一种隧道初期喷锚支护用锚杆安装设备的制作方法

1.本发明涉及土木工程领域，尤其涉及一种隧道初期喷锚支护用锚杆安装设备。


背景技术：

2.喷锚支护指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用加固岩层，能侵入围岩裂隙，封闭节理，加固结构面和层面，提高围岩的整体性和自承能力，抑制变形的发展。
3.隧道开挖需要分段从上到下依次分多层台阶进行施工，每挖掘完一各阶层，就需要在挖出的围岩上搭设锚杆，以进行固定作用，而在隧道挖掘初期，其开挖出的阶层空间高度较低，并且该阶层的顶部为中部高两侧低的拱形，而需要打设的锚杆长度普遍大于阶层空间内的最大高度，因此需要先后将两段拼接式锚杆打入围岩中。
4.因此，在对隧道挖掘初期的拱形围岩进行锚杆打设时，需要先将第一段锚杆打入围岩上预开设出的锚孔中，之后将第二段锚杆与第一段锚杆进行拼接后再打入锚孔中，然而由拼接式锚杆的抗剪性能较差，若围岩上预开设出的锚孔与预设角度出现偏差，将导致打入围岩内的锚杆的结构强度远低于预期值，另外在高空中进行第二段锚杆与第一段锚杆的拼接工作，对第二段锚杆和第一段锚杆的稳定性要求较高，以免在拼接过程中第一段锚杆因出现较大的晃动而使围岩中的锚孔开口处的结构被破坏，影响围岩整体结构强度。


技术实现要素：

5.为了克服围岩上预开设出的锚孔与预设角度出现偏差，以及在拼接过程中第一段锚杆出现较大的晃动，都将导致锚杆在打入围岩内后所得到的结构强度远低于预期值的缺点，本发明的目的是提供一种隧道初期喷锚支护用锚杆安装设备。
6.技术方案为：一种隧道初期喷锚支护用锚杆安装设备，包括有横向调节组件、角度调节组件、顶部支撑组件、校正组件、顶部夹持组件、限位组件、固定底板、脚架、底部限位杆、底部滑板和升降机；固定底板的四个边角各连接有一组脚架；四组脚架的顶部各连接有一组底部限位杆；四组底部限位杆之间滑动连接有底部滑板；底部滑板与固定底板之间连接有升降机；底部滑板的顶部连接有横向调节组件；横向调节组件的下部连接有用于调节旋转角度角度调节组件；横向调节组件的顶部连接有顶部支撑组件；顶部支撑组件的中部连接有用于校正所旋转角度的校正组件；校正组件的中部连接有顶部夹持组件；顶部支撑组件的下部连接有限位组件；限位组件的中部连接顶部夹持组件。
7.优选的，横向调节组件包括有第一固定架、双向弹簧滑块、第一转轴、第二固定架和侧支架；底部滑板的顶部连接有第一固定架；第一固定架的内部连接有双向弹簧滑块；双向弹簧滑块的上部转动连接有第一转轴；第一转轴的中部连接有第二固定架；第二固定架的前后两端各连接有一组侧支架；第一固定架、双向弹簧滑块和第一转轴均连接角度调节组件；两组侧支架的顶部均连接顶部支撑组件。
8.优选的，角度调节组件包括有第三固定架、主电机、第二转轴、第一直齿轮、第二直
齿轮、量角仪、第三直齿轮、第一电动滑块和第一齿杆；双向弹簧滑块的前端面连接有第三固定架；第三固定架的前部连接有主电机；双向弹簧滑块的内部转动连接有第二转轴；主电机的输出轴连接第二转轴；第二转轴的前端连接有第一直齿轮；第二转轴的后端连接有第二直齿轮；双向弹簧滑块的后端面连接有量角仪；第一转轴的后端连接量角仪；第一转轴的后端连接有第三直齿轮；第三直齿轮啮合第二直齿轮；第一固定架的前后两端各滑动连接有一组第一电动滑块；两组第一电动滑块的顶部各连接有一组第一齿杆。
