一种填充隧道预切槽的喷浆设备的制作方法

本发明涉及工程机械领域，特别是涉及一种混凝土喷射设备。

背景技术：

隧道工程开挖之前，为了保证开挖面的稳定和安全需要进行预支护预加固。有一种预支护的方式为，预先将隧道的拱形外轮廓开挖出来，形成一个拱形槽，然后在槽中灌注混凝土，混凝土达到强度后形成类似拱形的预支护结构。在预支护结构的保护下，再进行隧道的开挖工作。

现有的混凝土灌注设备，一般为混凝土灌注台车，灌注台车上安装有臂架，调整臂架将混凝土出口对准预切槽，混凝土再灌注到预切槽中。

但是，使用混凝土台车进行灌注，在槽体的进深较深部位，混凝土流速变低灌注困难，容易形成空腔。而且，由于灌注压力小在槽的角落等处无法完全灌注到。这样成型的混凝土板体出现空腔，角落部位空缺，整体结构强度低，整个预支护结构的安全性降低，易发生安全事故。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的灌注台车灌注的预切槽混凝土板体出现空腔、角落部位空缺的问题。

针对上述技术问题，本发明提出了一种填充隧道预切槽的喷浆设备，其包括：设置有拱形的轨道的支架，注浆装置，其包括沿着轨道行走的底座以及与底座相对固定且向垂直于轨道方向伸出的喷头。

底座上设置有拱形的轨道，该轨道的形状与预切槽的形状相同。注浆装置固定在底座上，当底座沿着支架的拱形的轨道运动时，注浆装置也随之运动。在预切槽的跨度较大的情况下，注浆装置末尾的喷头能随着注浆装置运动将混凝土喷出，混凝土可以喷射到预切槽的各个部位。混凝土喷射时，也具有一定的压力， 可以将角落部位喷射满。在移动的过程中喷射，不会因为混凝土流速变低而导致有些部位喷射不到。这样可以保证喷射的充实和紧密，也可以将预切槽的角落等部位喷满。

在一个具体的实施例中，还包括销轮安装架，其设置有与轨道的形状相同的销轮，所述销轮所在的平面与所述轨道所在的平面平行，底座设置有与销轮相啮合的且转轴垂直于所述销轮所在平面的齿轮以及驱动齿轮转动的第一驱动机构。驱动机构可以驱动齿轮相对销轮的运动，从而带动底座运动。第一驱动机构为底座的运动提供动力。且第一驱动机构可以通过线控或遥控等方式进行控制，可保证控制的高效和有序，提高生产的效率。

在一个具体的实施例中，喷浆设备还包括从底座延伸出的横臂，喷头与横臂转动连接。横臂的设置，增加喷头深入槽体的进深，可深入到槽体的内部进行喷射，也同样可在预切槽的槽口部位喷射，大大提高了喷射混凝土的喷射范围，提高喷射的质量。

在一个具体的实施例中，注浆装置还包括用于驱动喷头相对于横臂摆动的第二驱动机构。喷头相对于横臂摆动，当需要将混凝土喷射到槽体的边缘和角落时，通过第二驱动机构调整喷头的喷射方向，可保证槽体的隐蔽部位被充分的喷满，提高喷射的效率，保证成型后的预支护结构的整体稳定性。

在一个具体的实施例中，注浆装置设置有分别与喷头和横臂相铰接的铰接座，喷头和横臂分别相对于铰接座转动的转轴相互垂直，第二驱动机构包括两端分别铰接于喷头和铰接座且伸缩方向垂直于喷头在铰接座上的转轴的第一液压缸，两端分别铰接于所述横臂和所述铰接座且伸缩方向垂直于所述横臂在所述铰接座上的转轴的第二液压缸。喷头和横臂通过铰接座连接，在保证喷头与横臂的牢固连接的同时也能在铰接的方向可以自由运动。第一液压缸和第二液压缸分别在相互垂直的两个方向驱动喷头的运动，保证喷头在各个方向都可以喷射浆液。这样既保证了喷头的牢固与横臂的牢固连接，又可控制其在各个方向的运动，扩大喷射的范围，能提高整体的生产效率，保证生产过程的稳定性。

在一个具体的实施例中，横臂为两端之间的距离能够改变的伸缩机构。横臂的长度伸长，能在槽体进深较深的地方喷射混凝土；横臂的长度缩短，能在预切槽的槽口等距离较近的位置喷射混凝土。这样，能保证混凝土能在预切槽中的各个深度位置高效地喷射混凝土。同时，随着隧道挖掘工程的进行，可通过伸长横 臂的长度调节喷射的距离，不需移动支架即可实现更大范围的喷浆，大大的提高了工作的效率，降低了生产的成本。

在一个具体的实施例中，横臂包括多根依次套接在一起的套管以及驱动相邻两根套管滑动的第三驱动机构。通过套管的相对滑动，可以控制横臂的长度的伸长和缩短。驱动机构的设置，机器驱动横臂伸缩，可以减少人工的操作，提搞生产的效率。

