一种隧道仰拱虚渣机械化清理方法

技术领域

本发明涉及一种仰拱虚渣的处理方法，具体是一种隧道仰拱虚渣机械化清理方法。

背景技术

随着铁路运营速度不断提高，对隧道施工质量的要求越来越高，而仰拱施工中产生的虚渣直接影响浇筑的混凝土与隧道的结合。仰拱开挖后必须将虚渣清理干净后才能浇筑混凝土。

目前隧道虚渣清理通常采用人工清扫，由于隧道开挖出的工作面凹凸不平，人工作业劳动强度大且难以清扫颗粒较小的虚渣，清理时间较长成本较高。

发明内容

针对现有技术中存在的人工难以清理隧道仰拱虚渣，并造成劳动强度大、投入成本高的问题，本发明提出了一种机械化的清理方法，从而达到提高清理效率和确保虚渣刮除质量的目的。

本发明提出的方案具体如下：

一种隧道仰拱虚渣机械化清理方法，包括如下步骤：

A.按设计要求开挖仰拱；

B.将渣土刮板安装挖掘机的挖斗连接端处，利用渣土刮板刮除仰拱上的虚渣，刮除的位置从仰拱最低处中心线处刮向中心线的两边区域以形成虚渣堆，同时形成一号工作面；

C.挖掘机逐步后退，继续重复步骤(B)中的刮除操作以形成二号工作面；重复后退、刮除操作以形成三号工作面、四号工作面……n号工作面；

D.在一号工作面上以仰拱最低处中心线为基准对称铺设两个虚渣收集袋，并使得虚渣收集袋的开口端对准虚渣堆；

E.利用高压空气喷头将虚渣吹进至虚渣收集袋内后回收虚渣收集袋；同时利用高压空气喷头将残留在虚渣收集袋底部的虚渣吹至二号工作面的虚渣堆处以完成对一号工作面的清理；

F.将步骤(E)中回收的虚渣袋铺装到二号工作面上后继续重复步骤(D)、(E)的操作完成对二号工作面的清理，然后到三号工作面、四号工作面……n号工作面，完成仰拱全部工作面虚渣的清理。

进一步的，利用高压空气喷头将虚渣吹进至虚渣收集袋内时同时开启雾淋洒水喷头以防止产生尘土飞扬。

进一步的，所述的虚渣收集袋由带有钢骨架的尼龙布袋制成，包括依次连通的半封闭段、全封闭段和锥形段，其中虚渣收集袋的开口端设置在半封闭段上，所述锥形段处带有扎口。

进一步的，钢骨架为直径40-65mm的无缝钢管制成；其中半封闭段长度为2m，开口宽度为0.5m；全封闭段长度为1m，开口宽度为0.6m；锥形段长度为0.5m。

进一步的，液压栈桥上的卷扬机的钢丝绳插入虚渣收集袋的吊环中，从一端开始吊缓缓吊起，此时虚渣在重力的作用下自动流入虚渣收集袋的全封闭段，直至虚渣全部落入锥形段；然后液压栈桥上卷扬机移动使得虚渣收集袋进入下一个工作面继续收集虚渣。

进一步的，所述渣土刮板包括钢板和树脂刮头；所述钢板一端固定在挖掘机的挖斗连接端处，另一端与树脂刮头固定，所述树脂刮头的工作端呈弧形结构，该弧形结构与隧道仰拱设计结构相同。

进一步的，所述树脂刮头由多个可拆卸的树脂件拼装而成。

采用本技术方案所达到的有益效果为：

1.本发明的虚渣刮板安装在液压挖掘机上，实现机械化进行刮除虚渣，随着挖掘机的移动可以覆盖到仰拱的全工作面，实现长距离清理隧道虚渣，施工效率高；树脂刮头拥有一定的弹性可以与隧道紧密接触，确保浮渣刮除质量。

(2)本发明采用虚渣收集袋收集虚渣，利用高压气枪可以将虚渣吹至收集袋中进行集中处理，能够快速提供混凝土浇筑工作面，相比于传统的采用大量人工清理的方式，本方案能够在降低人工投入的情况下极大地提高加工效率、降低施工成本。

具体实施方式

以下为对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本实施例提供了一种隧道仰拱虚渣机械化清理方法，通过利用该机械化清理方法来降低操作人员的劳动强度。

具体的步骤包括如下：

步骤A.按设计要求开挖仰拱；

步骤B.将渣土刮板安装挖掘机的挖斗连接端处，利用渣土刮板刮除仰拱上的虚渣，刮除的位置从仰拱最低处中心线处刮向中心线的两边区域以形成虚渣堆，同时形成一号工作面。

本实施例中，挖掘机具体为6～12吨的液压式履带挖掘机，将液压式履带挖掘机的挖臂前端挖斗拆除，并安装与其匹配的渣土刮板；所述液压式履带挖掘机的施工范围为挖掘机周围13～16米范围内，每个隧道采用两台液压式履带挖掘机同步进行虚渣清除作业。