9.优选的，顶部支撑组件包括有顶部支架、第四固定架、第一弹簧伸缩杆、滑轨、顶部接头、顶部支撑板、弧形滑板和第二电动滑块；两组侧支架的顶部之间连接有顶部支架；顶部支架的顶部前后两侧各滑动连接有一组第四固定架；两组第四固定架与顶部支架之间各连接有一组第一弹簧伸缩杆；两组第四固定架的内侧各连接有一组滑轨；两组第四固定架的顶部各连接有一个顶部接头；两个顶部接头的上部分别通过转轴各转动连接有一个顶部支撑板；两个顶部接头的顶部各连接有一组弧形滑板；两组弧形滑板各滑动连接一个顶部支撑板；两组滑轨的中部各滑动块连接有一组第二电动滑块；两组第二电动滑块均连接校正组件；顶部支架的中部连接限位组件。
10.优选的，校正组件包括有第五固定架、第三转轴、固定板、第二弹簧伸缩杆、第六固定架、第七固定架、中部滑块、压力弹簧、压敏传感器和第四转轴；两组第二电动滑块的内侧各连接有一组第五固定架；两组第五固定架的内侧各转动连接有一个第三转轴；两个第三转轴的相向端各连接有一个固定板；两个固定板的内侧各连接有一组第二弹簧伸缩杆；两组第二弹簧伸缩杆的相向端各连接有一组第六固定架；两组第六固定架均连接顶部夹持组件；两个第五固定架的底部各连接有一组第七固定架；两组第七固定架的内部各滑动连接有一组中部滑块；两组中部滑块的左右两端面各连接有一个压力弹簧；两组第七固定架的内部左右两端面各连接有一组压敏传感器；四个压力弹簧各连接一组压敏传感器；两个固定板的底部各连接有一个第四转轴；两个第四转轴各转动连接一组中部滑块。
11.优选的，第七固定架的内部开设有与第三转轴同轴心的弧形滑槽。
12.优选的，顶部夹持组件包括有前夹板、后夹板和滑杆；位于前侧一组第六固定架的后部连接有前夹板；位于后侧一组第六固定架的前部连接有后夹板；前夹板的后端左右两侧各连接有一组滑杆；后夹板的前端滑动连接两组滑杆；前夹板和后夹板均连接限位组件。
13.优选的，限位组件包括有第八固定架、电动推杆、载板、第一楔形块、第二楔形块和限位板；顶部支架的中部左右两侧各连接有一组第八固定架；两组第八固定架的上部各连接有一组电动推杆；两组电动推杆的相向端各连接有一组载板；两组载板的前后两侧各连接有一块第一楔形块；前夹板和后夹板的左右两端各连接有一块第二楔形块；两组载板的前后两端各固接有一块限位板；四块限位板各紧贴相邻的一块第二楔形块。
14.优选的，还包括有底部夹持组件，第二固定架上设有底部夹持组件，底部夹持组件包括有副电机、丝杆、中部限位杆、中部滑板、转台和机械夹；顶部支架的后部连接有副电机；顶部支架与第二固定架的后部之间转动连接有丝杆；副电机；的输出轴连接丝杆；顶部支架与第二固定架的四个边角之间连接有四组中部限位杆；四组中部限位杆之间滑动连接有中部滑板；中部滑板的中部转动连接有转台；转台的顶部连接有机械夹。
15.优选的，还包括有动力传送组件，中部滑板上设有动力传送组件，动力传送组件包括有第二齿杆、第五转轴、第四直齿轮、蜗杆、第六转轴、蜗轮、第五直齿轮和第六直齿轮；位
于前侧一组侧支架的下部连接有第二齿杆；中部滑板的前部转动连接有第五转轴；第五转轴的左端连接有第四直齿轮；第四直齿轮啮合第二齿杆；第五转轴的右端连接有蜗杆；中部滑板的前部转动连接有第六转轴；第六转轴的上端连接有蜗轮；蜗杆啮合蜗轮；第六转轴的下端连接有第五直齿轮；转台的下端连接有第六直齿轮；第五直齿轮啮合第六直齿轮。
16.有益效果：在本发明提供的技术方案中，针对围岩上预开设出的锚孔与预设角度出现偏差，以及在拼接过程中第一段锚杆出现较大的晃动，都将导致锚杆在打入围岩内后所得到的结构强度远低于预期值的技术问题；设有的角度调节和校准部件可以使锚杆在被打入时保证其前进的角度与锚孔开设的角度相对齐，同时可判断锚孔开设的角度与预期设定的角度存在的偏差度，第一时间反馈给施工员，由施工员判断该锚孔开设的角度是否精确；另外在锚孔开口处设有拼接辅助部件，以保证在高空中进行第二段锚杆与第一段锚杆的拼接工作可以稳定完成。
