一种电力隧道施工装置及方法与流程

1.本发明涉及电力系统施工领域。


背景技术：

2.目前，电力隧道多用于城市电缆的输送，采用传统的爆破方式不仅会造成市区交通轨道及建筑物的损坏，还会产生噪声污染。除此之外，电力隧道相对于铁路、公路等其他类型的隧道转弯半径更小，形状也相对复杂，盾构机等常用的隧道掘进设备并不适用于电力隧道的掘进。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了实现机械化操作进行钻孔和隧道挖掘，可提高效率和减轻施工工人的作业强度，提高施工作业的安全性，提供一种电力隧道施工装置及方法。
4.电力隧道施工装置包括安装于挖掘机斗杆前端的基座(1)，以及基座(1)上设置的双掘进部件单元等；
5.所述基座(1)上设置有导轨系统(3)；所述导轨系统(3)包括两条导轨(3)，以及安装在这两条导轨(3)上的滑块(301)；所述滑块(301)上安装有双掘进部件单元；
6.每一个掘进部件单元包括钻筒(4)、钻轴(5)、联轴系统(6)、液压马达支架(7)和液压马达(8)；所述液压马达支架(7)的下端固定于滑块(301)表面；所述液压马达(8)安装在液压马达支架(7)上；所述联轴系统(6)的轴承座(6010)固定于滑块(301)表面；传动轴(605)通过轴承(604)安装在轴承座(6010)上；传动轴(605)的前端与钻筒(4)连接、后端安装有齿轮(602)；通过齿轮(602)与液压马达(8)的输出齿轮啮合，使得液压马达(8)驱动传动轴(605)和钻筒(4)旋转；所述传动轴(605)为空心轴；取芯杆(401)的一端从传动轴(605)中穿入钻筒(4)内部；所述钻筒(4)内部的顶盘(402)连接在取芯杆(401)的端头；所述取芯杆(401)的另一个端头连接在基座(1)上的后支撑座(101)上；
7.所述滑块(301)通过安装在基座(1)上表面的水平进给系统驱动；使得掘进过程中，水平进给系统驱动滑块(301)向前移动，使得双掘进部件单元向前运动；在排渣过程中，水平进给系统驱动滑块(301)向后移动，取芯杆(401)上的顶盘(402)将渣土从钻筒(4)中顶出。
8.进一步，所述水平进给系统包括链条(201)、链轮(202)和液压马达(203)；所述滑块(301)的两侧分别设置一个链轮(202)，其中一个链轮(202)安装在液压马达(203)的转轴上、另一个链轮(202)通过转轴和轴承安装在基座(1)上的安装座上；所述链条(201)由链轮(202)带动运动；所述滑块(301)的下端固定在链轮(202)上。
9.进一步，所述取芯杆(401)为中空的钢水管；所述钢水管的一端连接供水系统、在钻筒(4)内的另一段为出水端。
10.进一步，所述取芯杆(401)与钻筒(4)同轴；所述顶盘(402)周围与钻筒(4)内壁之间有间隙。
11.进一步，所述联轴系统(6)还包括铰制孔用螺栓(606)、密封圈(608)、轴承座后端盖(609)、轴承座前端盖(6011)和法兰盘(6012)；
12.所述法兰盘(6012)与钻筒(4)固定连接，二者同轴；所述传动轴(605)通过铰制孔用螺栓(606)连接法兰盘(6012)；
13.所述轴承座后端盖(609)和轴承座前端盖(6011)将轴承(604)密封在轴承座(6010)内部，其密封口设置有密封圈(608)；
14.所述齿轮(602)固定安装在传动轴(605)上的台阶轴上。
15.进一步，所述轴承(604)为圆锥滚子轴承。
16.本发明还公开一种基于上述装置的电力隧道施工方法，其特征在于：
17.将基座(1)的一端铰接安装于挖掘机的斗杆和铲斗液压缸，通过挖掘机的铲斗操作系统，控制电力隧道施工装置的位置和姿态；
