隧道施工掘进方法与流程

1.本发明涉及隧道施工设备技术领域，尤其是涉及一种隧道施工掘进方法。


背景技术：

2.随着国民经济的快速发展，我国城市化进程不断加快，交通网络的建设涉及到大量的隧道施工。用于大型隧道施工的全断面掘进盾构机（tbm）结构复杂、体积庞大，不易运输，且在施工时需要较多人员进行协助，设备投资和施工成本较高。cn201811152137.3公开了一种小型隧道掘进装置，体积小巧、使用方便，可以对硬度较高的岩石进行局部挖掘和粉碎，然而，粉碎后的碎石和土块堆积在巷道中，需要清理后才能继续施工，整体施工进度较慢。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供一种隧道施工掘进方法，具体可采取如下技术方案：本发明所述的隧道施工掘进方法，包括如下步骤：第一步，操作人员进入掘进车的控制室并将其驶入隧道挖掘工作面处；第二步，通过控制室的观察窗察看工作面情况，启动掘进车前端的钻挖部，并将其逐一移至各目标作业区块进行岩石和土块钻挖；第三步，同时启动掘进车前端的旋挖部和掘进车底部的输送部，通过旋挖部的第一工作位收集从工作面上钻挖出的岩石和土块，并从第二工作位将其转入输送部，由输送部将岩石和土块从车体后端排出；第四步，使掘进车向前行驶至下一工作面处，重复步骤二和步骤三；第五步，重复步骤四，直至隧道掘进工作全部完成。
4.所述控制室内设置有用于控制钻挖部、旋挖部和输送部工作状态的控制台。
5.所述控制室前部设置有观察窗，所述第一连接端包括设置在所述观察窗下方控制室外壁上的连接臂，以及与所述连接臂末端相连的第一安装板。
6.所述钻挖部通过连接臂与设置在所述观察窗下方的控制室外壁相连，其包括钻挖电机，设置在所述连接臂端部的第一安装板上；钻筒，与所述钻挖电机相连，具有圆形底壁和筒形侧壁，所述圆形底壁上设置有多个粉碎器，所述筒形侧壁上设置有多个漏孔、锯齿和切割直齿；其中，所述漏孔、锯齿和切割直齿分别沿筒形侧壁的周向排列，且漏孔靠近筒形侧壁的根部设置，所述锯齿设置在筒形侧壁的外表面，所述切割直齿间隔设置在筒形侧壁的开口端端面上。
7.所述粉碎器包括与圆形底壁相连的固定杆，所述固定杆端部设置有陀螺状结构的钻头，所述钻头的顶部为尖刺锥体。
8.所述粉碎器还包括与固定杆相连的固定座和粉碎折叠板，所述固定座与钻头间隔
设置，所述粉碎折叠板位于固定座与钻头之间并通过离心作用开合。
9.所述掘进车的外壁上设置有一对位于钻挖部下方的第二连接板，所述旋挖部包括旋转辊，设置在所述第二连接板之间并与其相连；挖斗，沿所述旋转辊表面设置有多个；旋挖电机，设置在其中一个第二连接板上并与旋转辊相连。
10.所述挖斗的端口处设置有粉碎齿。
11.所述输送部包括壳体，设置在掘进车的底部，所述壳体的顶面上开设有靠近掘进车前端设置的进料口，壳体的底面上开设有靠近掘进车尾部设置的出料口；输送机构，设置在壳体内，包括靠近所述进料口设置的第一输送辊、靠近所述出料口设置的第二输送辊、套接在所述第一输送辊和第二输送辊上的传送履带，以及与第一输送辊或第二输送辊相连的输送电机。
12.本发明提供的隧道施工掘进方法，使用体积小巧、便于移动的掘进车，其能够对隧道中硬度较高的岩石进行局部挖掘和粉碎，且粉碎后的碎石和土块被收集后能够自动转运至车体后部，从而避免阻碍装置前进。与现有技术相比，本发明进行隧道掘进施工时，粉碎效率较高，施工进度快，适于全面推广。
附图说明
13.图1是本发明所使用的掘进车的结构示意图。
14.图2是图1中钻挖部的结构示意图。
15.图3是图2中粉碎器的结构示意图。
16.图4是图2中粉碎器旋转状态的结构示意图。
17.图5是图1中旋挖部的结构示意图。
18.图6是图1中输送部的结构示意图。
19.图7是图6中输送部的内部结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的施工过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
21.本发明所述的隧道施工掘进方法，通过安装有钻挖部、旋挖部和输送部的掘进车实现，主要包括如下步骤：第一步，操作人员进入掘进车的控制室并将其驶入隧道挖掘工作面处；第二步，通过控制室的观察窗察看工作面情况，启动掘进车前端的钻挖部，并将其逐一移至各目标作业区块进行岩石和土块钻挖；第三步，同时启动掘进车前端的旋挖部和掘进车底部的输送部，通过旋挖部的第一工作位收集从工作面上钻挖出的岩石和土块，并从第二工作位将其转入输送部，由输送部将岩石和土块从车体后端排出；第四步，使掘进车向前行驶至下一工作面处，重复步骤二和步骤三；