附图说明
17.图1为本技术的第一种立体结构示意图；图2为本技术的第二种立体结构示意图；图3为本技术的上部局部立体结构示意图；图4为本技术的下部局部立体结构示意图；图5为本技术的横向调节组件和角度调节组件组合立体结构示意图；图6为本技术的角度调节组件局部立体结构示意图；图7为本技术的横向调节组件立体结构示意图；图8为本技术的顶部支撑组件立体结构示意图；图9为本技术的v区放大立体结构示意图；图10为本技术的顶部支撑组件俯视图；图11为本技术的横向调节组件和底部夹持组件局部组合立体结构示意图；图12为本技术的横向调节组件局部立体结构示意图；图13为本技术的动力传送组件局部立体结构示意图。
18.图中标号名称：1-固定底板，2-脚架，3-底部限位杆，4-底部滑板，5-升降机，101-第一固定架，102-双向弹簧滑块，103-第一转轴，104-第二固定架，105-侧支架，201-第三固定架，202-主电机，203-第二转轴，204-第一直齿轮，205-第二直齿轮，206-量角仪，207-第三直齿轮，208-第一电动滑块，209-第一齿杆，301-顶部支架，302-第四固定架，303-第一弹簧伸缩杆，304-滑轨，305-顶部接头，306-顶部支撑板，307-弧形滑板，308-第二电动滑块，401-第五固定架，402-第三转轴，403-固定板，404-第二弹簧伸缩杆，405-第六固定架，406-第七固定架，407-中部滑块，408-压力弹簧，409-压敏传感器，410-第四转轴，501-前夹板，502-后夹板，503-滑杆，601-第八固定架，602-电动推杆，603-载板，604-第一楔形块，605-第二楔形块，606-限位板，701-副电机，702-丝杆，703-中部限位杆，704-中部滑板，705-转台，706-机械夹，801-第二齿杆，802-第五转轴，803-第四直齿轮，804-蜗杆，805-第六转轴，806-蜗轮，807-第五直齿轮，808-第六直齿轮。
具体实施方式
19.以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本技术而不限于限制本技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
20.实施例1一种隧道初期喷锚支护用锚杆安装设备，如图1-4所示，包括有横向调节组件、角度调节组件、顶部支撑组件、校正组件、顶部夹持组件、限位组件、固定底板1、脚架2、底部限位杆3、底部滑板4和升降机5；固定底板1的四个边角各螺栓连接有一组脚架2；四组脚架2的顶部各固接有一组底部限位杆3；四组底部限位杆3之间滑动连接有底部滑板4；底部滑板4与固定底板1之间螺栓连接有升降机5；底部滑板4的顶部固接有横向调节组件；横向调节组件的下部连接有用于调节旋转角度角度调节组件；横向调节组件的顶部螺栓连接有顶部支撑组件；顶部支撑组件的中部螺栓连接有用于校正所旋转角度的校正组件；校正组件的中部螺栓连接有顶部夹持组件；顶部支撑组件的下部螺栓连接有限位组件；限位组件的中部固接顶部夹持组件。
21.如图4-7所示，横向调节组件包括有第一固定架101、双向弹簧滑块102、第一转轴103、第二固定架104和侧支架105；底部滑板4的顶部固接有第一固定架101；第一固定架101的内部连接有双向弹簧滑块102；双向弹簧滑块102的上部转动连接有第一转轴103；第一转轴103的中部固接有第二固定架104；第二固定架104的前后两端各螺栓连接有一组侧支架105；第一固定架101、双向弹簧滑块102和第一转轴103均连接角度调节组件；两组侧支架105的顶部均螺栓连接顶部支撑组件。
