一种废旧隧道扩径用管片拆除装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种废旧隧道扩径用管片拆除装置及其使用方法。

背景技术

近年来市政管线隧道、轨道交通隧道以及其它类型隧道在近几年发展迅猛，如此多的各类型隧道工程决定了我们会从现在的隧道工程大建设、大发展时期逐渐过度为各类型隧道的修复、维护、改扩建时期，一般隧道工程相对着重于新建工程，对于老旧隧道的维修或隧道因交通量需求增加，以扩挖的情况，其准备和考虑的并不充分，改扩建隧道受原隧道断面空间的限制，其隧道纵、横断面布置及可使用施工设备尺寸均需予以充分考虑，隧道改扩建过程中如何拆除既有隧道衬砌，更换新的衬砌结构也是有相当的难度和挑战的；

当前的隧道管片在进行扩径拆除工作时，由于管片与隧道内部结构体积贴附性和固定效果极为牢固，并且管片由多个结构拼装组成，在进行拆除工作时极为困难，并且部分管片体积较大，长度较宽，普通的拆除方法效率低下，增加操作人员的工作难度和不便；管片在拆除时，可能需要对管片拼接处进行打磨凿开，但不同隧道的间隙处各不一致，使打磨开凿结构不能很好的与管片相互贴合接触，并且在开凿工作期间，容易产生大量的碎渣在缝隙处保留，不易将碎渣自动排除，影响切刀的正常运行，同时在后续将管片推送移除时，容易产生大量的碎渣渗入装置内或滑落装置的移动机构下方形成堵塞，增加操作人员的工作效率，降低管片拆除装置的实用价值，在对管片进行拆除工作时，由于车身底部并不稳定，在拆除工作时车体容易四处倾斜摇晃，增加管片拆除工作的局限性，降低装置运作的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废旧隧道扩径用管片拆除装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的相关问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括隧道洞体，所述隧道洞体底部的中间位置处设有车轨，所述车轨的顶部设有相互配合的车体，所述车体两侧的底部设有相互连接的L型固定座，所述车体顶部的中间位置处设有伺服电机B，所述车体顶部的一端设有环形滑槽，所述车体顶部另一端的中间位置处设有管片贴合组件，所述环形滑槽的内侧设有三组相互配合的滑块，所述伺服电机B的输出端设有转轴，所述转轴的外侧设有三组与滑块相互连接的连接块，三组所述连接块的内部设有伺服电机A，两组所述滑块相互远离一侧的中间位置处与一组所述滑块顶部的中间位置处设有安装槽，三组所述伺服电机A的输出端设有延伸至安装槽内部的螺纹柱，三组所述螺纹柱的外侧设有相互适配的内螺纹套块，三组所述内螺纹套块的一端设有延伸出安装槽内部的连接板，三组所述内螺纹套块的外侧设有连接臂，两组所述滑块相互远离一侧的顶部和底部与一组所述滑块的两侧设有导杆，六组所述导杆的外侧设有导套，六组所述导套的外侧设有相互连接的连接座，四组所述连接座与三组所述连接臂的顶部皆设有弧形切割部，两组所述连接座相互远离的一侧设有刷板，三组所述连接板相互远离的一侧设有外套管，三组所述外套管的内侧对称设有与连接座相互连接的内套管,所述车体内部的顶部设有蓄电池，两组所述L型固定座相互远离的一侧设有定位收屑组件，所述车体正面一端的底部设有控制面板；

所述管片贴合组件顶部另一端的中间位置处设有千斤顶B，所述车体顶部一端靠近千斤顶B的两侧设有外导管，两组所述外导管的内侧套设有相互配合的内导管，两组所述外导管相互远离一侧的顶部设有千斤顶A，两组所述千斤顶A与千斤顶B的输出端皆设有连接台，两组所述连接台相互远离的一侧与一组所述连接台的顶部设有相互连接的扇形钢片；

所述定位收屑组件相互远离的一侧设有吸风机，两组所述吸风机的输入端设有导流管，所述车体内部的底部设有伺服电机C，所述伺服电机C的输出端设有锥齿轮B，所述车体内部的两侧套设有双向螺纹杆，所述双向螺纹杆外侧的中间位置处设有与锥齿轮B相互啮合的锥齿轮A，所述双向螺纹杆外侧的两侧套设有相互适配的内螺纹套管，所述车体两侧的中间位置处设有与内螺纹套管相互配合的限位套管，两组所述内螺纹套管相互远离的一侧设有定位贴合板，两组所述内螺纹套管顶部相互远离的一侧设有阻挡台，所述控制面板通过导线分别与吸风机、伺服电机C、伺服电机A、千斤顶A、千斤顶B和伺服电机B电连接。

