對一個切槽區(qū)的切槽工作。
[0040]在完成一個切槽區(qū)的切槽工作時，可以利用噴射裝置對已完成切槽的切槽區(qū)噴射混凝土填充，同時切槽裝置對下一個切槽區(qū)進行切槽。如此類推，直至完成所有的切槽區(qū)的切槽和混凝土填充工作。在上述所有的多個切槽區(qū)完成切槽和混凝土填充之后，多個切槽區(qū)內(nèi)噴射的混凝土形成連續(xù)的第一混凝土拱殼203，從而可以起到對第一工作面200的預(yù)支護作用。
[0041]待第一混凝土拱殼203的強度達到設(shè)定值后，開挖去除第一混凝土拱殼203內(nèi)的軟巖及泥土?？梢岳斫獾氖?，由于形成的第一混凝土拱殼203可以起到對工作面的整體預(yù)支護作用，此時可以利用大型機械設(shè)備對待開挖面進行開挖，由此可以提高施工效率，減少勞動力消耗，并可以節(jié)省用于支撐的材料，降低施工成本。并且，對第一工作面200的整體起到預(yù)支護作用的第一混凝土拱殼203在工作面進行開挖前已經(jīng)形成，由此可以有效防止在施工過程中出現(xiàn)的坍塌，提高了施工的安全性。通過形成的第一混凝土拱殼203將第一工作面200的待開挖部分和不開挖部分隔開，控制地表沉降的效果更好。
[0042]另外，利用拱架式預(yù)切槽設(shè)備100自身的特點，拱架I的內(nèi)部具有較大的空間，其他的設(shè)備(例如，用于開挖的設(shè)備、用于裝卸運輸渣土的設(shè)備)可以直接從拱架I的內(nèi)部空間通過并進入工作面進行施工，由此可以省去設(shè)備移位避讓工序，節(jié)省了時間，提高了施工效率。
[0043]在對第一混凝土拱殼203內(nèi)的軟巖及泥土開挖去除完成之后，并進行平整形成第二工作面300。按上述步驟在第二工作面300上形成第二混凝土拱殼301，第二混凝土拱殼301的成型方法及步驟可以參照上述第一混凝土拱殼203的成型方法和步驟進行，這里不再贅述。第二混凝土拱殼301與第一混凝土拱殼203具有搭接區(qū)域302，以使混凝拱殼在縱向方向上連續(xù)，提高混凝土拱殼的強度和預(yù)支護效果。
[0044]類似地，在第二混凝土拱殼301形成之后，待第二混凝土拱殼301的強度達到設(shè)定值后，開挖去除第二混凝土拱殼301內(nèi)的軟巖及泥土，并進行平整形成第三工作面，按上述步驟在第三工作面上形成第三混凝土拱殼，且第三混凝土拱殼與第二混凝土拱殼301同樣具有搭接區(qū)域。以此類推，直至完成第N個混凝土拱殼，由此完成了整個隧道的前期預(yù)支護工作，其中N為正整數(shù)?？梢岳斫獾氖?，N的取值根據(jù)實際施工的需要而確定。
[0045]根據(jù)本發(fā)明實施例的拱架式預(yù)切槽設(shè)備100的成拱方法，在開挖之前通過采用拱架式預(yù)切槽設(shè)備100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(qū)的同時利用拱架式預(yù)切槽設(shè)備100的噴射裝置對已完成切槽的上一個切槽區(qū)噴射混凝土填充，由此形成的混凝土拱殼的質(zhì)量更好且施工效率高，形成的高質(zhì)量的混凝土拱殼可以對工作面的整體起到很好的預(yù)支護作用，進而可以使用大型機械設(shè)備進行開挖和裝卸，提高了機械設(shè)備的使用率，減少了勞動力消耗，提高了效率，并可以節(jié)省用于支撐的材料，降低施工成本。
[0046]下面參考圖1-圖10詳細描述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的拱架式預(yù)切槽設(shè)備100的成拱方法。
[0047]參照圖1和圖2，拱架式預(yù)切槽設(shè)備100包括切槽裝置、噴射裝置和拱架I，拱架I的外輪廓形成為弧形，切槽裝置和噴射裝置均設(shè)在拱架I上且分別沿拱架I的周向可移動。切槽裝置包括沿前后方向延伸的鏈刀21，鏈刀21沿拱架I的徑向方向可移動且沿拱架I的外輪廓線的切線方向可擺動。切槽裝置還包括第一油缸22、第二油缸23和第三油缸，第一油缸22可以控制鏈刀21的上仰角度α，第二油缸23可以控制鏈刀21沿拱架I的徑向方向移動，第三油缸可以控制鏈刀21沿拱架I的的外輪廓線的切線方向擺動角度β。
[0048]噴射裝置包括噴頭31和可伸縮的噴射臂32，噴頭31可轉(zhuǎn)動地連接在噴射臂32上。進一步地，噴射裝置還包括第四油缸33、第五油缸34和第六油缸35，通過第四油缸33和第五油缸34的共同作用可以調(diào)整噴頭31的角度，以使噴頭31的延伸角度與每個切槽區(qū)縱向延伸的角度相適配，第六油缸35可以控制噴頭31沿拱架I的外輪廓線的切線方向的擺動角度β。另外，噴射裝置可以采用壓縮空氣提供的動力進行噴射混凝土，從而可以使混凝土更均勻地填充每個切槽區(qū)。
