一种基于板式短锚组合结构快速修补隧道衬砌裂损的多钻头钻孔设备的制作方法

本发明涉及隧道衬砌修补领域，具体涉及一种基于板式短锚组合结构快速修补隧道衬砌裂损的多钻头钻孔设备。

背景技术：

随着运营时间的逐渐增长，受围岩条件变化、气候变化、管理不到位等各种原因的影响，既有隧道衬砌结构难免会产生裂损。因此对于既有隧道衬砌产生裂损，降低隧道的安全性和稳定性，危及人员和列车安全的情况，对衬砌进行及时而快速的修补尤为重要。现有修补方案中采用钢板加短锚组合结构对衬砌裂损进行修补能够有效提高衬砌结构的承载能力。但是由于既有隧道的运营要求，修补工作往往只能在铁路运营天窗时间进行，这就要求钢板加短锚组合结构的施作能够快速而便捷，在组合结构的施作过程中需要按照一定排列布置方式在衬砌内表面钻若干个锚固孔，以便于后续施作短锚。目前尚无能够有效提高组合结构钻孔速度与便捷性的相关设备。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于板式短锚组合结构快速修补隧道衬砌裂损的多钻头钻孔设备，具体技术方案如下：

一种基于板式短锚组合结构快速修补隧道衬砌裂损的多钻头钻孔设备，包括钻机模组以及设置在钻机模组内的多组钻机模块，所述钻机模组与钻机模块之间设有连接铰链，所述钻机模块的外侧设有钻机，所述钻机的输出端穿过钻机模块并设置在钻机模块内侧，相邻的钻机模块之间亦设有所述连接铰链。

本发明中施工人员根据修补衬砌的组合结构形式制定短锚的布置形式，然后通过连接铰链逐一将修补模块和钻机模块组合安装，并且连接铰链使修补模块和钻机模块可以调整连接角度，以便适用于各种曲率的隧道衬砌。修补模块和钻机模块安装完成后，将钻机模块的一侧置于隧道衬砌裂损处并与设计位置相匹配，启动钻机进行锚杆钻孔并对隧道衬砌裂损处进行修补。

作为优选，连接铰链包括套筒、设置在套筒内并与套筒活动连接的插杆，设置在套筒外侧的第一连接杆以及设置在插杆外侧的第二连接杆，套筒上设有轴向滑槽以及穿过轴向滑槽的周向滑槽。

本发明中插杆插入套筒，第二连接杆沿着轴向滑槽滑动到达周向滑槽处，通过第二连接杆在周向滑槽中滑动，以实现修补模块和钻机模块的可单独拆卸安装以及连接角度的调节。

作为优选，周向滑槽的宽度大于第二连接杆的宽度。

作为优选，轴向滑槽与周向滑槽垂直设置。

作为优选，钻机模块沿隧道均匀布置。

作为优选，钻机模块的布置方式为井字形或梅花形。

作为优选，钻机与钻机模块垂直设置。

作为优选，钻机模组上设有作业车连接杆。

本发明具有以下有益效果：

本发明中钻机模块和钻机模块可单独拆卸安装以及可以调整连接角度，能够满足各种曲率的隧道衬砌结构，可以调整钻机模块的布置方式，匹配各种组合结构短锚布置形式，适用性高。并且通过钻机同时钻孔实现了多个锚孔同时精准定位的钻孔工作，避免了每个短锚孔单独钻孔、定位和锚固等施作的繁琐流程，可有效节省工作量与时间。

同时本发明通过调整钻机模块的布置及连接铰链，实现了不同隧道断面大小、不同弧度半径衬砌部位的多锚孔钻孔间距和布置方式的调整以及精准定位、一次性成孔的钻孔工作，避免了一块组合板中每个锚孔单独钻孔、定位不准和锚固不易等施作的繁琐流程，可提高机械化程度和作业效率，满足既有铁路隧道的“天窗”时间内施作及减小公路隧道交通管制时间的要求，达到隧道裂损衬砌修补工作的高效性、可操作性和安全性。

