【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及隧道施工設備領域，更具體地說是涉及一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置及其開挖方法。
技術介紹
1、采用臺階法開挖隧道的過程中，在上部斷面(上臺階)超前開挖一定距離后開始開挖下部斷面(下臺階)，下臺階的常規開挖方式采用的是定向爆破。該種下臺階的開挖方式存在一定的安全風險，另外，開挖前期準備時間長、爆破時產生的揚塵以及顆粒物影響后續施工，爆破期間棧橋上不能過車以及作業施工，開挖時間長影響工期。
2、因此，如何提供一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置及其開挖方法，使其能夠克服上述問題，是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，對臺階法施工的隧道的下臺階進行開挖，所述隧道內布置有仰拱棧橋，包括：
4、變位組件，所述變位組件包括驅動機一、驅動機二以及驅動機三，所述驅動機一的機身與所述仰拱棧橋固定，所述驅動機一的輸出轉軸的軸心線水平且與所述仰拱棧橋的長度方向平行；所述驅動機二的機身與所述驅動機一的輸出轉軸固定，所述驅動機二的輸出轉軸的軸心線與所述驅動機一的輸出轉軸的軸心線垂直；所述驅動機三的機身與所述驅動機二的輸出轉軸固定，所述驅動機三的輸出轉軸的軸心線與所述驅動機二的輸出轉軸的軸心線垂直；
5、伸縮件一，所述伸縮件一與所述驅動機三的輸出轉軸固定，所述伸縮件一的伸縮端
6、伸縮件二，所述伸縮件二與所述伸縮件一的伸縮端固定，所述伸縮件二的伸縮端的伸縮方向與所述伸縮件一的伸縮端的伸縮方向垂直且與所述驅動機三的輸出轉軸的軸心線平行；
7、鉆孔組件，所述鉆孔組件包括鉆機和鉆頭，所述鉆機與所述伸縮件二的伸縮端固定，所述鉆頭與所述鉆機的輸出轉軸同軸固定，所述鉆頭的軸心線與所述伸縮件二的伸縮端的伸縮方向平行，所述鉆頭遠離所述鉆機的一端能對所述下臺階的豎向面和水平面鉆設圓孔；
8、控制器，所述驅動機一、所述驅動機二、所述驅動機三、所述伸縮件一、所述伸縮件二以及所述鉆機均與所述控制器電連接；
9、劈裂棒，所述劈裂棒與外部液壓動力站通過油管連接，所述劈裂棒能插入所述圓孔中。
10、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本專利技術公開提供了一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，本專利技術通過設計變位組件、伸縮件一、伸縮件二、鉆孔組件以及劈裂棒，通過驅動機一、驅動機二、驅動機三以及伸縮件一的動作，可以調整鉆頭的位置，使得鉆頭的軸心線既能垂直于下臺階的豎向面，也能垂直于下臺階的水平面，即通過一個鉆頭就能實現對下臺階上水平布置的圓孔和豎向布置的圓孔的開設；伸縮件二能控制鉆頭在鉆孔過程中的進給；控制器能控制驅動機一、驅動機二、驅動機三、伸縮件一、伸縮件二以及鉆機動作，使得鉆頭的位置調整以及鉆頭的進給不需要人力手動調整，鉆頭位置的調整速度快且精準度高；劈裂棒能插到豎向布置的圓孔中，劈裂棒能將下臺階劈裂成多塊，劈裂成多塊的下臺階能通過運輸車輛移出隧道；上述開挖裝置使下臺階開挖過程安全可靠且效率高，并且由于鉆頭的位置能精確調整，使得下臺階的開挖精度高。
11、優選的，所述驅動機一、所述驅動機二以及所述驅動機三均為伺服減速電機。驅動機一、驅動機二以及驅動機三能精準控制，鉆頭位置能精準調整。
12、優選的，所述伸縮件一包括連接件一和伸縮缸，所述連接件一與所述驅動機三的輸出轉軸固定，所述伸縮缸與所述連接件一固定，所述伸縮缸的伸縮端與所述伸縮件二固定。伸縮缸能帶動伸縮件二伸縮移動，伸縮缸能與驅動機三的輸出轉軸可靠固定。
13、優選的，還包括導向件，所述導向件包括套管和插桿，所述插桿的一端與所述連接件一固定，所述插桿的另一端滑動插設在所述套管中，所述套管遠離所述插桿的一端與所述伸縮件二固定，所述套管的管長方向與所述伸縮缸的伸縮端的伸縮方向相同。插桿能在套管中滑動，伸縮缸能帶動伸縮件二穩定移動。
14、優選的，所述伸縮件二包括安裝架、光桿、絲桿、電機以及滑塊，所述套管遠離所述插管的一端以及所述伸縮缸的伸縮端均與所述安裝架固定；所述光桿的兩端均與所述安裝架固定，所述光桿的長度方向與所述伸縮缸的伸縮端的伸縮方向垂直，所述光桿的長度方向與所述驅動機三的輸出轉軸的軸心線平行；所述安裝架上轉動支撐有所述絲桿，所述絲桿的長度方向與所述光桿的長度方向相同；所述電機固定在所述安裝架上，所述電機的輸出轉軸與所述絲桿同軸固定；在所述滑塊上開設有通孔和螺紋孔，所述通孔中滑動穿設有所述光桿，所述螺紋孔中旋設有所述絲桿，所述鉆機與所述滑塊固定。電機轉動時能帶動鉆機沿光桿的長度方向移動。
15、一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖方法，采用上述的一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，該方法如下：
16、①所述仰拱棧橋布置到位后將所述驅動機一的機身與所述仰拱棧橋固定，初始狀態下，所述驅動機一的輸出轉軸的軸心線、所述驅動機二的輸出轉軸的軸心線、所述驅動機三的輸出轉軸的軸心線以及所述鉆頭的軸心線共面，所述鉆頭位于所述仰拱棧橋下方，所述鉆頭遠離所述鉆機的一端與所述下臺階的豎向面具有間隙；