18.将液压马达(203)和液压马达(8)连接挖掘机的液压动力系统；通过挖掘机的液压动力操作系统，控制钻筒(4)的旋转和滑块(301)的移动；
19.开始挖掘时，通过调整滑块(301)，使得顶盘(402)位于靠近钻筒(4)前端的位置，同时使得钻筒(4)的前端与掘进作业面接触；通过液压驱动两个液压马达(8)旋转，使得两个钻筒(4)同时掘进，并通过水平进给系统驱动滑块(301)向前移动，使得双掘进部件单元向前运动；
20.当钻筒(4)内部填满渣土，进行排渣的过程中，先将电力隧道施工装置移动到排渣的位置，再通过水平进给系统驱动滑块(301)向后移动，使得取芯杆(401)上的顶盘(402)将渣土从钻筒(4)中顶出；
21.重复上述过程，完成电力隧道掘进施工。
22.本发明的技术效果是毋庸置疑的，其优点和积极效果如下：
23.(1)施工效率高，相比人工打钻，人工打一次0.7-0.8米的深度需要6-8分钟，而本装置可打钻1-1.2米，每个孔只需要3-4分钟，大大提高了施工时间。
24.(2)节约准备时间，人工打钻需要每掘进一个隧道断面就需要拆卸一次设备(搭设架子，安装装置及电机等)，而该装置配合挖掘机，可直接通过操纵挖掘机驾驶室的操作手柄及触摸屏就能实现连续隧道掘进工作，可大大减少作业准备时间。
25.(3)可靠性高，该装置在打孔时，沿着滑轨滑动实现打孔进给和退回，不需要人工依靠经验的通过推进或后退去进行打孔，且人工打孔需要多人配合完成，而机械打孔只需要1名挖掘机操作工人即可，不需要多人配合；而且在环境复杂的条件下，人还需要承受环境的影响，机械相对来说没有那么苛刻。
26.(4)节约成本，灵活度高，相对于市面上同等类型设备，不需要大量人工以及庞大的设备，所以该设备的制造成本低，设备小巧，能够根据需要灵活改变位置实现打孔。
27.(5)粉尘小，打孔时，钻头与石头发生摩擦会产生大量的灰尘，对人体有害，通过在该装置上加装水管，有利于打孔时减少粉尘的产生，更适用于市区施工。
附图说明
28.图1装置的结构示意图；
29.图2装置的机械结构示意图；
30.图3装置的主要部分的机械结构立体图；
31.图4联轴系统的结构示意图。
32.图中：基座(1)、后支撑座(101)、调整螺栓(102)、水平进给系统(2)、链条(201)、链轮(202)、液压马达(203)、导轨系统(3)、滑块(301)、轨道(302)、钻筒(4)、取芯杆(401)、顶盘(402)、钻轴(5)、联轴系统(6)、轴向锁紧螺母(601)、齿轮(602)、双螺母(603)、圆锥滚子轴承(604)、传动轴(605)、铰制孔用螺栓(606)、密封圈(608)、轴承座后端盖(609)、轴承座(6010)、轴承座前端盖(6011)、法兰盘(6012)、液压马达支架(7)、液压马达(8)。
具体实施方式
33.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
34.实施例1：
35.一种电力隧道施工装置，其特征在于:包括安装于挖掘机斗杆前端的基座1，以及基座1上设置的双掘进部件单元等；
36.所述基座1上设置有导轨系统3；所述导轨系统3包括两条导轨3，以及安装在这两条导轨3上的滑块301；所述滑块301上安装有双掘进部件单元；
37.每一个掘进部件单元包括钻筒4、钻轴5、联轴系统6、液压马达支架7和液压马达8；所述液压马达支架7的下端固定于滑块301表面；所述液压马达8安装在液压马达支架7上；所述联轴系统6的轴承座6010固定于滑块301表面；传动轴605通过轴承604安装在轴承座6010上；传动轴605的前端与钻筒4连接、后端安装有齿轮602；通过齿轮602与液压马达8的输出齿轮啮合，使得液压马达8驱动传动轴605和钻筒4旋转；所述传动轴605为空心轴；取芯杆401的一端从传动轴605中穿入钻筒4内部；所述钻筒4内部的顶盘402连接在取芯杆401的端头；所述取芯杆401的另一个端头连接在基座1上的后支撑座101上。后支撑座101目的在于抵抗钻孔时岩土给钻头(钻筒前端)的反作用力，两侧也可以设置调整螺栓来调节间距。
