[发明专利]一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置及方法

说明书

本发明涉及一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置及方法，针对本发明切割装置来说，包括：一个中心旋转轴；还包括分布于中心旋转轴上的可伸缩的液压器；液压器上设置有铣刀；中心旋转轴连接在用于密封围岩钻孔的密封盖上，液压器由一个控制器控制伸缩，控制器还控制中心旋转轴转动。针对本发明切割方法来说，具体包括如下步骤：S1：在围岩断面上开设钻孔，并朝钻孔内插入上述切割装置，并使用密封盖密封钻孔；S2：操作控制器，控制液压器伸长，使铣刀能够触碰围岩内部，再操作控制器，使中心旋转轴转动，进行围岩内部切割扩孔；S3：重复步骤S2，直至完成围岩内部切割扩孔工序。本发明能够扩挖断面，旋转切割并延长切割半径。

技术领域

本发明涉及一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置。

本发明还涉及上述切割装置的切割方法。

背景技术

随着我国经济的不断发展，人口不断增多，道路交通日益拥堵，当面临已有隧道容量不足需要扩建或既有隧道改建时，往往由于隧道临近结构物的限制，缺乏新建隧道的空间，不得不采用原位改扩建的技术。

而在既有隧道的改扩建时，扩挖断面的时效性是其中的重难点之一，传统方式的原位扩挖大多数为整个断面的支撑或使用工字钢焊接对较小部分挖围岩进行支撑，再进行对扩挖断面的爆破，支撑和出渣等步骤，对于再次支撑会浪费很多人力物力，并且在爆破过程中势必会对围岩整体的结构进行较大的扰动，会导致整体结构产生不稳定性，加大了施工的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，在进行断面开挖时，能够扩挖断面，旋转切割围岩内部，切割时，能延长切割半径，进行扩孔开挖。

本发明的另一个目的是提供一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割方法，其能够使用上述装置，能够扩挖断面，旋转切割围岩内部，切割时，能延长切割半径，进行扩孔开挖。

针对本发明切割装置来说，包括：中心旋转轴；还包括分布于中心旋转轴上的可伸缩的液压器；液压器上设置有铣刀；中心旋转轴连接在用于密封围岩钻孔的密封盖上，液压器由一个控制器控制伸缩，控制器还控制中心旋转轴转动。

液压器可以带动铣刀伸长，铣刀伸长后可由中心旋转轴带动旋转，以切割围岩内部，该装置有效地提高了施工效率，是一种全新自动化的围岩切割装置。

作为本发明切割装置进一步的改进，密封盖上设置有能透气的水蒸气发生器，水蒸气发生器与铣刀位于密封盖的同一侧，密封盖上开孔并外接水蒸气导入器，水蒸气导入器通过导管将水蒸气导入到水蒸气发生器中。

水蒸气发生器可以湿润围岩内部，且气体能够冲击围岩内部，增大围岩缝隙，利于切割。

作为本发明切割装置进一步的改进，密封盖上设置有能透气的保护壳；保护壳与水蒸气发生器位于密封盖的同一侧，保护壳与水蒸气发生器之间放置有破碎剂。

在进行断面扩挖时，利用破碎剂与水蒸气充分接触后形成的膨胀性气体，可以极大地提高围岩的冲击性和破碎性，且在围岩内部，铣刀旋转性切割，能够更有效地使围岩体破碎，让围岩体松散，自动掉落，不仅提高开挖时的安全性和效率性，而且自动化的控制技术也极大地缩减了开挖步骤。

作为本发明切割装置进一步的改进，水蒸气发生器沿中心旋转轴轴向分布，并设置有安装孔与可伸缩的液压器滑动配合，沿水蒸气发生器轴向设置间隔均匀的，用于排气的多个孔洞，水蒸气发生器与中心旋转轴同步转动。

可伸缩液压器可从安装孔中伸出和缩回，孔洞增强气体的冲击强度，有利于气体冲击围岩内部。

作为本发明切割装置进一步的改进，保护壳沿水蒸气发生器轴向分布，并设置有切割孔供铣刀伸出，保护壳与中心旋转轴同步转动。

铣刀可经切割孔伸出，轴向分布的保护壳，可以增大气体流经范围。