第五步，重复步骤四，直至隧道掘进工作全部完成。
22.如图1
‑
7所示，掘进车的车体110上安装由控制室，控制室前方安装有观察窗120，观察窗120下方的控制室外壁上安装有第一连接端，其包括可以移动伸缩的连接臂130和位于其末端的第一安装板140；第一连接端下方的车体110上还安装有第二连接端（即两个成对设置的第二安装板150），车体110底部则为用于连接输送部的第三连接端。
23.上述钻挖部2用于对车体前方工作面上的岩石和土块进行钻挖，其包括安装在第一安装板140上的钻挖电机210，钻挖电机210连接钻筒220，该钻筒220由圆形底壁和筒形侧壁组成，其中，圆形底壁上安装有多个粉碎器230，每个粉碎器230均包括与圆形底壁相连的固定杆231，固定杆231端部为陀螺状结构的钻头232，且钻头232的顶部为尖刺锥体233，可以以点破面，更加容易地刺破目标工作面对岩石和土块进行挖掘和粉碎；其次，固定杆231中部还安装有与钻头232间隔设置的固定座234，固定座234和钻头232之间为多个粉碎折叠板235，每个粉碎折叠板235均通过可轴向翻转的铰链与固定杆231相连，平常包裹在固定杆231上，当钻筒220旋转时，粉碎折叠板235在离心力的作用下打开，对碎石和土块进行拍打粉碎；再次，筒形侧壁上设置有多个漏孔240、锯齿250和切割直齿260，漏孔240、锯齿250和切割直齿260分别沿筒形侧壁的周向排列，且漏孔240靠近筒形侧壁的根部设置，锯齿250位于筒形侧壁中部的外表面，切割直齿260间隔设置在筒形侧壁的开口端端面上，当钻筒220旋转时，锯齿250和切割直齿260对接触到的岩面和土体进行冲击粉碎，进入钻筒220内的粉末从漏孔240排出。
24.上述旋挖部3位于钻挖部下方，包括设置在第二安装板150之间并与其相连的旋转辊310，旋转辊310表面焊接有多个沿周向均匀排布的挖斗320，每个挖斗320的端口处均设置有一体化结构的粉碎齿330，旋转辊310由旋挖电机340驱动，旋挖电机340安装在其中一个第二安装板150并通过联轴器与旋转辊310端部的安装轴相连。每个挖斗320均随旋转辊310旋转，当其到达第一工作位时，可以铲挖接收由钻挖部取出的岩石和土体，并在铲挖过程中对其进行进一步粉碎；之后，挖斗320到达第二工作位，其内的岩石和土体落入下方的输送部4。
25.上述输送部4包括焊接设置在车体110底部的壳体410，其顶面上开设有靠近车体110前端设置的进料口420，底面上开设有靠近车体110尾部设置的出料口430，壳体410内则安装有第一输送辊440、第二输送辊和传送履带450等构成的输送机构，其中，第一输送辊440由输送电机驱动，并靠近进料口420设置，第二输送辊靠近出料口430设置，传送履带450则套接在第一输送辊440和第二输送辊上。启动输送电机，可以将通过进料口420进入传送履带450的碎石和土块运送至车体110后端，并从出料口430排出。由于车体110前部没有障碍，因此可以顺利前进，对下一工作面进行钻挖，而位于车体110后的碎石和土块，则由运输车清理运出隧道。
26.上述车体110驱动部件的工作状态、钻挖部2中连接臂130和钻挖电机210的工作状态、旋挖部3中旋挖电机340的工作状态、输送部4中输送电机的工作状态均由控制室中控制台上相应的操作按钮进行控制。
27.施工时，首先由进入掘进车控制室的操作人员将车辆驶入隧道挖掘工作面处，然后通过控制室的观察窗120察看工作面情况，确定目标作业区块，启动连接臂130和钻挖电机210，使钻筒220及其上的部件逐一对各目标作业区块的岩石和土块进行冲击钻挖；之后，
启动旋挖电机340和输送电机，使旋挖部3和输送部4处于运行状态，各挖斗320在第一工作位时，铲挖接收由钻挖部2取出的岩石和土体，并在铲挖过程中对其进行进一步粉碎；挖斗320随旋转辊310运行至第二工作位时，在重力作用下，其内的岩石和土体落入下方的输送部4的进料口420内，通过传送履带450将碎石和土块运送至车体110后端，由运输车清理运出隧道；由于车体110前部没有障碍，因此可以顺利前进至下一工作面，此时，按照上述步骤进行钻挖、清理，随后，车体110继续前进、钻挖、清理，直至完成全部的隧道掘进工作。
28.需要说明的是，在本发明的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。