附图说明

图1为本发明工作状态下的结构示意图；

图2为本发明短锚呈井字形布置的结构示意图；

图3为本发明短锚呈梅花形布置的结构示意图；

图4为图1中a处的局部放大图；

图5为本发明中连接铰链的结构示意图。

图中：1-钻机模组；2-钻机模块；3-连接铰链；4-钻机；121-套筒；5-插杆；41-第一连接杆；51-第二连接杆；6-轴向滑槽；7-周向滑槽；8-作业车连接杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

参见图1到图5，本发明包括钻机模组1以及设置在钻机模组1内的若干组钻机模块2。钻机模组1上设有作业车连接杆8，通过作业车连接杆8将钻机模组1连接至隧道作业车上以便于现场施作。钻机模组1与钻机模块2之间设有连接铰链3，相邻的钻机模块2之间亦设有连接铰链3。连接铰链3包括套筒121以及设置在套筒121内并与套筒121活动连接的插杆5，插杆5可沿着套筒121滑动以及转动。套筒121的外侧设有用于固定连接的第一连接杆41，插杆5外侧设有第二连接杆51。套筒121上设有轴向滑槽6以及穿过轴向滑槽6的周向滑槽7，轴向滑槽6与周向滑槽7垂直设置，周向滑槽7的宽度大于第二连接杆51的宽度。

进一步参见图5，当插杆5插入套筒121时，第二连接杆51随着插杆5沿着轴向滑槽6滑动到达周向滑槽7处，通过第二连接杆51在周向滑槽7中滑动，以实现钻机模块2的单独拆卸安装以及连接角度的调节。本发明中施工人员根据修补衬砌的组合结构形式制定短锚的布置形式，匹配各种组合结构短锚布置形式，适用性高。然后通过连接铰链3逐一将钻机模组1和钻机模块2组合安装，并且连接铰链3使钻机模组1和钻机模块2可单独拆卸安装以及可以调整连接角度，能够满足各种曲率的隧道衬砌结构。

进一步参见图3和图4，钻机模块2沿隧道环向方向以及轴向方向均匀布置，并且钻机模块2的布置方式为井字形或梅花形。钻机模块2的另一侧设有钻机4，钻机4与钻机模块2垂直设置。钻机4的输出端穿过钻机模块2并设置在钻机模块2内侧。施工人员将钻机模组1和钻机模块2安装完成后，将钻机模块2设有钻机4输出端的一侧置于隧道衬砌裂损处并与设计位置相匹配，启动钻机4进行锚杆钻孔并对隧道衬砌裂损处进行修补。本发明实现了多个锚孔同时精准定位的钻孔工作，避免了每个锚孔单独钻孔、定位和锚固等施作的繁琐流程，有效的节省了工作量与时间，满足了既有隧道的“天窗”时间内施作的要求，提高隧道衬砌修补工作的高效性、可操作性和安全性。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于板式短锚组合结构快速修补隧道衬砌裂损的多钻头钻孔设备，属于隧道衬砌修补领域。包括钻机模组以及设置在钻机模组内的多组钻机模块，钻机模组与钻机模块之间设有连接铰链，钻机模块的外侧设有钻机，钻机的输出端穿过钻机模块并设置在钻机模块内侧，相邻的钻机模块之间亦设有连接铰链，本发明通过调整钻机模块的布置及连接铰链，实现了不同隧道断面大小、不同弧度半径衬砌部位的多锚孔钻孔间距和布置方式的调整以及精准定位、一次性成孔的钻孔工作，可提高机械化程度和作业效率，满足既有铁路隧道的“天窗”时间内施作及减小公路隧道交通管制时间的要求，达到隧道裂损衬砌修补工作的高效性、可操作性和安全性。

技术研发人员：龚伦;章慧健;仇文革;王立川;胡辉;郑余朝
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2019.07.29
技术公布日：2019.10.18