适用于隧道超前小导管快速施做的辅助系统及其施工方法与流程

本发明涉及隧道施工支撑系统，具体涉及适用于隧道超前小导管快速施做的辅助系统及其施工方法。

背景技术：

1、隧道施工中，当隧道掘进至完整性和稳定性较差的围岩段时，为抑制围岩变形，确保隧道开挖施工的安全性，需要在隧道一定范围内增设超前注浆小导管来抑制围岩变形，施工过程中通过小导管注浆固结了隧道前方一定范围内破碎的岩体，确保了围岩的完整性，进而减少了隧道拱顶部位围岩的掉块和坍塌。

2、但目前在隧道超前小导管的施工过程中，仍需要依靠人工来完成超前小导管的支护工作，但由于人工操作过程较慢和手工操作误差较高，对于小导管的环向间距、外插角度以及嵌入岩体的深度等诸多参数不能快速合格地完成，致使工期延误，更严重的是导致超前注浆小导管对隧道前方围岩的加固效果不能达到预期目标，给隧道的后续安全施工埋下了极大的安全隐患；倘若遇到地质水文条件复杂、围岩自稳性极差的不良地质体，前述的工作效率和方法无法保证隧道围岩的完整性和稳定性，最终可能导致隧道拱部掉块和塌方等安全事故频发。这种由于超前注浆小导管施做不规范、不到位引起的隧道拱部围岩应力重分布给支护结构带来了极大的安全风险和荷载的不确定性。在不确定的巨大围岩压力作用下结构发生持续大变形而最终被破坏的隧道施工安全事故屡见不鲜，造成了极恶劣的社会影响和巨大经济损失。

3、因此，亟需设计一种适用于隧道超前小导管快速施做的只能辅助系统，来解决上述隧道超前注浆小导管施工质量问题，确保围岩的完整和稳定，实现快速、规范的支撑。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明旨在提供适用于隧道超前小导管快速施做的辅助系统及其施工方法，本系统通过隧道施工平台和钢拱架的设置，能在钻孔的过程中对隧道进行支撑，避免在钻孔过程中发生隧道坍塌和落石的情况；通过移动平台、钻孔平台调节机构和钻孔机构的设置，能够实现自动移动和自动打孔，有效避免了人工操作，即保证了工作效率，又降低了事故率，具有结构设计合理、使用和安装方便、打孔效率高和安全性好的特点。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、适用于隧道超前小导管快速施做的辅助系统，包括

4、隧道施工平台，所述隧道施工平台为履带式结构；

5、钢拱架，所述钢拱架通过液压机构设置在隧道施工平台上，包括若干弧形钢件，相邻两个弧形钢件之间通过若干连接钢段连接；

6、移动平台，所述移动平台通过爬行机构设置在弧形钢件上，沿着弧形钢件的切向方向运动，且在移动平台内设置有远程无线操控系统；

7、钻孔机构，所述钻孔机构通过钻孔平台调节机构设置在移动平台上。

8、优选的，所述的弧形钢件包括若干焊接连接的h型钢，且在h型钢的一侧翼缘板上设置爬行锯齿与爬行机构配合使用；所述液压机构包括若干彼此并联的第一液压缸连接，且第一液压缸的两端分别与隧道施工平台和钢拱架铰接连接。

9、优选的，所述的爬行机构包括

10、连接钢板，所述连接钢板活动设置在弧形钢件上侧，移动平台设置在连接钢板上侧，且在连接钢板两端设置有卡块与设置在弧形钢件的导向卡条配合使用；

11、咬合齿轮，所述咬合齿轮设置在连接钢板内侧的连接轴上，与连接轴同轴转动，且与爬行锯齿啮合；

12、第一传动齿轮，所述第一传动齿轮设置在连接轴上，且与第一传动齿带啮合；

13、第一驱动电机，所述第一驱动电机设置在连接钢板上，且第一驱动电机的驱动轴与主动连接轴固定连接。

14、优选的，所述的钻孔平台调节机构包括

15、安装板，所述安装板通过第二液压缸设置在移动平台上侧，所述钻孔机构设置在安装板上侧；

16、第二液压缸，所述第二液压缸设置在移动平台上侧，且第二液压缸的下端与移动平台连接，上端活塞杆端部与安装板铰接连接，且各个第二液压缸并联连接。

17、优选的，所述的移动平台为空心结构，且在移动平台的内部空腔中缓冲保护机构，所述缓冲保护机构由移动平台的开口部向内侧底部依次包括

18、限位组件，所述限位组件对称设置在移动平台的上端开口部，且与远程无线操控系统配合使用；

19、导向缓冲组件，所述导向缓冲组件对称设置在移动平台的上端开口部内侧，包括缓冲板和第一弹簧，所述缓冲板为弧形弹片，第一弹簧设置在移动平台的空腔内壁上，且与缓冲板连接；

