微波破巖輔助裝置及復合式懸臂掘進機的制作方法

本發明涉及一種掘進機械，尤其涉及一種微波破巖輔助裝置及復合式懸臂掘進機。

背景技術：

隧道建設中，為了減少隧道開挖產生的振動和噪音環境的影響，以及為了避免由于爆破帶來的一系列安全問題，并考慮到施工成本，近年來對由爆破轉變為懸臂掘進機的機械開挖施工技術的需求在不斷增加。但是用懸臂掘進機開挖100mpa以上硬巖時存在技術難題，一般情況下，在全風化的各種巖石、強風化的較硬巖和弱風化的較軟巖中，巖石強度在60mpa以內，懸臂式掘進機掘進容易，機具損耗也較小，適合施工。但是巖石強度超過60mpa時，常規的截割方法已經不適用，通常采用沖擊和振動截割的破巖方法，但是這些方法對懸臂掘進機截割頭上的截齒磨損巨大，導致機械利用率低，也會要求更高的機器功率。特別是用懸臂掘進機開挖100mpa以上的硬巖時，由于巨大的截齒磨損，導致懸臂掘進機的掘進性能降低和施工不連續。雖然近幾年來tbm(tunnelboringmachine)掘進機在硬質巖隧道中得到了一定的應用，但是其在隧道中不靈活，開挖成型的斷面只能是圓形，不能用于任何形狀斷面的隧道，而且一次投入成本高，不經濟。與tbm相比懸臂掘進機小巧，在隧道中具有較大的靈活性，能夠成型任何形狀的斷面，且一次投入成本低。

傳統的懸臂掘進機施工方法已經不在適用于100mpa以上的硬巖隧道，因此尋求一種新的懸臂掘進機施工方法實現100mpa以上的硬巖隧道連續施工一直是機械方法施工硬質巖隧道的目標。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種可有效解決基于100mpa以上硬巖隧道掘進機施工困難問題的微波破巖輔助裝置，及將微波技術與懸臂掘進機掘進技術結合的復合式懸臂掘進機。

本發明提供一種微波破巖輔助裝置，用于硬質巖隧道，包括安裝架，所述安裝架具有兩個位于同一側且上、下間隔設置的孔，與上位置孔鉸接有伸縮油缸，與下位置孔鉸接有擺動油缸，所述擺動油缸的另一側與所述伸縮油缸的缸部鉸接，所述伸縮油缸的活塞桿上設有一鉸接耳，在所述鉸接耳遠離缸部的位置處設有一微波組件。

優選的，所述微波組件包括具有收容空間的盒體和蓋設于盒體遠離鉸接耳一側的蓋子，在所述收容空間內依次設置的微波發生模塊、波導結構、波導和微波天線。

優選的，還包括設于所述安裝架下方可帶動安裝架及伸縮油缸、擺動油缸水平旋轉的旋轉油缸和設置于所述旋轉油缸下方的底座。

本發明天還提供一種復合式懸臂掘進機，包括掘進機本體、設于所述掘進機本體上方且向外延伸的截割臂及設于所述截割臂末端的截割頭，所述截割臂上方設有微波破巖輔助裝置。

優選的，所述微波破巖輔助裝置的底座與所述截割臂連接，所述微波破巖輔助裝置的延伸方向與截割臂的延伸方向相同。

優選的，所述微波破巖輔助裝置固定在截割臂遠離截割頭設置，所述微波組件臨近所述截割頭設置。

與相關技術相比，本發明提供的微波破巖輔助裝置通過微波快速加熱巖石，顯著降低其點荷載強度、單軸抗壓強度和抗拉強度等力學特性。本發明還提供一種復合式懸臂掘進機，將微波技術與懸臂掘進機掘進技術結合，通過微波技術解決懸臂掘進機截割頭上截齒易磨損的問題，充分發揮懸臂掘進機破巖的優勢，從而提高巖石截割的效率和降低巖石截割的成本。將微波破巖輔助裝置合理的設置在懸臂掘進機的截割頭上方，使截割頭在截割巖石時能夠發出微波能，提高截割頭的性能和工作效率。