在一个具体的实施例中，横臂铰接于底座，注浆装置还包括两端分别与横臂和底座相连接且伸缩方向垂直于横臂在底座上的转轴的第三液压缸。第三液压缸设置在横臂与底座之间，通过控制液压缸的伸缩可以调整横臂与底座之间的距离。横臂的一端铰接在底座，另一端为为固定端。通过第三液压缸可调整横臂另一端与底座之间的距离，使横臂能绕铰接座运动，且横臂的运动方向始终与轨道的切线方向垂直。通过横臂的运动，可以调整喷头在竖直方向的喷射，能在预切槽的较高点和较低点喷射，也可适应不同高度的预切槽的喷射。这样可扩大喷射范围，提高喷射的质量。

在一个具体的实施例中，所述横臂在轨道的径向方向相对于底座摆动。保证横臂的运动方向和轨迹可以更好的控制和调整横臂的运行方向，保证喷射的生产效率。

在一个具体的实施例中，横臂在铰接座上的转轴与横臂在底座上的转轴平行。横臂与喷头都能作垂直于轨道切线方向的运动，横臂作大幅度的运动，而喷头作小幅度的运动，能使喷射混凝土的方向控制更加精确，喷射效率更高。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1显示了本实施例中的填充隧道预切槽的喷浆设备的主视示意图；

图2显示了图1中的喷浆设备的俯视示意图；

图3显示了图1中的喷浆设备的工作状态的示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，填充隧道预切槽的喷浆设备1包括支架2以及安装在支架2上的注浆装置3。支架2上设置有拱形的轨道22。轨道22的形状与预先被切割出的且为拱形的预切槽101的形状相匹配。该拱形通常为圆拱。预切槽101可以是由隧道预切槽机切割地层100形成的。注浆装置3能沿拱形的轨道22行走，注浆装置3上设置有向前延伸的喷头32。喷头32的延伸方向垂直于轨道22。将喷头32插入到预切槽101中后，并使注浆装置3沿轨道22行走时，喷头32可以一边向拱形的预切槽101中喷入水泥浆，一边使喷头32沿预切槽101的延伸方向移动，以此来均匀地将预切槽101填充满水泥浆。

支架2包括两个轨道安装架21和两个轨道22。轨道安装架21可以设置成与轨道22的形状相配的拱形结构。两个轨道安装架21相互平行设置，且对应对齐。两条轨道22分别设置在两个轨道安装架21上。两条轨道22分别设置在两个轨道安装架21相互靠近的一侧上。

注浆装置3包括底座31以及从底座31伸出的喷头32。底座31设置在两条轨道22之间。底座31包括本体以及设置在本体上的两个导向轮组33。两个导向轮组33分别设置在本体相对的两侧。导向轮组33包括转轴与该本体相对固定的第一导向轮24和第二导向轮25。第一导向轮24和第二导向轮25的转轴相互平行，且垂直于轨道22所在平面。第一导向轮24和第二导向轮25从轨道22的两侧夹持轨道22，并能沿轨道22的延伸方向滚动。两个导向轮组33分别夹持两根轨道22。这样，底座31被限定在两条轨道22之间，并仅能沿轨道22运动。优选地，轨道22设置成板状结构，且轨道22的横截面与第一导向轮24的转轴平行。这样，底座31行走更平稳，同时底座31能安装得更稳固。喷头32为管状结构。喷头32向垂直于轨道22所在平面的方向延伸。喷头32的末端通常用于连接水泥浆供给装置(未示出)。水泥浆供给装置例如是混凝土输送泵。向喷头32的末端注入水泥浆，水泥浆能从喷头32的前端喷出。

优选地，支架2还包括销轮4。销轮4为拱形。销轮4的形状与轨道22的形状相匹配。销轮4设置在两个轨道安装架21之间。销轮4相对于轨道安装架21固定设置。销轮4所在平面与轨道22所在平面相互平行。销轮4与轨道22对应对齐。注浆装置3还包括设置在底座31上的行走驱动机构10。行走驱动机构10与销轮4相配合以驱动注浆装置3沿轨道22自动行走。行走驱动机构10包括与 销轮4啮合的齿轮11以及驱动齿轮11旋转的第一驱动机构12。齿轮11的转轴垂直于销轮4所在平面。该第一驱动机构12可以是电机。当电机驱动齿轮11转动时，齿轮11带动底座31沿轨道22行走。更优选地，支架2还包括设置在两个轨道安装架21之间的销轮安装架23。销轮安装架23呈拱形。销轮安装架23的拱形的外弧面的轮廓小于轨道安装架21的外弧面的轮廓。销轮安装架23的两端分别与两个轨道安装架21相抵接。销轮4设置在销轮安装架23上，并沿销轮安装架23的外弧面延伸。这样的好处在于，销轮安装架23对销轮4形成可靠的支撑以使得销轮4更稳固、可靠，同时，销轮安装架23还加强了支架2的结构强度。另外，由于销轮安装架23的拱形轮廓小于轨道安装架21的拱形轮廓，这样就在支架2内形成了一条部分容纳注浆装置3的条槽，支架2对注浆装置3形成保护，注浆装置3沿该条槽在支架2上行走更稳固、更安全。