20、u形安装件，所述u形安装件通过滚珠和第二弹簧设置在移动平台的空腔底部，且在u形安装件的底部设置有空槽与设置在移动平台的空腔底壁上的触通块配合使用。

21、优选的，所述的限位组件设置在移动平台上的活动槽内，包括

22、限位块，所述限位块通过连杆设置在移动平台内侧，与设置在移动平台上的让位槽配合使用，且限位块的外侧面为与远程无线操控系统配合使用的弧面结构，限位块的下端面为水平面；

23、连杆，所述连杆通过第三弹簧设置在移动平台上的活动槽内，且在连杆上设置有挡环与第三弹簧配合使用；

24、拉块，所述拉块一体成形的设置在连杆的外侧端。

25、优选的，所述的钻孔机构包括

26、钻孔器，所述钻孔器通过钻孔器调节组件安装在安装板上，包括钻孔器外壳，以及设置在钻孔器外壳内部的第二电机、传动杆和钻杆，所述传动杆设置在第二电机的传动端，且在传动杆上设置有第二传动齿轮与第三传动齿带啮合，所述钻杆设置在传动杆的外端部；

27、钻孔器调节组件，所述钻孔器调节组件设置在安装板上，用于与第二电机配合使用。

28、优选的，所述的钻孔器调节组件包括

29、螺纹调节杆，所述螺纹调节杆通过轴承对称设置在安装板上，与设置在钻孔器外壳下端的螺接座配合使用，且在螺纹调节杆的端部设置有第三传动齿轮，在两个第三传动齿轮之间设置有第二传动齿带与第三传动齿轮啮合；

30、第二传动杆，所述第二传动杆设置在对称设置的两个螺纹调节杆之间，且在第二传动杆上设置有第四传动齿轮和第五传动齿轮，第四传动齿轮与第三传动齿带的另一端啮合，第五传动齿轮与第二传动齿带啮合，且所述的第二传动杆为棱柱结构，第四传动齿轮滑动设置在第二传动杆上，且与设置在钻孔器外壳底部的推板配合使用。

31、优选的，所述的传动杆外端部设置有钻杆安装组件，所述钻杆安装组件包括

32、梯形螺母，所述梯形螺母为梯形结构，且与传动杆螺接连接；

33、弧形压环，所述弧形压环为与梯形螺母配合使用的梯形压环，通过第四弹簧对称设置在梯形螺母内侧，且在弧形压环内侧设置有导向杆，所述导向杆上滑动设置有紧压锁块，所述紧压锁块与设置在传动杆端部的顶柱配合使用，且在紧压锁块内侧设置有弧形限位凸起与设置在钻杆尾部的限位环槽配合使用。

34、优选的，所述的紧压锁块的外侧还设置有滑环，所述滑环与导向杆配合使用。

35、本发明的有益效果是：本发明公开了适用于隧道超前小导管快速施做的辅助系统及其施工方法，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：

36、本发明设计了适用于隧道超前小导管快速施做的辅助系统及其施工方法，该系统包括隧道施工平台、钢拱架、液压机构、移动平台、钻孔平台调节机构和钻孔机构，在使用时：

37、1.通过隧道施工平台和钢拱架的设置，能在钻孔的过程中对隧道进行支撑，避免在钻孔过程中发生隧道坍塌和落石的情况，降低了风险作业的概率；同时通过液压机构的设置，能够在使用时通过第一液压缸的活塞杆伸长来调节钢拱架的高度，以使其满足不同隧道截面和高度的施工要求；

38、2.通过爬行机构的设置，能在使用时调整移动平台沿着弧形钢件的切向方向运动，以实现隧道断面不同位置的打孔作业，保证了本结构在使用时的多元性；同时通过钻孔平台调节机构的设置，能够调节安装板的倾斜度，进而使得钻孔机构可以在隧道进行不同倾斜角度的钻孔操作，满足多元化打孔要求；

39、3.通过在移动平台内设置用于保护远程无线操控系统的缓冲保护机构，在使用时能够对远程无线操控系统进行保护，以防止钻孔和移动过程中的外部震动对远程无线操控系统的损坏，保证了远程无线操控系统的安全使用；

40、4.通过钻孔机构的设置，在使用时能够在利用钻杆65钻孔的同时，带动钻孔器沿着安装板的长度方向运动，保证在钻孔过程中钻杆可以不断进深，保证了钻孔过程中的便捷性和保证了钻深精度；

41、5.通过钻杆安装组件的设置，能够在使用时方便更换和安装钻杆，提高了安装效率，具有结构设计合理、使用和安装方便、打孔效率高和安全性好的优点。