附圖說明

圖1為本發明提供的微波破巖輔助裝置的結構示意圖；

圖2為圖1中的微波組件的結構示意圖；

圖3為本發明提供的復合式懸臂掘進機的結構示意圖；

圖4為本發明提供的復合式懸臂掘進機全斷面施工工藝圖；

圖5為本發明提供的復合式懸臂掘進機臺階法施工工藝圖。

具體實施方式

以下將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對結構起限定作用。

如圖1所示，所述微波破巖輔助裝置包括底座7、安裝架6、旋轉油缸5、擺動油缸4、伸縮油缸3、鉸接耳2和微波組件1。

所述安裝架6具有兩個位于同一側且上、下間隔設置的孔，與上位置孔鉸接所述伸縮油缸3，與下位置孔鉸接所述擺動油缸4。所述擺動油缸4的另一側與所述伸縮油缸3的缸部鉸接，所述擺動油缸4沿鉸接孔帶動所述伸縮油缸3上、下擺動旋轉。

所述旋轉油缸5的底部固定在底座7上，上部動力輸出軸與安裝架6連接。所述安裝架6在動力輸出軸的帶動下左右擺動，帶動伸縮油缸3、擺動油缸4一同水平旋轉。

所述伸縮油缸3的活塞桿上設有所述鉸接耳2，在所述鉸接耳2遠離缸部的位置處設有所述微波組件1。所述微波組件1在活塞桿的帶動下伸長或回縮。

如圖2所示，所述微波組件1包括具有收容空間的盒體和蓋設于盒體遠離鉸接耳一側的蓋子105，在所述收容空間內依次設置的微波發生模塊101、波導結構102、波導103和微波天線104。

如圖3所示，本發明還提供一種復合式懸臂掘進機，包括掘進機本體8、設于所述掘進機本體8上方且向外延伸的截割臂及設于所述截割臂末端的截割頭，所述截割臂上方設有所述的微波破巖輔助裝置。

所述微波破巖輔助裝置1的底座7與所述截割臂連接，且位于截割臂上遠離截割頭設置，所述微波組件1臨近所述截割頭設置。所述微波破巖輔助裝置的延伸方向與截割臂的延伸方向相同。

在使用復合式懸臂掘進機時，先停止截割頭的運動，啟動伸縮油缸3將微波組件1送到掌子面前方一定距離，打開蓋合105，然后啟動微波組件1并用微波照射掌子面，控制截割臂和擺動油缸4可使微波組件發出的微波上、下運動照射掌子面，控制旋轉油缸5可使微波組件1發出的微波左右運動照射掌子面，然后關閉微波組件1，伸縮油缸的活塞桿收回至初始位置，啟動截割頭即可。

請參閱圖4為本發明提供的復合式懸臂掘進機全斷面施工工藝圖，先開挖第1部分，開挖前先打開微波發生模塊101，照射巖體待巖體出現裂縫后，啟動復合式懸臂掘進機從右下角往上勻速截割巖體。1部分開挖完成以后，為了防止微波照射巖體時對開挖輪廓線以外的巖體造成較大的擾動，關閉微波發生模塊101，只有截割頭截割第2部分，成型端面。如此循環以上步驟。

請參與圖5為本發明提供的復合式懸臂掘進機臺階法施工工藝圖，先打開微波發生模塊101，由下往上開挖第1部分。關閉微波發生模塊101，開挖第2部分。再打開微波發生模塊101，由下往上開挖第3部分。再關閉微波發生模塊101開挖第4部分，如此循環以上步驟。

與相關技術相比，本發明提供的微波破巖輔助裝置通過微波快速加熱巖石，顯著降低其點荷載強度、單軸抗壓強度和抗拉強度等力學特性。本發明還提供一種復合式懸臂掘進機，將微波技術與懸臂掘進機掘進技術結合，通過微波技術解決懸臂掘進機截割頭上截齒易磨損的問題，充分發揮懸臂掘進機破巖的優勢，從而提高巖石截割的效率和降低巖石截割的成本。將微波破巖輔助裝置合理的設置在懸臂掘進機的截割頭上方，使截割頭在截割巖石時能夠發出微波能，提高截割頭的性能和工作效率。不僅可應用在軟弱圍巖的隧道中，還能在100mpa以上硬質巖隧道施工中，顯著提高了懸臂掘進機截齒的使用壽命，充分發揮懸臂掘進機破巖的優勢，從而實現提高懸臂掘進機的利用率和降低巖石破碎的成本。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。