优选地，如图2所示，注浆装置3还包括从底座31伸出的横臂9。横臂9的顶端与喷头32转动连接。横臂9与喷头32可以是铰接。横臂9优选铰接于喷头32的末端。这样喷头32就可以在预切槽内摆动，在进行喷浆作业时，摆动喷头32使喷射出的混凝土喷射范围更广，避免喷射死角，同时在喷头32摆动的同时促进预切槽内部空气的流动，使的喷射混凝土更加顺畅。例如，当需要喷射预切槽跨度两边的角落部位时，将喷头32移动到角落附近进行多次的喷射就可以将角落部位填实，能保证喷射的质量。更优选地，注浆装置3还包括第二驱动机构。第二驱动机构用于驱动喷头32相对于横臂9摆动。第二驱动机构包括一端铰接于喷头32，另一端与横臂9相对固定的第一液压缸6。第一液压缸6的伸缩可以带动喷头32摆动。由此实现喷头32摆动的机械控制。

优选地，注浆装置3还包括铰接座5。横臂9通过铰接座5与喷头32相铰接。铰接座5相对的两侧分别与横臂9和喷头32铰接。横臂9和喷头32分别相对于铰接座5转动的转轴相互垂直。在本实施例中，铰接座5包括基板51以及均垂直于基板51的第一铰接板52和第二铰接板53。第一铰接板52与第二铰接板53垂直设置。第一铰接板52枢接于横臂9的顶端的铰接座5。第二铰接板53枢接于喷头32的末端上的铰接座5。由此，喷头32可相对于横臂9向各个方向摆动，喷头32可以实现无死角喷射。第一液压缸6的一端铰接于铰接座5的基板51，第一液压缸6的另一端铰接于喷头32。第二驱动机构还包括第二液压缸7。第二液压缸7的一端铰接于基板51，另一端铰接于横臂9。第一液压缸6的伸缩方向 与喷头32在所述铰接座5上的转轴相互垂直。第二液压缸7的伸缩方向与横臂9在铰接座5上的转轴相互垂直。分别控制第一液压缸6和第二液压缸7的伸缩量即可调整喷头32的摆动方向，使得喷头32的摆动实现机械控制。更优选地，喷头32在铰接座5上的转轴的两端向销轮4的径向延伸。这样，第二液压缸7伸缩时喷头32在预切槽内进行径向方向的摆动，第一液压缸6伸缩时喷头32在预切槽101内进行切向方向的摆动，更方便操作人员对喷头32的方向进行调整。

优选地，横臂9设置在底座31背离支座的一侧。横臂9背离喷头32的一端铰接于底座31。横臂9设置有喷头32的一端的摆动方向为轨道22的径向方向。摆动横臂9可以调节喷头32的前端的高度，以使得喷头32能插入到不同半径的预切槽101内。另外，在横臂9摆动后调整第二液压缸7，使得喷头32平行于预切槽101的轴线，这样方便喷头32插入到预切槽101内。

优选地，注浆装置3还包括第三液压缸8。第三液压缸8设置在底座31和横臂9之间。第三液压缸8的两端分别铰接于横臂9和底座31。第三液压缸8用于驱动横臂9相对于底座31摆动。这样来实现横臂9摆动的机械化控制。更优选地，横臂9铰接在底座31的一端，第三液压缸8铰接于底座31的另一端，这样第三液压缸8受力更合理。

优选地，如图3所示，横臂9包括多根套管91。多根套管91的管径依次缩小，并依次套装在一起。相邻的两根套管91可以相对滑动。套管91滑出时，横臂9的长度增长；套管91滑入时，横臂9的长度缩短。在相邻的两根套管91之间还设置有第三驱动机构。第三驱动机构可驱动相邻两根套管91的伸缩。第三驱动机构可以设置在套管91内的且两端分别连接相邻两根套管91的液压缸。第三驱动机构也可以是有多根套管91组合而成的液压缸。当横臂9伸长，喷头32可更加深入到预切槽101中，对预切槽101内进深较深的位置进行喷射。可保证预切槽101内的部分充分填满，保证预切槽101内的喷射密度。当横臂9缩短，喷头32可对预切槽的槽口部分进行喷射。同时，随着隧道挖掘工程的进行，可通过伸长横臂9的长度调节喷射的距离，不需移动支架2即可实现更大距离的喷浆，大大的提高了工作的效率，降低了生产的成本。同时，横臂9的伸缩，使混凝土能够在预切槽101的各个深度位置进行喷射。保证喷射的质量和效果，提高工作效率。

优选地，第二驱动机构和第三驱动机构还可以通过线控、遥控或者操作杆的 液控方式进行控制，技术人员可通过实际情况进行选择。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。