22.如图4-7所示，角度调节组件包括有第三固定架201、主电机202、第二转轴203、第一直齿轮204、第二直齿轮205、量角仪206、第三直齿轮207、第一电动滑块208和第一齿杆209；双向弹簧滑块102的前端面螺栓连接有第三固定架201；第三固定架201的前部螺栓连接有主电机202；双向弹簧滑块102的内部转动连接有第二转轴203；主电机202的输出轴固接第二转轴203；第二转轴203的前端固接有第一直齿轮204；第二转轴203的后端固接有第二直齿轮205；双向弹簧滑块102的后端面固接有量角仪206；第一转轴103的后端固接量角仪206；第一转轴103的后端固接有第三直齿轮207；第三直齿轮207啮合第二直齿轮205；第一固定架101的前后两端各滑动连接有一组第一电动滑块208；两组第一电动滑块208的顶部各固接有一组第一齿杆209。
23.如图8和图10所示，顶部支撑组件包括有顶部支架301、第四固定架302、第一弹簧伸缩杆303、滑轨304、顶部接头305、顶部支撑板306、弧形滑板307和第二电动滑块308；两组侧支架105的顶部之间螺栓连接有顶部支架301；顶部支架301的顶部前后两侧各滑动连接有一组第四固定架302；两组第四固定架302与顶部支架301之间各固接有一组第一弹簧伸缩杆303；两组第四固定架302的内侧各固接有一组滑轨304；两组第四固定架302的顶部各固接有一个顶部接头305；两个顶部接头305的上部分别通过转轴各转动连接有一个顶部支撑板306；两个顶部接头305的顶部各固接有一组弧形滑板307；两组弧形滑板307各滑动连接一个顶部支撑板306；两组滑轨304的中部各滑动块连接有一组第二电动滑块308；两组第二电动滑块308均螺栓连接校正组件；顶部支架301的中部螺栓连接限位组件。
24.如图8-10示，校正组件包括有第五固定架401、第三转轴402、固定板403、第二弹簧
伸缩杆404、第六固定架405、第七固定架406、中部滑块407、压力弹簧408、压敏传感器409和第四转轴410；两组第二电动滑块308的内侧各螺栓连接有一组第五固定架401；两组第五固定架401的内侧各转动连接有一个第三转轴402；两个第三转轴402的相向端各固接有一个固定板403；两个固定板403的内侧各固接有一组第二弹簧伸缩杆404；两组第二弹簧伸缩杆404的相向端各固接有一组第六固定架405；两组第六固定架405均螺栓连接顶部夹持组件；两个第五固定架401的底部各固接有一组第七固定架406；两组第七固定架406的内部各滑动连接有一组中部滑块407；两组中部滑块407的左右两端面各固接有一个压力弹簧408；两组第七固定架406的内部左右两端面各固接有一组压敏传感器409；四个压力弹簧408各连接一组压敏传感器409；两个固定板403的底部各固接有一个第四转轴410；两个第四转轴410各转动连接一组中部滑块407。
25.如图9所示，第七固定架406的内部开设有与第三转轴402同轴心的弧形滑槽。
26.如图8和图10所示，顶部夹持组件包括有前夹板501、后夹板502和滑杆503；位于前侧一组第六固定架405的后部螺栓连接有前夹板501；位于后侧一组第六固定架405的前部螺栓连接有后夹板502；前夹板501的后端左右两侧各固接有一组滑杆503；后夹板502的前端滑动连接两组滑杆503；前夹板501和后夹板502均固接限位组件。