[0049]參照圖3，將第一工作面200的待切槽區(qū)域沿周向方向分成七個切槽區(qū)，這七個切槽區(qū)包括五個普通切槽區(qū)202和兩個拱腳切槽區(qū)201。拱腳切槽區(qū)201位于普通切槽區(qū)202的下方且拱腳切槽區(qū)201延伸至拱架I的行走面400的下方。具體而言，兩個拱腳切槽區(qū)201對稱分布在第一工作面200的左右兩側(cè)且位于第一工作面200的底部，拱腳切槽區(qū)201的一部分位于行走面400的上方，拱腳切槽區(qū)201的另一部分位于行走面400的下方，由此可以使形成的第一混凝土拱殼203更穩(wěn)固。五個普通切槽區(qū)202均位于行走面400的上方且位于兩個拱腳切槽區(qū)201的上方，五個普通切槽區(qū)202均勻?qū)ΨQ地分布在第一工作面200上。由此，使得第一工作面200的結(jié)構(gòu)更勻稱，提高第一工作面200的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和施工的安全性。
[0050]為方便描述，對七個切槽區(qū)進行編號。其中，左側(cè)的拱腳切槽區(qū)201編號為①，右側(cè)的拱腳切槽區(qū)201編號為②，五個普通切槽區(qū)202從下向上且從左至右的順序依次編號為③、④、⑤、⑥、⑦。在對多個切槽區(qū)進行切槽時，切槽的先后順序依次為①、②、③、④、⑤、⑥、⑦。在完成①切槽區(qū)的切槽工作之后，噴裝裝置對①切槽區(qū)進行噴射混凝土填充，與此同時，切槽裝置進行②切槽區(qū)的切槽工作。在完成②切槽區(qū)的切槽工作之后，噴裝裝置對②切槽區(qū)進行噴射混凝土填充，與此同時，切槽裝置進行③切槽區(qū)的切槽工作，以此類推，直至完成⑦切槽區(qū)的切槽工作以及噴射混凝土填充工作。由此，形成了第一混凝土拱殼203，從而可以對第一工作面200起到預(yù)支護的作用。
[0051]待第一混凝土拱殼203的強度達到設(shè)定值后，開挖去除第一混凝土拱殼203內(nèi)的軟巖及泥土。在對第一混凝土拱殼203內(nèi)的軟巖及泥土開挖去除完成之后，并進行平整形成第二工作面300。按上述第一混凝土拱殼203的形成步驟在第二工作面300上形成第二混凝土拱殼301，第二混凝土拱殼301與第一混凝土拱殼203具有搭接區(qū)域302。
[0052]進一步地，參照圖10，搭接區(qū)域302的長度為L(所述“搭接區(qū)域302的長度”指的是搭接區(qū)域302沿縱向方向的尺寸，S卩搭接區(qū)域302沿工作面延伸方向的尺寸)，L的范圍可以為:300mm<L<700mm?？梢岳斫獾氖?，L的具體數(shù)值可以根據(jù)具體的工況確定，例如L =500mm?？蛇x地，混凝土可以采用C30混凝土，通過在混凝土內(nèi)摻入速凝劑，可以加速混凝土的凝固速度，例如可以使混凝土在10分鐘內(nèi)初凝，從而可以節(jié)省時間，提高施工效率。
[0053]下面詳細描述對每個切槽區(qū)進行切槽及噴射混凝土填充的方法及過程。
[0054]在對多個切槽區(qū)進行切槽時，鏈刀21的上仰角度為α，即對每個切槽區(qū)(包括拱腳切槽區(qū)201和普通切槽區(qū)202)進行切槽時，鏈刀21均需要上仰角度α?？梢岳斫獾氖?，由于相鄰的兩個混凝土拱殼具有搭接區(qū)域，在鏈刀21切槽時將鏈刀21設(shè)置上仰角度α，可以保證每個混凝土拱殼的高度大體保持一致。其中，α的范圍可以為:0° <α < 20°，例如α = 4.9°?？梢岳斫獾氖?，α的值可以根據(jù)實際工況而確定，但α的值不宜過大，避免噴射的混凝土沿切槽區(qū)回流而使切槽區(qū)內(nèi)的混凝土填充不均勻。
[0055]拱架I可以以速度Vl沿縱向前進、鏈刀21以速度V2沿拱架I的徑向方向向外移動且使鏈刀21切槽時保持鏈刀21的上仰角度α的值不變。即可以通過使拱架I可以以速度Vl沿縱向前進、鏈刀21以速度V2沿拱架I的徑向方向向外移動，相當(dāng)于鏈刀21沿縱向前進的同時沿拱架I的徑向向外移動，此時鏈刀21采用復(fù)合進刀方式進行切槽，并且可以保持鏈刀21的上仰角度α的值不變。其中，上述Vl、V2的值可以根據(jù)具體工況而確定，Vl和V2的值可以使保持鏈刀21的上仰角度α的值不變即可。需要在這里說明的是，鏈刀21的上仰角度α可以通過第一油缸22控制實現(xiàn)，鏈刀21以速度V2沿拱架I的徑向方向向外移動，可以通過第二油缸23控制實現(xiàn)。
