張沛

摘要：多年以來在地鐵土建施工領(lǐng)域，地鐵盾構(gòu)區(qū)間凍結(jié)法聯(lián)絡(luò)通道鉆孔施工中由于其空間狹小，鉆孔角度變化多端，傳統(tǒng)的施工工藝為搭設(shè)腳手架作為鉆孔固定支撐后靠和人工作業(yè)平臺，人工安裝輕型錨固鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，本文介紹了一種新型無需固定支撐后靠體系的智能化鉆機(jī)配合新型伺服作業(yè)平臺的新型鉆孔施工工藝，分析其優(yōu)缺點(diǎn)和其推廣前景。

關(guān)鍵字：地鐵;凍結(jié)法聯(lián)絡(luò)通道;無固定支撐體系;智能化鉆機(jī);新工藝

ABSTRACT：For many years in the field of metro civil construction， due to its narrow space， the angle of drilling is changeable in the construction of the connecting passage of Metro Shield with interval freezing method， the traditional construction technology is to set up a scaffold as a fixed back support for drilling and a man-made working platform， and to manually install a light-duty anchoring drill to carry out drilling operations， this paper introduces a new drilling technology， which combines a new type of intelligent drilling rig with a new type of Servo Operation Platform without fixed support backrest system.

Keywords：subway; freezing method connection channel; no fixed support system; intelligent drilling rig; new technology

一、前言

多年以來地鐵聯(lián)絡(luò)通道鉆孔施工從未進(jìn)行過技術(shù)革新及裝備升級，隨著一批農(nóng)民工漸漸老去，中國迎來了用工荒，建筑業(yè)用工成本激增，新生建筑業(yè)農(nóng)民工由于受教育程度提高，已不愿意從事惡劣環(huán)境下大體力勞動(dòng)，智能化機(jī)器裝備代替人已迫在眉睫。

二、國內(nèi)現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)的鉆孔施工要求中，需要使聯(lián)絡(luò)通道的外圍形成眾多的一圈孔，且其中大多數(shù)孔的空間姿態(tài)不同，這要求鉆機(jī)不但要沿聯(lián)絡(luò)通道的外圍弧線移動(dòng)進(jìn)行鉆孔，且需要不斷調(diào)整鉆頭的朝向，然而，現(xiàn)有技術(shù)中，鉆機(jī)的鉆頭部件多以固定方式安裝，并不存在便于位置和角度調(diào)節(jié)的鉆機(jī)，進(jìn)而使得鉆孔施工過程困難，效率低下。

三、一種自行式智能化鉆機(jī)

一種用于在已襯砌圓形隧道內(nèi)實(shí)施鉆孔施工的鉆機(jī)，包括：

機(jī)架;

行走機(jī)構(gòu)，其裝設(shè)于機(jī)架的底部;

俯仰臂，其樞接于所述機(jī)架上并借由第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而實(shí)施俯仰動(dòng)作;

第一滑座，其滑動(dòng)連接至所述俯仰臂上并借由第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而沿所述俯仰臂的長度方向滑動(dòng);第一回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其裝設(shè)于所述第一滑座上;

搖臂，其一端連接至所述第一回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)平面與所述俯仰臂的轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直;第二回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其裝設(shè)于所述搖臂的第二端;

作業(yè)裝置，其包括基礎(chǔ)導(dǎo)向架、與所述基礎(chǔ)導(dǎo)向架滑動(dòng)連接的主體導(dǎo)向架、與所述主體導(dǎo)向架滑動(dòng)連接的第二滑座、裝設(shè)于第二滑座上的鉆頭機(jī)構(gòu);所述基礎(chǔ)導(dǎo)向架樞接于所述第二回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，所述基礎(chǔ)導(dǎo)向架借由第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)而擺動(dòng);所述主體導(dǎo)向架借由第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而沿所述基礎(chǔ)導(dǎo)向架滑動(dòng)，所述第二滑座借由第五驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而沿所述主體導(dǎo)向架滑動(dòng)。

優(yōu)選地，所述第二滑座上設(shè)置有導(dǎo)向柱;其中：

所述作業(yè)裝置上形成有導(dǎo)向套，所述導(dǎo)向套套設(shè)于所述導(dǎo)向柱上，所述導(dǎo)向柱上還套設(shè)有用于對所述導(dǎo)向套施加彈力的彈簧。

優(yōu)選地，所述主體導(dǎo)向架的頭部裝設(shè)有用于夾持管體的夾持機(jī)構(gòu)以用于借由所述鉆頭機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)而使得鉆頭機(jī)構(gòu)與管體分離。

優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述俯仰臂與所述機(jī)架之間的油缸。

優(yōu)選地，所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括裝設(shè)于所述俯仰臂上的油缸、設(shè)置于油缸的活塞桿的端部的鏈輪、繞過所述鏈輪而連接至所述第一滑座的鏈條。