27.如图8和图10所示，限位组件包括有第八固定架601、电动推杆602、载板603、第一楔形块604、第二楔形块605和限位板606；顶部支架301的中部左右两侧各螺栓连接有一组第八固定架601；两组第八固定架601的上部各固接有一组电动推杆602；两组电动推杆602的相向端各固接有一组载板603；两组载板603的前后两侧各固接有一块第一楔形块604；前夹板501和后夹板502的左右两端各固接有一块第二楔形块605；两组载板603的前后两端各固接有一块限位板606；四块限位板606各紧贴相邻的一块第二楔形块605。
28.在使用此锚杆安装设备时，先在围岩下方将固定底板1上的四组脚架2架设稳定，之后由主电机202的输出轴带动第二转轴203转动，第二转轴203带动第二直齿轮205转动，第二直齿轮205啮合第三直齿轮207带动第一转轴103转动，第一转轴103通过第二固定架104带动侧支架105上的顶部支撑组件、校正组件、顶部夹持组件和限位组件进行旋转，同时量角仪206记录下第一转轴103转动的角度，同时升降机5推动底部滑板4沿底部限位杆3向上移动，使顶部支撑板306接触围岩壁，并使继续向上移动的顶部支架301推动第一弹簧伸缩杆303进行压缩，直到量角仪206达到预期设定的角度示数，此时前夹板501、后夹板502与围岩上目标锚孔相对齐，同时第三转轴402的轴心同顶部接头305与弧形滑板307相连接的轴心相对齐。
29.接着第二电动滑块308沿滑轨304向上移动，使第二电动滑块308带动前夹板501和后夹板502上的第二楔形块605离开限位板606，并使前夹板501和后夹板502向锚孔内部移动，当前夹板501和后夹板502进入到锚孔内部时，若锚孔的开设的角度与预期设定的角度存在的偏差，则前夹板501和后夹板502带动沿锚孔内部移动时将绕第三转轴402旋转，使前夹板501和后夹板502的轴心与锚孔的轴心相对齐，同时前夹板501和后夹板502带动第四转轴410和中部滑块407沿第七固定架406进行滑动，同时压敏传感器409记录下与中部滑块407连接的压力弹簧408的变化示数，向施工员指示锚孔的开设的角度与预期设定的角度存在的偏差。
30.之后第一电动滑块208沿第一固定架101带动第一齿杆209向上移动，使前后两组
第一齿杆209分别啮合第一直齿轮204和第二直齿轮205，接着主电机202的输出轴带动第二转轴203转动，第二转轴203同时带动第一直齿轮204和第二直齿轮205转动，使第一转轴103带动侧支架105上的顶部支撑组件、校正组件、顶部夹持组件和限位组件进行旋转，同时第一直齿轮204和第二直齿轮205分别啮合其所连接的一组第一齿杆209并带动双向弹簧滑块102沿第一固定架101进行移动，使角度调节组件、顶部支撑组件、校正组件和限位组件旋转至与锚孔的轴心相对齐，并使中部滑块407沿第七固定架406滑动回到初始位置，完成对装置的角度校正工作，同时量角仪206记录下第一转轴103转动的角度，并第一时间反馈给施工员，由施工员判断该锚孔开设的角度是否精确。
31.之后第一电动滑块208沿第一固定架101带动第一齿杆209向下移动复位，使前夹板501和后夹板502从锚孔内部离开，并使前夹板501和后夹板502上的第二楔形块605回到与限位板606相接触，由限位板606防止前夹板501和后夹板502对其左右两侧进行限位防止发生倾倒，此时前夹板501和后夹板502角度调节组件、顶部支撑组件、校正组件、顶部夹持组件和限位组件均与锚孔的轴心相对齐，接着由施工员将第一锚杆穿过前夹板501和后夹板502之间打入锚孔内，当第一锚杆的底部套筒经过前夹板501和后夹板502时，第一锚杆的底部套筒将前夹板501和后夹板502向前后两侧撑开，同时被压缩的第二弹簧伸缩杆404对前夹板501和后夹板502施加方向夹持力，使前夹板501和后夹板502将第一锚杆的底部套筒夹持住，之后施工员将第二锚杆的顶部接入第一锚杆的底部套筒中，并由前夹板501和后夹板502保持第一锚杆的底部套筒被夹持住而不会出现剧烈晃动，保证第一锚杆和第二锚杆的拼接工作稳定进行。