优选的，三组所述连接臂与六组所述连接座之间设有六组相互铰接的铰接板，三组所述安装槽的底部设有安装座，且安装座与滑块相互连接。

优选的，所述车轨的内侧对称设有滑道，所述车体底部的两侧设有与滑道相互适配的滑轮，所述车轨的外侧设有挡板。

优选的，三组所述伺服电机A的外侧皆设有保护壳，且保护壳与连接块和滑块相互连接，三组所述滑块的内部设有轴承座，且轴承座与螺纹柱相互适配。

优选的，所述车体两侧的顶部设有收屑槽，且收屑槽内部的顶部设有过滤网，所述导流管与收屑槽相互连通。

优选的，两组所述外导管相互远离一侧的中间位置处设有固定台，且固定台与千斤顶A相互连接。

优选的，两组所述阻挡台的两端设有导流板，且导流板与吸风机相互配合。

优选的，所述弧形切割部的顶部均匀设有切割齿，且切割齿由半弧形结构制成。

优选的，所述双向螺纹杆与内螺纹套管呈螺旋结构相互适配，所述内螺纹套管与限位套管呈限位滑动结构相互配合，所述定位贴合板的外侧设有防滑纹。

一种废旧隧道扩径用管片拆除装置的使用方法,使用步骤如下：

步骤一；在装置使用时，可以利用车轨与车体的配合，使操作人员驾驶车体沿绕车轨移动，并根据使用需求通过控制面板分别启动吸风机、伺服电机C、伺服电机A、千斤顶A、千斤顶B和伺服电机B，使装置的结构部件开始运作；

步骤二；该装置在进行管片拆除工作期间，可事先通过车体的移动将装置移动指定位置处，然后通过伺服电机C的启动带动锥齿轮B与锥齿轮A啮合适配，使锥齿轮A带动双向螺纹杆旋转，利用双向螺纹杆的旋转使内螺纹套管在限位套管的限位配合下向两边张开，使限位套管带动定位贴合板与管片内壁贴合挤压，形成定位结构，此时便可进行后续的管片拆除工作；

步骤三；当需要对扩径用管片拆除时，首先利用三组伺服电机A的启动带动螺纹柱旋转，促使螺纹柱迫使内螺纹套块升降移动，并利用内螺纹套块的移动带动连接板与外套管升降，利用外套管的升降迫使内套管向外张开，进而带动连接座整体在导套和导杆的连接导向下展开移动，使三组内螺纹套块同时带动部件相互联动，最终使弧形切割部展开与管片进行贴合，此时可变在伺服电机B的启动下带动转轴旋转，通过转轴在一定范围的往复旋转和回转结构带动与管片贴合的弧形切割部进行切割打磨工作，使管片的连接处形成缝隙，且随着管片切割组件的正常运作，可利用两组单设的刷板对管片的两侧进行间歇式擦刷工作，将切割产生的碎屑和碎渣快速刷落；

步骤四；在管片切割后形成缝隙时，可通过千斤顶B与千斤顶A的启动将连接台和扇形钢片顶出，使扇形钢片延伸至管片切割产生的缝隙处，同时利用定位贴合板与管片的挤压贴合，便可移动车体配合伸入管片缝隙处的扇形钢片，对部分管片进行推送拆除工作，使较大的管片进行分层拆卸，并在吸风机的启动下以及阻挡台的阻挡导向下，使管片沿绕隧道移动期间落下的灰尘碎屑进行吸收，即可使装置带动管片移出隧道口处，进行后续的清理工作。

与现有技术相比，本发明提供了一种废旧隧道扩径用管片拆除装置，具备以下有益效果：

1、本发明通过展开结构促使弧形切割部得以根据管片的间隙和宽度适应调节，使弧形切割部同时在三组驱动力的运作下展开与管片的夹缝处贴合，进行管片拼装处的打磨开凿工作，并利用两组刷板的额外安置，使管片在切割时将两侧的碎渣自动刷落，以防粘附在管片的夹缝处，影响切割机构的正常运作，增加装置的功能性和结构调节的便捷性，提高管片切割拆除的工作效率。