[0056]參照圖4和圖5，在對每個普通切槽區(qū)202進行切槽時，先通過第一油缸22的控制調(diào)整鏈刀21的上仰角度α，使上仰角度α的值達到設(shè)定值。鏈刀21從普通切槽區(qū)202的周向一端伸入普通切槽區(qū)202內(nèi)，而后鏈刀21通過上述的復(fù)合進刀方式進行切槽，即拱架I以速度Vl沿縱向前進、鏈刀21以速度V2沿拱架I的徑向方向向外移動。在鏈刀21進刀伸入至預(yù)定切深(所述“預(yù)定切深”是指切槽沿縱向方向的深度)后，鏈刀21沿拱架I的周向移動。在鏈刀21沿拱架I的周向移動的過程中，鏈刀21沿普通切槽區(qū)202的周向進行切槽。在鏈刀21移動至普通切槽區(qū)202的周向另一端時，該普通切槽區(qū)202切槽完畢，鏈刀21退刀，由此完成了普通切槽區(qū)202的切槽。鏈刀21退刀的方向與上述鏈刀21的進刀方向相反，即此時拱架I沿縱向后退、鏈刀21沿拱架I的徑向方向向內(nèi)移動。
[0057]參照圖6(圖中箭頭方向為鏈刀21的運動方向)，在對每個拱腳切槽區(qū)201進行切槽時，鏈刀21從拱腳切槽區(qū)201的周向一端(例如，參照圖6中拱腳切槽區(qū)201的上端)伸入拱腳切槽區(qū)201內(nèi)。同樣地，鏈刀21采用上述的復(fù)合進刀方式進行切槽，在鏈刀21伸入至預(yù)定切深后鏈刀21沿拱架I的周向移動。在鏈刀21移動至拱腳切槽區(qū)201與行走面400的交接處時，拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400上方的部分切槽完畢，此時鏈刀21向下偏擺角度β，以對拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400的下方的部分進行切槽。鏈刀21向下偏擺角度β到位后，鏈刀21對拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400下方的部分切槽完畢，鏈刀21退刀。此處鏈刀21的退刀方式與上述退刀方式一致。由此，完成了一個拱腳切槽區(qū)201的切槽工作。
[0058]其中，β的取值范圍可以為30°<β<60°。由此，可以使后期形成的第一混凝土拱殼203伸入至行走面400以下，從而可以使第一混凝土拱殼203與行走面400的連接更牢固，進而可以增強第一混凝土拱殼203對第一工作面200的前期預(yù)支護的穩(wěn)定性。需要說明的是，鏈刀21向下偏擺角度β是指鏈刀21沿拱架I的外輪廓線的切線方向向下擺動β角度，鏈刀21向下偏擺角度β可以通過第三油缸的控制實現(xiàn)。
[0059]參照圖7-圖8(圖中箭頭方向為噴頭31的運動方向)，在對每個普通切槽區(qū)202進行噴射混凝土填充時，通過第四油缸33和第五油缸34的共同作用可以調(diào)整噴頭31的角度，以使噴頭31的延伸角度與每個普通切槽區(qū)202縱向延伸的角度相適配，同時噴射臂32伸長以使噴頭31伸入至該普通切槽區(qū)202內(nèi)的預(yù)定位置。通過將噴頭31伸入普通切槽區(qū)202內(nèi)噴射混凝土，可以使混凝土拱殼的成型質(zhì)量更好。
[0060]類似地，噴頭31也是從普通切槽區(qū)202的周向一端伸入至上述預(yù)定位置，而后噴射裝置沿著拱架I的周向移動，在此過程中噴頭31沿周向移動并向普通切槽區(qū)202內(nèi)噴射混凝土。在噴頭31移動至普通切槽區(qū)202的周向另一端時，噴頭31噴完一層混凝土，此時噴射臂32縮短一定長度以使噴頭31后退一定距離，而后噴頭31沿拱架I的周向反向移動。如此，噴頭31在普通切槽區(qū)202內(nèi)沿拱架I的周向作往復(fù)運動直至該普通切槽區(qū)202內(nèi)填滿混凝土，由此完成了一個普通切槽區(qū)202的混凝土填充工作。
[0061]參照圖9(圖中箭頭方向為噴頭31的運動方向)，在對每個拱腳切槽區(qū)201進行噴射混凝土填充時，噴頭31先噴射混凝土填充拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400下方的部分，待拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400下方的部分填滿之后，噴頭31再噴射混凝土填充拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400上方的部分。由此，可以防止噴射的混凝土在其自身重力的作用下流動堆積至拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400下方的部分，從而可以避免對混凝土拱殼的成型質(zhì)量的影響。
