专利名称：浅埋暗挖掘进机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应用浅埋暗挖工法施工的土质隧道和城市地铁施工的一种施工机械。
背景技术：
在应用浅埋暗挖工法施工的土质隧道和城市地铁施工中，决定地表下沉的原因主要是开挖、初次支护和二次支护三道工序本身的作业时间和三道工序之间空置时间的长短。目前，由于施工空间较小，没有合适的机械，开挖作业基本上都是由人工完成的，初次喷射混凝土支护也是由人工完成的，而且是在开挖全部完成后才进行初次喷射混凝土作业，一方面延长了开挖和初次支护的作业时间，另一方面延长了开挖、初次喷射混凝土支护和二次模筑混凝土衬砌作业之间的空置时间，没有很好地满足浅埋暗挖工法的“快封闭’’的施工工艺要求，造成了开挖面长时间的裸露和洞顶及地表过度下沉，对地面以上的建筑物和交通安全产生严重危害。同时开挖机械和初次支护机械的不配套使施工速度较低，增加了施工成本，不能满足城市地铁快速发展的需要。
对于地质结构复杂、地面和地下构筑物非常密集的隧道或地铁工程，受到目前浅埋暗挖工法施工容易使地表下沉的局限性，往往花巨资购买盾构掘进机或TBM掘进机，应用盾构掘进机或TBM掘进机的工法进行施工。
发明内容
为了克服目前开挖和初次喷射混凝土支护技术落后所造成的地表过度下沉，施工成本高和施工速度慢的不足，本实用新型提供一种浅埋暗挖掘进机，该浅埋暗挖掘进机不仅能提高开挖和初次喷射混凝土支护的作业速度，而且可以实现开挖和初次喷射混凝土支护作业同步进行，大大地降低了开挖面裸露时间和地表下沉，加快了施工速度，降低了施工成本。
所述的浅埋暗挖掘进机由空心轴2、模板台车8、开挖小车15、支护小车34、小型反铲挖掘机26和胶带输送机1组成。在空心轴2的后端安装有若干个液压支腿5，一方面可以支撑空心轴2，另一方面可以调整空心轴2的位置，空心轴2从二次衬砌的模板台车8中间穿过，可以支撑空心轴2。在模板台车8的液压支腿10撑紧、空心轴2的液压支腿5回收时，伸缩液压缸6可以使空心轴2极其前部的开挖支护装置前进或后退。在模板台车8的液压支腿10回收、空心轴2的液压支腿5撑紧时，伸缩液压缸6可以使模板台车8前进或后退。实现二次模板台车衬砌紧跟初次喷射混凝土支护，及时加强地铁围岩强度，降低地表下沉。空心轴2装有行走轮11，模板台车装有行走轮12。在空心轴2的前端装有齿条21、道轨14和小型挖掘机26，并且连为一体。在空心轴2内部装有向外运土的胶带输送机1。
所述的浅埋暗挖掘进机的钻孔机33由螺旋钻头20、液压马达17、连接轴19、前后移动的小车18和小车行走的导轨24组成。液压马达17和传动轴19安装在小车18上，推进液压缸16一端与开挖小车15连接，一端与钻孔机前后移动的小车18连接，螺旋钻头20安装在传动轴19的前端。在推进液压缸16的作用下，小车18沿导轨24和螺旋钻头20一起向前移动，同时，在液压马达17的驱动下，传动轴19和螺旋钻头20一起转动，实现隧道周边的土体钻挖作业。
所述的浅埋暗挖掘进机的开挖小车15，安装在空心轴2前端的道轨14上，开挖支护小车15上安装有钻孔机33、液压马达23、驱动齿轮22和若干个行走轮13。行走轮13沿道轨14移动，驱动齿轮22与齿条21啮合，液压马达23的输出轴与驱动齿轮22连接，在驱动齿轮22的驱动下，通过驱动齿轮22与齿条21啮合，带动开挖小车15沿道轨14绕空心轴2轴心线转动，实现隧道和地铁施工断面的周边钻旋挖作业。