2、本发明利用定位收屑组件的相互配合，使装置在工作前可移动至指定位置处，通过两组定位贴合板与管片内壁的贴合压紧，对车体整体限位固定，以防装置在工作时摇晃乱动，并利用吸风机的吸尘功能以及阻挡台的导向配合，促使装置在切割前后和管片拆除工作期间，都能将源自于管壁两侧的碎渣导向阻挡和吸收聚集，带后续清理，以防碎渣滑落车体的下方，影响装置的正常移动功能，提高管片拆除工作的便捷性和操作性，增强装置的实用价值。

3、本发明通过管片贴合组件的相互配合，使扇形钢片快速与管片夹缝处的正上方与两侧深入固定，促使扇形钢片通过夹缝和管片完全贴合，以便于将切割后的管片快速推出拆除，并在扇形钢片的扇形结构配合下，进一步提高与管片连接的固定效果，增加管片推出拆除工作的安定性和工作效率。

附图说明

图1为本发明的主视剖视图；

图2为本发明的背视剖视图；

图3为本发明的主视图；

图4为本发明图1的A处放大图；

图5为本发明图2的B处放大图；

图6为本发明的导杆立体图；

图7为本发明的螺纹柱侧视图。

图中：1、隧道洞体；2、环形滑槽；3、车轨；4、车体；5、L型固定座；6、吸风机；601、导流管；602、双向螺纹杆；603、内螺纹套管；604、限位套管；605、阻挡台；606、锥齿轮A；607、锥齿轮B；608、伺服电机C；609、定位贴合板；7、连接块；8、滑块；9、伺服电机A；10、转轴；11、弧形切割部；12、安装槽；13、刷板；14、蓄电池；15、连接台；151、千斤顶A；152、扇形钢片；153、内导管；154、千斤顶B；155、外导管；16、伺服电机B；17、控制面板；18、内套管；19、外套管；20、连接板；21、螺纹柱；22、内螺纹套块；23、导杆；24、导套；25、连接座；26、连接臂。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种废旧隧道扩径用管片拆除装置，包括隧道洞体1，隧道洞体1底部的中间位置处设有车轨3，车轨3的顶部设有相互配合的车体4，车体4两侧的底部设有相互连接的L型固定座5，车体4顶部的中间位置处设有伺服电机B16，车体4顶部的一端设有环形滑槽2，车体4顶部另一端的中间位置处设有管片贴合组件，环形滑槽2的内侧设有三组相互配合的滑块8，伺服电机B16的输出端设有转轴10，转轴10的外侧设有三组与滑块8相互连接的连接块7，三组连接块7的内部设有伺服电机A9，两组滑块8相互远离一侧的中间位置处与一组滑块8顶部的中间位置处设有安装槽12，三组伺服电机A9的输出端设有延伸至安装槽12内部的螺纹柱21，三组螺纹柱21的外侧设有相互适配的内螺纹套块22，三组内螺纹套块22的一端设有延伸出安装槽12内部的连接板20，三组内螺纹套块22的外侧设有连接臂26，两组滑块8相互远离一侧的顶部和底部与一组滑块8的两侧设有导杆23，六组导杆23的外侧设有导套24，六组导套24的外侧设有相互连接的连接座25，四组连接座25与三组连接臂26的顶部皆设有弧形切割部11，两组连接座25相互远离的一侧设有刷板13，三组连接板20相互远离的一侧设有外套管19，三组外套管19的内侧对称设有与连接座25相互连接的内套管18,车体4内部的顶部设有蓄电池14，两组L型固定座5相互远离的一侧设有定位收屑组件，车体4正面一端的底部设有控制面板17；

管片贴合组件顶部另一端的中间位置处设有千斤顶B154，车体4顶部一端靠近千斤顶B154的两侧设有外导管155，两组外导管155的内侧套设有相互配合的内导管153，两组外导管155相互远离一侧的顶部设有千斤顶A151，两组千斤顶A151与千斤顶B154的输出端皆设有连接台15，两组连接台15相互远离的一侧与一组连接台15的顶部设有相互连接的扇形钢片152；

