[发明专利]一种链锯网割掘进机及其施工方法

权利要求书

1.一种链锯网割掘进机，包括行走装置（1）、出渣装置和切割装置，其特征在于：所述切割装置包括变幅机构（3）、三维运动机构（2）和切割头（4），三维运动机构（2）的一端通过变幅机构（3）与行走装置（1）相连接、另一端连接有切割头（4），切割头（4）与出渣装置相对应；所述三维运动机构（2）包括依次连接的水平运动机构、竖直运动机构和轴向运动机构，切割头（4）设置在轴向运动机构上；竖直运动机构与水平运动机构滑动连接，轴向运动机构与竖直运动机构滑动连接，轴向运动机构推动切割头（4）进行轴向运动；

所述水平运动机构包括水平轨道（5）和后端回转装置（6），水平轨道（5）与变幅机构（3）固定连接，后端回转装置（6）与水平轨道（5）滑动连接；

所述切割头（4）包括前端回转装置（10）、链臂（13）和链条式刀具（14），前端回转装置（10）与三维运动机构（2）相连接，前端回转装置（10）沿Z轴设置且能绕Z轴转动，其中，Z轴方向指隧道轴向。

2.根据权利要求1所述的链锯网割掘进机，其特征在于：所述变幅机构（3）包括平行四边形机构（301）和伸缩油缸（303），平行四边形机构（301）的一端与行走装置（1）铰接、另一端与三维运动机构（2）铰接，伸缩油缸（303）的一端与行走装置（1）铰接、另一端与平行四边形机构（301）铰接，平行四边形机构（301）通过伸缩油缸（303）带动三维运动机构（2）和切割头（4）上下平动。

3.根据权利要求2所述的链锯网割掘进机，其特征在于：所述竖直运动机构包括竖直轨道（7），竖直轨道（7）与后端回转装置（6）固定连接；所述轴向运动机构包括推动油缸（9）和固定座（8），推动油缸（9）的一端与固定座（8）相连接、另一端设有切割头（4），固定座（8）滑动连接在竖直轨道（7）上。

4.根据权利要求1或3所述的链锯网割掘进机，其特征在于：所述前端回转装置（10）上设有链臂驱动装置（11）和链条驱动装置（12），链臂（13）与链臂驱动装置（11）相连接，链条式刀具（14）设置在链臂（13）上且与链条驱动装置（12）相连接。

5.根据权利要求4所述的链锯网割掘进机，其特征在于：所述链条式刀具（14）上设有用于将渣土排出到出渣装置的清渣器；所述链臂（13）上连接有润滑系统和冷却系统。

6.根据权利要求5所述的链锯网割掘进机，其特征在于：所述行走装置（1）包括履带式底盘（101），履带式底盘（101）上设有主控室（102）。

7.一种如权利要求6所述的链锯网割掘进机的施工方法，其特征在于：步骤如下：

S1：链锯网割掘进机通过履带式底盘和变幅机构的驱动使链臂和链条式刀具运动到距离隧道掌子面合适的位置；

S2：链条式刀具在链条驱动装置（12）的作用下，对掌子面先进行隧道外轮廓切割，隧道外轮廓大于隧道设计轮廓，然后对隧道外轮廓内的掌子面进行网格分切；

S3：链条式刀具在开挖过程中将渣土推送至出渣装置，然后利用机械出渣装置将渣土完全取出，并排出隧道；

S4：对开挖好的隧道进行衬砌工作，完成一环隧道施工。

8.根据权利要求7所述的链锯网割掘进机的施工方法，其特征在于：步骤S2包括如下步骤：

S2.1：当开挖矩形断面隧道时：首先通过前端回转装置（10）和链臂驱动装置（11）使链臂和链条式刀具处于水平状态；然后链条式刀具在链条驱动装置（12）的作用下配合链臂驱动装置（11）驱动的链臂，在隧道掌子面上切割出若干条水平缝隙；然后前端回转装置（10）驱动链臂、链条式刀具绕Z轴旋转90°，在隧道掌子面上切割出若干条竖直缝隙，隧道掌子面被切割成矩形网格块；

S2.2：若开挖圆形断面隧道：先将链臂、链条式刀具运动到隧道开挖轮廓的其中一个象限点位置处，然后后端回转装置驱动三维运动机构（2）的竖直运动机构、轴向运动机构及切割头整体回转，切割出一条圆形缝隙；然后按照步骤S2.1的方式，在隧道掌子面上继续切割出若干条水平、竖直缝隙，隧道掌子面被切割成网格块；

S2.3：若开挖马蹄形断面隧道：先将链臂、链条式刀具运动到隧道开挖轮廓的其中一个象限点位置处，然后通过联动控制变幅机构、三维运动机构和切割头的运动，切割出一条拟合马蹄形缝隙；然后按照步骤S2.1的方式，在隧道掌子面上继续切割出若干条水平、竖直缝隙，隧道掌子面被切割成网格块。