步骤C.在一号工作面挖掘成型后，挖掘机逐步后退，继续重复步骤(B)中的刮除操作以形成二号工作面；这样重复后退、刮除；再重复后退、刮除，以形成三号工作面、四号工作面……n号工作面。

本实施例中，为了保证清理工作的协同进行，渣土刮板每次刮除形成的工作面(一号工作面、二号工作面……n号工作面)的长度为2-3m，当完成一个工作循环后的总刮出长度为12m；可以理解为，当形成的每个工作面的长度为2m时，当刮除到n＝6时为一个循环；当形成的每个工作面的长度为3m时，当刮除到n＝4时为一个循环。

步骤D.当一个循环完成后，在一号工作面上以仰拱最低处中心线为基准对称铺设两个虚渣收集袋，并使得虚渣收集袋的开口端对准虚渣堆。

步骤E.利用高压空气喷头将一号工作面上的虚渣吹进至虚渣收集袋内后回收虚渣收集袋；同时利用高压空气喷头将残留在虚渣收集袋底部的虚渣吹至二号工作面的虚渣堆处以完成对一号工作面的清理。

需要注意的是，利用高压空气喷头开始清理虚渣，吹喷方向由一号工作面的边缘向一号工作面中心线吹气清扫，将仰拱虚渣吹进至虚渣收集袋内。

步骤F.将步骤(E)中回收的虚渣袋铺装到二号工作面上后继续重复步骤(D)、(E)的操作完成对二号工作面的清理，然后到三号工作面、四号工作面……n号工作面，完成仰拱全部工作面虚渣的清理。

主要注意的是，虚渣收集袋在对一号工作面收集完成后将移动到二号工作面铺设，这里的移动是通过液压栈桥上的卷扬机辅助完成的；即液压栈桥上的卷扬机的钢丝绳插入虚渣收集袋的吊环中，从一端开始吊缓缓吊起，此时虚渣在重力的作用下自动流入虚渣收集袋底部，然后液压栈桥上卷扬机移动使得虚渣收集袋进入二号工作面继续收集虚渣。

以此类推，二号工作面到三号工作面、三号工作面到四号工作面、四号工作面到……n号工作面，虚渣收集袋均是在液压栈桥上的卷扬机辅助下完成移动。

本实施例中，为了避免对虚渣的清理过程中出现粉尘飞扬的情况，优先选用开启雾淋洒水喷头的方式在高压空气喷头进行虚渣时进行降尘。

可选的，虚渣收集袋由带有钢骨架的尼龙布袋制成，包括依次连通的半封闭段、全封闭段和锥形段，其中虚渣收集袋的开口端设置在半封闭段上，锥形段处带有扎口。

具体的，钢骨架为直径40-65mm的无缝钢管制成；其中半封闭段长度为2m，开口宽度为0.5m；全封闭段长度为1m，开口宽度为0.6m；锥形段长度为0.5m。

虚渣在高压空气喷头的吹喷作用下由开口端依次进入到半封闭段和全封闭段，在卷扬机开始起吊虚渣收集袋进行移动过程中，虚渣全部落入锥形段；当虚渣收集袋收集快满时，可以打开锥形段处的扎口对虚渣进行外排。

本实施例中，渣土刮板包括钢板和树脂刮头；钢板一端固定在挖掘机的挖斗连接端处，另一端与树脂刮头固定，树脂刮头的工作端呈弧形结构，该弧形结构与隧道仰拱设计结构相同。

通过设置与隧道仰拱设计结构相同的树脂刮头来保证刮除效率，同时保证各个工作面的成型质量；确保后期浇筑混凝土的凝固结合。

可选的，树脂刮头由多个可拆卸的树脂件拼装而成。

本实施例中，树脂件宽度为20-25cm，长度为10-15cm，由5-7个树脂件拼装成一组树脂刮头。

本发明的虚渣刮板安装在液压挖掘机上，实现机械化进行刮除虚渣，随着挖掘机的移动可以覆盖到仰拱的全工作面，实现长距离清理隧道虚渣，施工效率高；树脂刮头拥有一定的弹性可以与隧道紧密接触，确保浮渣刮除质量；利用高压气枪可以将虚渣吹至收集袋中进行集中处理，能够快速提供混凝土浇筑工作面，相比于传统的采用大量人工清理的方式，本方案能够在降低人工投入的情况下极大地提高加工效率、降低施工成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。