所述的浅埋暗挖掘进机的初次支护喷射机构由支撑座28、液压缸29、喷枪支撑杆30、喷枪32和滑模31组成。支撑座28安装在支护小车34上连为一体，液压缸29的一端与支座28连接，一端与喷枪支撑杆30连接，喷枪支撑杆30通过支座28的孔中，可以往返移动，喷枪32与支撑杆30连为一体，在喷枪32的喷口处安装有滑模31。在液压缸29不断伸缩的作用下，喷枪32和滑模31、支撑杆30一起前后移动，进行前后喷射混凝土作业，滑模31即可以减少喷射混凝土的回弹，使受喷面较光滑。
所述的浅埋暗挖掘进机的支护小车34，安装在空心轴2前端的道轨14上，支护小车34上安装有喷射混凝土支护机构、液压马达35、驱动齿轮36和若干个行走轮37。行走轮37沿道轨14移动，驱动齿轮36与齿条21啮合，液压马达35的输出轴与驱动齿轮36连接，在驱动齿轮36的驱动下，通过驱动齿轮36与齿条21啮合，带动支护小车34沿道轨14绕空心轴2轴心线转动，实现隧道和地铁施工断面的周边喷射混凝土作业。
所述的浅埋暗挖掘进机的开挖小车15和支护小车34安装在道轨14上，实现开挖和喷射混凝土支护作业短距离的同步进行，即时开挖即时支护，大大地缩短了开挖面的裸露时间，有效地控制了围岩的稳定，使地表的下沉量极小。道轨14和齿条21可以是各种光滑曲线形状，适应不同隧道和地铁轮廓的施工情况。
所述的浅埋暗挖掘进机在周边钻旋掘进作业和喷射混凝土初次支护作业过程中，挖掘机26和把周边钻挖出来的土和中间部分的土装载到胶带输送机1上，运到空心轴2外端卸入矿车中，运至洞外。
本实用新型的有益效果是，即提高了开挖作业的速度，又缩短了开挖作业、初次喷射支护作业工序之间的衔接时间，大大地缩短了开挖面的裸露时间，提前有效地控制了围岩的稳定，大大地减少了沉降。同时又使施工效率和施工成本有明显改善。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的纵剖面构造图。
图2是
图1的1-1剖视图。
图3是
图1的2-2剖视图。
图4是
图1的3-3剖视图。
图中1.胶带输送机，2.空心轴，3.二次衬砌混凝土，4.初次喷射支护的混凝土，5.空心轴尾部的液压支腿，6.液压油缸，7.模板台车的模板，8.模板台车，9.轨枕，10.模板台车的液压支腿，11.空心轴的行走轮，12.模板台车的行走轮，13.开挖小车的行走轮，14.开挖小车和支护小车行走的道轨，15.开挖小车，16.钻孔机的推进油缸，17.液压马达，18.钻孔机前后移动的小车，19.传动轴，20.螺旋钻头，21.齿条，22.开挖小车驱动齿轮，23.液压马达，24.钻孔机前后移动的道轨，25.开挖小车轮子的支撑座，26.小型反铲挖掘机，27.轨道，28.初次喷射支护的支撑座，29.液压油缸，30.喷枪支撑杆，31.滑模，32.喷枪，33.钻孔机，34.支护小车，35.液压马达，36.支护小车驱动齿轮，37.支护小车行走轮。
具体实施方式
启动液压马达17，使钻头20转动，推进油缸16伸长，推动小车18沿道轨24前进，进行钻孔作业，钻到一定位置后，启动液压马达23，通过驱动齿轮22和齿圈21的啮合，使开挖小车15沿道轨14转动，进行钻旋掘进作业，待钻旋掘进到一定位置时，启动液压马达35，通过驱动齿轮36和齿圈21的啮合，使支护小车34沿道轨14移动到与开挖小车15较近的距离，液压缸29伸长，把初次喷射支护机构推进到钻的第一个孔中，开始初次喷射混凝土支护作业，根据喷射速度，调整喷枪32的往返移动速度，使衬砌速度和钻旋掘进速度一致，周边钻旋掘进完成后，伸长推进油缸16使螺旋钻头20进入第二个钻旋掘进位置，待第一个喷射混凝土初次支护作业完成一周后，停止液压马达17、液压马达23和液压马达35的转动，停止推进油缸16和液压缸29的动作并且使其呈浮动状态，启动挖掘机26和胶带输送机1，开挖地铁断面中间的土并把钻旋出来的土运出去，卸入矿车中，把土运完后，停止挖掘机26和胶带输送机1，松动液压支腿5，回收液压缸6使空心轴2和开挖支护小车15一起沿轨道27前移一个掘进距离，这时呈浮动状态的液压缸16和29都处于回缩状态，伸长液压支腿5使其呈撑紧状态。