38.施工时，钻筒4做高速旋转运动，前端的锯齿切割作业面的岩土，两个钻筒4同时进行钻孔。本装置选用体积小，且能够与挖掘机上安装的液压动力系统连接使用的液压马达作为驱动元件，其中钻筒4的转速可以通过液压马达8智能调节，并且钻筒4旋转的方向通过控制液压马达8的旋转方向来调节。
39.所述滑块301通过安装在基座1上表面的水平进给系统驱动；使得掘进过程中，水平进给系统驱动滑块301向前移动，使得双掘进部件单元向前运动。在排渣过程中，水平进给系统驱动滑块301向后移动，取芯杆401上的顶盘402将渣土从钻筒4中顶出。即钻筒4的轴向运动通过进给系统进行控制
40.实施例2：
41.本实施例的主要结构同实施例1，进一步，所述水平进给系统包括链条201、链轮202和液压马达203；所述滑块301的两侧分别设置一个链轮202，其中一个链轮202安装在液压马达203的转轴上、另一个链轮202通过转轴和轴承安装在基座1上的安装座上；所述链条201由链轮202带动运动；所述滑块301的下端固定在链轮202上。
42.实施例3：
43.本实施例的主要结构同实施例1，进一步，所述取芯杆401为中空的钢水管；所述钢水管的一端连接供水系统、在钻筒4内的另一段为出水端。所述取芯杆401与钻筒4同轴；所述顶盘402周围与钻筒4内壁之间有间隙。实施例中，顶盘通过螺纹连接安装于取芯杆前端，直径略小于钻筒内径，既能保证将绝大部分渣土完全顶出，又能避免顶盘在进给方向上与筒体内部发生干摩擦
44.实施例4：
45.本实施例的主要结构同实施例1，进一步，所述联轴系统6还包括铰制孔用螺栓606、密封圈608、轴承座后端盖609、轴承座前端盖6011和法兰盘6012；
46.所述法兰盘6012与钻筒4固定连接，二者同轴；所述传动轴605通过铰制孔用螺栓606连接法兰盘6012；
47.所述轴承座后端盖609和轴承座前端盖6011将轴承604密封在轴承座6010内部，其密封口设置有密封圈608；
48.所述齿轮602固定安装在传动轴605上的台阶轴上。
49.旋转工况中主要产生径向载荷，同时在进给时会伴随部分轴向载荷，因此在传动轴上增加了圆锥滚子轴承，该轴承既能承受钻孔时产生的径向载荷，同时也可以承受钻头进给时产生的部分轴向载荷。传动轴与法兰盘的连接强度是整个旋转传动系统的关键，钻筒在岩土中旋转时产生的扭矩主要由法兰盘上的螺栓承受，故此处选用抗剪能力较好的铰制孔用螺栓连接。
50.实施例5：
51.公开了采用1～5任意一个实施例装置的电力隧道施工方法，其特征在于：
52.将基座1的一端铰接安装于挖掘机的斗杆和铲斗液压缸，通过挖掘机的铲斗操作系统，控制电力隧道施工装置的位置和姿态；
53.将液压马达203和液压马达8连接挖掘机的液压动力系统；通过挖掘机的液压动力操作系统，控制钻筒4的旋转和滑块301的移动；
54.开始挖掘时，通过调整滑块301，使得顶盘402位于靠近钻筒4前端的位置，同时使得钻筒4的前端与掘进作业面接触；通过液压驱动两个液压马达8旋转，使得两个钻筒4同时掘进，并通过水平进给系统驱动滑块301向前移动，使得双掘进部件单元向前运动；
55.当钻筒4内部填满渣土，进行排渣的过程中，先将电力隧道施工装置移动到排渣的位置，再通过水平进给系统驱动滑块301向后移动，使得取芯杆401上的顶盘402将渣土从钻筒4中顶出；
56.重复上述过程，完成电力隧道施工。