17、②所述驅動機二和所述驅動機三不動，先啟動所述驅動機一和所述伸縮件一以調整所述鉆頭的位置，待所述鉆頭位置調整到位后，所述驅動機一和所述伸縮件一停止動作，隨后所述伸縮件二和所述鉆機動作，所述鉆頭在所述下臺階的豎向面上鉆設所述圓孔，待所述圓孔鉆設結束后，所述鉆頭從所述圓孔中移出；
18、③重復步驟②，使所述鉆頭在所述下臺階的豎向面上開設有多個所述圓孔，所述下臺階的豎向面上的多個所述圓孔沿所述隧道仰拱的內輪廓依次布置，所述下臺階的豎向面上每相鄰的兩個所述圓孔之間的中心距小于所述圓孔的孔徑；
19、④待所述下臺階的豎向面上的多個所述圓孔鉆設完成后，所述驅動機一、所述驅動機二以及所述驅動機三動作，使所述鉆頭的軸心線豎向布置，所述鉆頭位于所述下臺階的水平面上方，所述鉆機位于所述鉆頭上方；隨后所述驅動機一和所述驅動機二停止動作，依靠所述驅動機三和所述伸縮件一調整所述鉆頭的位置，待所述鉆頭位置調整到位后，所述驅動機三和所述伸縮件一也停止動作，所述伸縮件二和所述鉆機開始動作，所述鉆頭對所述下臺階的水平面鉆設所述圓孔，待所述圓孔鉆設結束后，所述鉆頭從所述圓孔中移出；
20、⑤重復步驟④，使所述鉆頭在所述下臺階的水平面上開設多個所述圓孔，所述下臺階的水平面上的多個所述圓孔沿所述隧道寬度方向依次布置，所述下臺階的水平面上的多個所述圓孔與所述下臺階的豎向面上的多個所述圓孔連通；
21、⑥將所述劈裂棒插入所述下臺階的水平面上的所述圓孔中，隨后啟動所述劈裂棒，所述劈裂棒將所述下臺階劈裂成多塊，劈裂成多塊的所述下臺階通過運載車輛運出所述隧道。
22、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本專利技術公開提供了一本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，對臺階法施工的隧道的下臺階(1)進行開挖，所述隧道內布置有仰拱棧橋(2)，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，其特征在于，所述驅動機一(3)、所述驅動機二(4)以及所述驅動機三(5)均為伺服減速電機。
3.根據權利要求1所述的一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，其特征在于，所述伸縮件一包括連接件一(6)和伸縮缸(7)，所述連接件一(6)與所述驅動機三(5)的輸出轉軸固定，所述伸縮缸(7)與所述連接件一(6)固定，所述伸縮缸(7)的伸縮端與所述伸縮件二固定。
4.根據權利要求3所述的一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，其特征在于，還包括導向件，所述導向件包括套管(17)和插桿(18)，所述插桿(18)的一端與所述連接件一(6)固定，所述插桿(18)的另一端滑動插設在所述套管(17)中，所述套管(17)遠離所述插桿(18)的一端與所述伸縮件二固定，所述套管(17)的管長方向與所述伸縮缸(7)的伸縮端的伸縮方向相同。
5.根據權利要求4所述的一種鐵路隧道仰拱的非爆
6.一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖方法，其特征在于，采用權利要求1-5任一項所述的一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，該方法如下：
...【技術特征摘要】
1.一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，對臺階法施工的隧道的下臺階(1)進行開挖，所述隧道內布置有仰拱棧橋(2)，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，其特征在于，所述驅動機一(3)、所述驅動機二(4)以及所述驅動機三(5)均為伺服減速電機。
3.根據權利要求1所述的一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，其特征在于，所述伸縮件一包括連接件一(6)和伸縮缸(7)，所述連接件一(6)與所述驅動機三(5)的輸出轉軸固定，所述伸縮缸(7)與所述連接件一(6)固定，所述伸縮缸(7)的伸縮端與所述伸縮件二固定。
4.根據權利要求3所述的一種鐵路隧道仰拱的非爆破開挖裝置，其特征在于，還包括導向件，所述導向件包括套管(17)和插桿(18)，所述插桿(18)的一端與所述連接件一(6)固定，所述插桿(18)的另一端滑動插設在所述套管(17)中，所述套管(17)遠離所述插桿(18)的一端與所述伸縮件二固定，所述套管(17)的管長方向與所述伸縮缸(7)的伸縮端的伸縮方向相同。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王同軍，馬明正，孫明智，韓自力，馬偉斌，王軍，郭小雄，安哲立，趙鵬，柴金飛，王子洪，鄒文浩，張金龍，王志偉，鄭澤福，
申請(專利權)人：中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所，
類型：發明
國別省市：
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