優(yōu)選地，所述作業(yè)裝置還包括基座，所述基座裝設(shè)于所述第二回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，所述基礎(chǔ)導(dǎo)向座樞接于所述基座上;其中：所述第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述基座與所述基礎(chǔ)導(dǎo)向架之間的油缸。

優(yōu)選地，所述第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩端分別連接至所述基礎(chǔ)導(dǎo)向架與所述主體導(dǎo)向架之間的油缸。

優(yōu)選地，所述第五驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括裝設(shè)于所述主體導(dǎo)向架上的油缸、裝設(shè)于所述油缸的活塞桿端部的鏈輪、繞過所述鏈輪而連接至所述第二滑座上的鏈條。

優(yōu)選地，所述基座導(dǎo)向架的內(nèi)部具有筒狀空間，所述油缸裝設(shè)于所述筒狀空間中。

優(yōu)選地，所述主體導(dǎo)向架限定出條狀空間，所述油缸裝設(shè)于所述條狀空間中。

與傳統(tǒng)鉆機(jī)相比，新型智能化鉆機(jī)的有益效果是：

（1）借由俯仰臂、第一滑座、搖臂以及基礎(chǔ)導(dǎo)向架等部件的連接方式和配合使得鉆頭機(jī)構(gòu)能夠鉆出符合施工要求的各種空間姿態(tài)的孔。

（2）基礎(chǔ)導(dǎo)向架相對搖臂滑動(dòng)而能夠在鉆頭機(jī)構(gòu)改變朝向的過程中使得作業(yè)裝置避免與聯(lián)絡(luò)通道的孔壁發(fā)生干涉。

（3）機(jī)架底部撐靴將智能化鉆機(jī)固定在圓形襯砌中，機(jī)架本身作為鉆機(jī)支撐體系，無需人工安裝固定支撐體系進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

四、可移動(dòng)鉆孔伺服平臺

可移動(dòng)鉆孔伺服平臺包括：水平移動(dòng)平臺，輕型軌道及剪叉式自動(dòng)升降平臺。

水平移動(dòng)平臺由輕型H型鋼和可剎車膠輪組成，平臺可在圓形襯砌水平方向移動(dòng)。

輕型軌道由牛腿和24kg輕軌配合形成軌距3米的軌道組供水平移動(dòng)平臺行走。

剪叉式自動(dòng)升降平臺載重550kg，有效提升高度為3米，可提供水平方向0.9米的懸臂踏板，可供2人在圓形襯砌中垂直方向進(jìn)行作業(yè)。

優(yōu)選地可移動(dòng)鉆孔伺服平臺可在圓形襯砌中可覆蓋高空作業(yè)的任意區(qū)域。

五、具體實(shí)施方式

（1）作業(yè)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙通過可移動(dòng)伺服平臺在圓形襯砌中進(jìn)行孔位布設(shè)。

（2）根據(jù)布設(shè)的孔位作業(yè)人員進(jìn)行迎孔的水平角和傾角的定位安裝。

（3）用于在已襯砌圓形隧道內(nèi)實(shí)施鉆孔施工的鉆機(jī)借由行走機(jī)構(gòu)20運(yùn)動(dòng)至聯(lián)絡(luò)通道處，首先利用第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得俯仰臂30從水平狀態(tài)切換至豎直狀態(tài)，然后，借由第二、三、四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整鉆頭機(jī)構(gòu)61的空間姿態(tài)，使得該鉆頭機(jī)構(gòu)61的空間姿態(tài)滿足待需鉆孔的空間姿態(tài)，借由第五驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)鉆頭機(jī)構(gòu)61朝向土體移動(dòng)以實(shí)施鉆孔。在完成鉆孔后，借由鉆頭機(jī)構(gòu)61使冷凍管伸入至孔中，然后，利用夾持機(jī)構(gòu)80夾持冷凍管的末端，通過反轉(zhuǎn)鉆頭機(jī)構(gòu)61而使鉆頭機(jī)構(gòu)61與冷凍管脫離，作業(yè)人員通道移動(dòng)伺服平臺進(jìn)行下一根管安裝，依次循環(huán)。

應(yīng)該說明：鉆頭機(jī)構(gòu)61應(yīng)盡量沿聯(lián)絡(luò)通道的截面的外圍弧線瞬時(shí)針或者逆時(shí)針依次鉆孔。

六、結(jié)語

綜上所述，采用智能化鉆機(jī)無固定支撐體系的鉆孔技術(shù)，可以有效的提高地鐵聯(lián)絡(luò)通道的鉆孔效率，提高施工的安全性，降低風(fēng)險(xiǎn)，解放人力。