[0062]在噴頭31噴射混凝土填充拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400下方的部分時，噴頭31先通過第四油缸33和第五油缸34的共同作用調(diào)整噴頭31的角度，噴頭31再通過第六油缸35的控制向下偏擺角度為上述β，即噴頭31的偏擺角度與鏈刀21的偏擺角度一致，以使噴頭31的延伸方向與拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400下方的部分相適配，從而便于噴頭31噴射混凝土。同時，噴射臂32伸長以使噴頭31伸入至拱腳切槽區(qū)201內(nèi)的預(yù)定位置。噴頭31在噴射混凝土的過程中，噴射臂32逐漸縮短，直至完成混凝土填充工作，即此時將拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400下方的部分填滿混凝土。
[0063]在拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400下方的部分已完成混凝土填充工作時，噴頭31通過第六油缸35的控制向上偏擺角度為上述β，而后噴射臂32伸長以使噴頭31伸入至預(yù)定位置，即此時噴頭31伸入至拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400上方的部分的下端。噴頭31噴射混凝土填充拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400上方的部分，其方法和步驟與上述普通切槽區(qū)202的噴射混凝土填充工作大體相同。由此，噴頭31噴射混凝土填充拱腳切槽區(qū)201的位于行走面400上方的部分，可以參照普通切槽區(qū)202的噴射混凝土填充工作。
[0064]應(yīng)該理解的是，本發(fā)明所公開的實施例不限于這里所公開的特定結(jié)構(gòu)、處理步驟或材料，而應(yīng)當(dāng)延伸到相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的這些特征的等同替代。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在此使用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的，而并不意味著限制。
[0065]說明書中提到的“一個實施例”或“實施例”意指結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，說明書通篇各個地方出現(xiàn)的短語“一個實施例”或“實施例”并不一定均指同一個實施例。
[0066]雖然上述示例用于說明本發(fā)明在一個或多個應(yīng)用中的原理，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的原理和思想的情況下，明顯可以在形式上、用法及實施的細節(jié)上作各種修改而不用付出創(chuàng)造性勞動。
【主權(quán)項】
1.一種拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，所述拱架式預(yù)切槽設(shè)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(shè)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(zhuǎn)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(qū)域沿周向方向分成多個切槽區(qū)，通過所述切槽裝置對所述多個切槽區(qū)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(qū)噴射混凝土填充； 在所述多個切槽區(qū)完成切槽和混凝土填充之后，所述多個切槽區(qū)內(nèi)噴射的所述混凝土形成連續(xù)的第一混凝土拱殼； 待所述第一混凝土拱殼的強度達到設(shè)定值后，開挖去除所述第一混凝土拱殼內(nèi)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(qū)域，以此類推直至完成第N個混凝土拱殼，其中N為正整數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，在對所述多個切槽區(qū)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(jù)權(quán)利要求2所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，所述α= 4.9°。