定位收屑组件相互远离的一侧设有吸风机6，两组吸风机6的输入端设有导流管601，车体4内部的底部设有伺服电机C608，伺服电机C608的输出端设有锥齿轮B607，车体4内部的两侧套设有双向螺纹杆602，双向螺纹杆602外侧的中间位置处设有与锥齿轮B607相互啮合的锥齿轮A606，双向螺纹杆602外侧的两侧套设有相互适配的内螺纹套管603，车体4两侧的中间位置处设有与内螺纹套管603相互配合的限位套管604，两组内螺纹套管603相互远离的一侧设有定位贴合板609，两组内螺纹套管603顶部相互远离的一侧设有阻挡台605，控制面板17通过导线分别与吸风机6、伺服电机C608、伺服电机A9、千斤顶A151、千斤顶B154和伺服电机B16电连接。

作为本实施例的优选方案：三组伺服电机A9的外侧皆设有保护壳，且保护壳与连接块7和滑块8相互连接，增强部件连接的固定效果，三组滑块8的内部设有轴承座，且轴承座与螺纹柱21相互适配。

作为本实施例的优选方案：车体4两侧的顶部设有收屑槽，且收屑槽内部的顶部设有过滤网，导流管601与收屑槽相互连通，便于将碎屑碎渣吸收并将气体过滤排出。

作为本实施例的优选方案：两组外导管155相互远离一侧的中间位置处设有固定台，且固定台与千斤顶A151相互连接，使部件运作的更加稳定。

实施例二

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种废旧隧道扩径用管片拆除装置，包括隧道洞体1，隧道洞体1底部的中间位置处设有车轨3，车轨3的顶部设有相互配合的车体4，车体4两侧的底部设有相互连接的L型固定座5，车体4顶部的中间位置处设有伺服电机B16，车体4顶部的一端设有环形滑槽2，车体4顶部另一端的中间位置处设有管片贴合组件，环形滑槽2的内侧设有三组相互配合的滑块8，伺服电机B16的输出端设有转轴10，转轴10的外侧设有三组与滑块8相互连接的连接块7，三组连接块7的内部设有伺服电机A9，两组滑块8相互远离一侧的中间位置处与一组滑块8顶部的中间位置处设有安装槽12，三组伺服电机A9的输出端设有延伸至安装槽12内部的螺纹柱21，三组螺纹柱21的外侧设有相互适配的内螺纹套块22，三组内螺纹套块22的一端设有延伸出安装槽12内部的连接板20，三组内螺纹套块22的外侧设有连接臂26，两组滑块8相互远离一侧的顶部和底部与一组滑块8的两侧设有导杆23，六组导杆23的外侧设有导套24，六组导套24的外侧设有相互连接的连接座25，四组连接座25与三组连接臂26的顶部皆设有弧形切割部11，两组连接座25相互远离的一侧设有刷板13，三组连接板20相互远离的一侧设有外套管19，三组外套管19的内侧对称设有与连接座25相互连接的内套管18,车体4内部的顶部设有蓄电池14，两组L型固定座5相互远离的一侧设有定位收屑组件，车体4正面一端的底部设有控制面板17；

管片贴合组件顶部另一端的中间位置处设有千斤顶B154，车体4顶部一端靠近千斤顶B154的两侧设有外导管155，两组外导管155的内侧套设有相互配合的内导管153，两组外导管155相互远离一侧的顶部设有千斤顶A151，两组千斤顶A151与千斤顶B154的输出端皆设有连接台15，两组连接台15相互远离的一侧与一组连接台15的顶部设有相互连接的扇形钢片152；

定位收屑组件相互远离的一侧设有吸风机6，两组吸风机6的输入端设有导流管601，车体4内部的底部设有伺服电机C608，伺服电机C608的输出端设有锥齿轮B607，车体4内部的两侧套设有双向螺纹杆602，双向螺纹杆602外侧的中间位置处设有与锥齿轮B607相互啮合的锥齿轮A606，双向螺纹杆602外侧的两侧套设有相互适配的内螺纹套管603，车体4两侧的中间位置处设有与内螺纹套管603相互配合的限位套管604，两组内螺纹套管603相互远离的一侧设有定位贴合板609，两组内螺纹套管603顶部相互远离的一侧设有阻挡台605，控制面板17通过导线分别与吸风机6、伺服电机C608、伺服电机A9、千斤顶A151、千斤顶B154和伺服电机B16电连接。

作为本实施例的优选方案：三组连接臂26与六组连接座25之间设有六组相互铰接的铰接板，提高部件活动调节的稳定性，三组安装槽12的底部设有安装座，且安装座与滑块8相互连接，提高部件的稳固性。