开始进行第二次开挖支护和心轴2的移动循环，待完成了几个这样的作业循环后，松动液压缸10，伸长液压缸6推动模板台车移动到下一个作业位置，开始下一个开挖、支护掘进循环。
权利要求1.一种浅埋暗挖掘进机由空心轴(2)、模板台车(8)、开挖小车(15)、支护小车(34)、小型反铲挖掘机(26)和胶带输送机(1)组成，在空心轴(2)的后端安装有若干个液压支腿(5)，空心轴(2)从模板台车(8)中间穿过，空心轴(2)装有行走轮(11)，模板台车(8)装有行走轮(12)，在空心轴(2)的前端装有齿条(21)、道轨(14)和小型挖掘机(26)，开挖小车(15)上安装有钻孔机(33)、液压马达(23)、驱动齿轮(22)和若干个行走轮(13)，行走轮(13)与道轨(14)接触，驱动齿轮(22)与齿条(21)啮合，液压马达(23)的输出轴与主动齿轮(22)连接，钻孔机(33)由螺旋钻头(20)、推进液压缸(16)、液压马达(17)、连接轴(19)、钻孔机前后移动的小车(18)和小车行走的道轨(24)组成，开挖小车(15)在驱动齿轮(22)的带动下沿道轨(14)行走，支护小车(34)由初次支护喷射机构、液压马达(35)、驱动齿轮(36)和行走轮(37)，在驱动齿轮(36)的带动下支护小车(34)沿道轨(14)行走，初次支护喷射机构由支撑座(28)、液压缸(29)、喷枪支撑杆(30)、喷枪(32)和滑模(31)组成，其特征是空心轴(2)前端安装有与隧道和地铁开挖轮廓曲线相似的道轨(14)和齿条(21)，在道轨(14)上安装有开挖小车(15)和支护小车(34)。
2.根据权利要求1所述的浅埋暗挖掘进机，其特征是开挖小车(15)的主动齿轮(22)与齿条(21)啮合。
3.根据权利要求1所述的浅埋暗挖掘进机，其特征是支护小车(34)的主动齿轮(36)与齿条(21)啮合。
4.根据权利要求1所述的浅埋暗挖掘进机，其特征是钻孔机(33)由螺旋钻头(20)、液压马达(17)、连接轴(19)和螺旋钻头(20)依次相连为一体安装在小车(18)上，推进液压缸(16)一端与小车(18)相连，一端与开挖支护小车(15)相连。
5.根据权利要求1所述的浅埋暗挖掘进机，其特征是初次支护喷射机构由支撑座(28)、液压缸(29)、喷枪支撑杆(30)、喷枪(32)和滑模(31)组成，喷枪支撑杆(30)装在支撑座(28)的通孔中，喷枪支撑杆(30)、喷枪(32)和滑模(31)连为一体。
专利摘要一种浅埋暗挖掘进机在其空心轴的前端安装了与隧道或地铁开挖轮廓相似的道轨和齿条，开挖小车和支护小车在各自驱动齿轮的带动下沿该道轨绕掘进机空心轴转动，实现周边开挖和支护的同步进行，有效地保证了围岩的稳定，使地表没有下沉，保证了地面上的建筑物和交通的安全，也极大地提高了施工速度，降低了施工成本。
文档编号E21D9/00GK2654858SQ20032010306
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月10日 优先权日2003年11月10日
发明者刘元重, 冯夯, 周德祥 申请人:刘元重, 冯夯, 周德祥