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，所述拱架以速度Vl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(jù)權(quán)利要求1所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，所述多個切槽區(qū)包括普通切槽區(qū)和拱腳切槽區(qū)，所述拱腳切槽區(qū)位于所述普通切槽區(qū)的下方且所述拱腳切槽區(qū)延伸至所述拱架的行走面的下方。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，在對所述普通切槽區(qū)進行切槽時，所述鏈刀從所述普通切槽區(qū)的周向一端伸入所述普通切槽區(qū)內(nèi)，在所述鏈刀伸入至預(yù)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(qū)的周向另一端時所述鏈刀退刀，完成所述普通切槽區(qū)的切槽。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，在對所述拱腳切槽區(qū)進行切槽時，所述鏈刀從所述拱腳切槽區(qū)的周向一端伸入所述拱腳切槽區(qū)內(nèi)，在所述鏈刀伸入至預(yù)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(qū)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(qū)的切槽，其中所述β的范圍為30° <β<60°。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，在對每個所述普通切槽區(qū)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(qū)內(nèi)的預(yù)定位置，且所述噴頭在所述普通切槽區(qū)內(nèi)沿所述拱架的周向作往復(fù)運動直至所述普通切槽區(qū)內(nèi)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。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，在對每個所述拱腳切槽區(qū)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(qū)的位于所述行走面下方的部分，待所述拱腳切槽區(qū)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(qū)的位于所述行走面上方的部分。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，在所述噴頭噴射混凝土填充所述拱腳切槽區(qū)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(qū)內(nèi)的預(yù)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。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，所述搭接區(qū)域的長度為L，所述L的范圍為:300mm<L<700mm。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，所述L=500mmο13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱架式預(yù)切槽設(shè)備的成拱方法，其特征在于，所述混凝土為C30混凝土，且所述混凝土內(nèi)摻入速凝劑。
【文檔編號】E21D9/12GK106050246SQ201610539390
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】劉飛香, 鄭大橋, 田澤宇, 姬海東, 廖碧波, 黃開鵬, 李雙飛
【申請人】中國鐵建重工集團有限公司