作为本实施例的优选方案：车轨3的内侧对称设有滑道，车体4底部的两侧设有与滑道相互适配的滑轮，车轨3的外侧设有挡板，使装置可以沿绕部件进行移动。

作为本实施例的优选方案：三组伺服电机A9的外侧皆设有保护壳，且保护壳与连接块7和滑块8相互连接，增强部件连接的固定效果，三组滑块8的内部设有轴承座，且轴承座与螺纹柱21相互适配。

作为本实施例的优选方案：车体4两侧的顶部设有收屑槽，且收屑槽内部的顶部设有过滤网，导流管601与收屑槽相互连通，便于将碎屑碎渣吸收并将气体过滤排出。

作为本实施例的优选方案：两组外导管155相互远离一侧的中间位置处设有固定台，且固定台与千斤顶A151相互连接，使部件运作的更加稳定。

作为本实施例的优选方案：两组阻挡台605的两端设有导流板，且导流板与吸风机6相互配合，便于将从上而下的碎渣导流向下方流动，便于将碎屑吸收。

作为本实施例的优选方案：弧形切割部11的顶部均匀设有切割齿，且切割齿由半弧形结构制成，使切割机构容易与管壁结构相互贴合。

作为本实施例的优选方案：双向螺纹杆602与内螺纹套管603呈螺旋结构相互适配，内螺纹套管603与限位套管604呈限位滑动结构相互配合，定位贴合板609的外侧设有防滑纹，增强部件的定位贴合成效。

一种废旧隧道扩径用管片拆除装置的使用方法,使用步骤如下：

步骤一；在装置使用时，可以利用车轨3与车体4的配合，使操作人员驾驶车体4沿绕车轨3移动，并根据使用需求通过控制面板17分别启动吸风机6、伺服电机C608、伺服电机A9、千斤顶A151、千斤顶B154和伺服电机B16，使装置的结构部件开始运作；

步骤二；该装置在进行管片拆除工作期间，可事先通过车体4的移动将装置移动指定位置处，然后通过伺服电机C608的启动带动锥齿轮B607与锥齿轮A606啮合适配，使锥齿轮A606带动双向螺纹杆602旋转，利用双向螺纹杆602的旋转使内螺纹套管603在限位套管604的限位配合下向两边张开，使限位套管604带动定位贴合板609与管片内壁贴合挤压，形成定位结构，此时便可进行后续的管片拆除工作；

步骤三；当需要对扩径用管片拆除时，首先利用三组伺服电机A9的启动带动螺纹柱21旋转，促使螺纹柱21迫使内螺纹套块22升降移动，并利用内螺纹套块22的移动带动连接板20与外套管19升降，利用外套管19的升降迫使内套管18向外张开，进而带动连接座25整体在导套24和导杆23的连接导向下展开移动，使三组内螺纹套块22同时带动部件相互联动，最终使弧形切割部11展开与管片进行贴合，此时可变在伺服电机B16的启动下带动转轴10旋转，通过转轴10在一定范围的往复旋转和回转结构带动与管片贴合的弧形切割部11进行切割打磨工作，使管片的连接处形成缝隙，且随着管片切割组件的正常运作，可利用两组单设的刷板13对管片的两侧进行间歇式擦刷工作，将切割产生的碎屑和碎渣快速刷落；

步骤四；在管片切割后形成缝隙时，可通过千斤顶B154与千斤顶A151的启动将连接台15和扇形钢片152顶出，使扇形钢片152延伸至管片切割产生的缝隙处，同时利用定位贴合板609与管片的挤压贴合，便可移动车体配合伸入管片缝隙处的扇形钢片152，对部分管片进行推送拆除工作，使较大的管片进行分层拆卸，并在吸风机6的启动下以及阻挡台605的阻挡导向下，使管片沿绕隧道移动期间落下的灰尘碎屑进行吸收，即可使装置带动管片移出隧道口处，进行后续的清理工作。

综上所述：该装置通过展开收缩结构使弧形切割部11便于根据管片的位置信息进行调节贴合，且使用的驱动力较少，减少了装置的使用成本，并通过刷板13的安装配合下，可在切割期间自动对碎渣扫刷，提高切割的工作效率；利用定位收屑组件与管片贴合组件的相互配合，不仅提升装置进行管片拆除工作的稳定性，同时在推送管片时，可以将管片与隧道内壁摩擦产生滑落的碎屑碎渣自动吸收，使装置移动推送工作更加平稳安定，并提高后续清理工作的操作性和便捷性，增强装置的实用价值。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。