32.在完成第一锚杆和第二锚杆的拼接工作后，电动推杆602通过载板603推动第一楔形块604，使第一楔形块604推动第二楔形块605带动前夹板501和后夹板502向前后两侧打开，使施工员可以顺利的将拼接后的第一锚杆和第二锚杆打入锚孔内。
33.实施例2如图1-4、图11和图12所示，在实施例1的基础上，还包括有底部夹持组件，第二固定架104上设有底部夹持组件，底部夹持组件包括有副电机701、丝杆702、中部限位杆703、中部滑板704、转台705和机械夹706；顶部支架301的后部固接有副电机701；顶部支架301与第二固定架104的后部之间转动连接有丝杆702；副电机701；的输出轴固接丝杆702；顶部支架301与第二固定架104的四个边角之间固接有四组中部限位杆703；四组中部限位杆703之间滑动连接有中部滑板704；中部滑板704的中部转动连接有转台705；转台705的顶部固接有机械夹706。
34.为保证锚杆可以稳定的进行锚孔内，可将锚杆的底部夹持在机械夹706中，并将锚杆的顶部套在前夹板501和后夹板502之间，之后副电机701的输出轴带动丝杆702转动，丝杆702带动中部滑板704沿中部限位杆703向上移动，使机械夹706带动锚杆沿前夹板501和后夹板502稳定的推入锚孔内。
35.实施例3如图1-4以及图11-13所示，在实施例2的基础上，还包括有动力传送组件，中部滑板704上设有动力传送组件，动力传送组件包括有第二齿杆801、第五转轴802、第四直齿轮803、蜗杆804、第六转轴805、蜗轮806、第五直齿轮807和第六直齿轮808；位于前侧一组侧支架105的下部固接有第二齿杆801；中部滑板704的前部转动连接有第五转轴802；第五转轴
802的左端固接有第四直齿轮803；第四直齿轮803啮合第二齿杆801；第五转轴802的右端固接有蜗杆804；中部滑板704的前部转动连接有第六转轴805；第六转轴805的上端固接有蜗轮806；蜗杆804啮合蜗轮806；第六转轴805的下端固接有第五直齿轮807；转台705的下端固接有第六直齿轮808；第五直齿轮807啮合第六直齿轮808。
36.为进行一步保证第一锚杆和第二锚杆的拼接工作稳定进行，在前夹板501和后夹板502将上端进入锚孔内部的第一锚杆底部套筒夹持住后，施工员将第二锚杆夹持在机械夹706中，之后副电机701的输出轴带动丝杆702转动，使机械夹706带动第二锚杆向上移动至于第一锚杆底部套筒相接触，同时向上移动的第四直齿轮803啮合第二齿杆801带动第五转轴802转动，第五转轴802带动蜗杆804转动，蜗杆804啮合蜗轮806带动第六转轴805转动，第六转轴805带动第五直齿轮807转动，第五直齿轮807啮合第六直齿轮808带动转台705转动，实现转台705带动机械夹706将第二锚杆的顶部螺杆向上旋入第一锚杆底部套筒中完成拼接工作。
37.尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，而在不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明，而是由权利要求的内容限定保护的范围。