隧道管棚支护施工送管装置的制作方法

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1.本实用新型属于隧道施工设备技术领域，具体涉及一种隧道管棚支护施工送管装置。

背景技术：

2.隧道施工过程中，根据施工地质情况以及围岩情况，在隧道开挖过程中通常需要进行超前支护，以保证隧道施工安全。在隧道超前支护施工中，管棚支护是一种应用比较普遍的施工措施；在长管棚超前支护施工中，支护长度往往会达到30m，支护钢管需要分解为多段，分段依次插设到孔中。由于孔深加大，给施工中的送管操作造成了很大的困难，送管操作过程中容易发生塌孔等问题，影响了管棚超前支护施工的施工进度和施工质量。目前，支护钢管一般采用人工进行插设，施工效率低，劳动强度大，并且对工人的操作有着较高的要求。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种隧道管棚支护施工送管装置，解决目前采用人工送管操作方式所存在的问题。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.隧道管棚支护施工送管装置，包括用于连接到钻机钻杆上的固定套管和连接在固定套管一端的定位套管，所述定位套管与管棚钢管之间相配合；
6.所述定位套管内设置有卡接机构，所述卡接机构包括有两个相对设置的卡接部，两个卡接部可沿定位套管径向方向作相对运动，使两个卡接部可同时伸出到定位套管外或同时缩回到定位套管内。
7.作为对上述技术方案的进一步改进，所述卡接机构包括两个卡板，所述卡板在一端分别设置有配合的铰接孔，使卡板之间能够形成铰链连接，所述卡接部分别位于两个卡板的另一端，两个卡板之间设置有弹性件，用于为卡板的自由端提供相对向外的弹性作用力；
8.所述定位套管上沿径向方向设置有转动销轴，所述转动销轴两端分别连接在定位套管上，所述转动销轴分别穿过两个卡板上的铰接孔，所述定位套管上相对设置有两个让位槽，使卡接机构在自由状态下其两个卡接部可经让位槽伸出到定位套管外。
9.作为对上述技术方案的进一步改进，所述让位槽在宽度方向上与卡板之间形成间隙配合，在长度方向上使卡板在自由状态下能够部分伸入到让位槽内。
10.作为对上述技术方案的进一步改进，所述卡板上位于卡接部一端设置有定位端面，在卡接部配合卡设到管棚钢管上的注浆孔中时，所述定位端面朝卡板上铰接孔一端倾斜设置。
11.作为对上述技术方案的进一步改进，所述卡板外端面上在靠近卡接部位置设置为连续过渡的弧面或斜面。
12.作为对上述技术方案的进一步改进，所述弹性件为配合设置在卡板铰接孔内的扭簧，所述扭簧两端分别与两个卡板之间连接，所述扭簧套设在转动销轴上。
13.作为对上述技术方案的进一步改进，所述卡接机构设置于定位套管内靠近固定套管的一端。
14.作为对上述技术方案的进一步改进，所述定位套管端部设置有连接部，所述连接部可配合插设到固定套管内并与固定套管之间通过销轴连接。
15.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
16.该送管装置整体结构简单，充分利用钻机与管棚钢管所具有的动作、结构特点，可实现钻机钻杆与管棚钢管之间的快速连接与分离，实现了管棚支护施工中的机械化送管操作，提高了送管施工效率，降低了操作劳动强度，并能够很好地保证送管施工质量。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本实用新型隧道管棚支护施工装置在使用状态下的结构示意图。
19.图2为本实用新型隧道管棚支护施工装置结构示意图。
20.图3为本实用新型隧道管棚支护施工装置结构俯视图。
21.图4为本实用新型隧道管棚支护施工装置中卡接机构结构示意图。
22.图5为本实用新型隧道管棚支护施工装置中卡接机构的卡板配合状态示意图。
23.图6为本实用新型隧道管棚支护施工装置中卡接机构的卡板配合状态结构右视图。
24.其中：
25.11、固定套管，12、定位套管，121、转动销轴，122、让位槽，123、连接部，13、销轴；
26.20、卡接机构，21、卡板，211、卡接部，212、铰接孔，213、弹性件，214、定位端面，215、外端面；
27.30、管棚钢管，31、注浆孔。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.在隧道超前支护施工中，需要在隧道施工掌子面外轮廓上设置长管棚，长管棚的长度可以达到30m，通常是采用多段管棚钢管组合而成。在长管棚的施工过程中，通常是先在围岩上钻孔，然后将管棚钢管逐一送入到孔中；由于孔深较大，在操作过程中需要人工将各段管棚钢管依次插设到孔内，劳动强度大，施工效率较低。
30.针对上述问题，本实施例中的隧道管棚支护施工送管装置利用钻机进行送管操作，用于将管棚钢管连接到钻机的钻杆上，通过钻机实现送管操作以提高送管施工效率，并
利用钻机在送管的同时能够为管棚钢管提供转动的作用力，从而能够很好地保证送管施工的质量，有效避免塌孔等问题的发生，送管操作更加方便。
31.基于上述操作原理，参照图1、2和3，隧道管棚支护施工送管装置包括用于连接到钻机钻杆上的固定套管11和连接在固定套管一端的定位套管12，固定套管11可直接套设到钻机钻杆上与钻机钻杆之间实现固定连接。固定套管与钻机钻杆之间的固定连接方式可采用焊接或在固定套管上设置可顶紧到钻杆上的紧定螺钉等类似的结构形式。定位套管12用于安装管棚钢管，定位套管外径与管棚钢管内径相配合，管棚钢管可直接套设到定位套管上，实现对管棚钢管的稳定安装。
32.此时在定位套管12内设置卡接机构20，卡接机构20包括两个相对设置的卡接部211，该卡接部211应该是与管棚钢管上的注浆孔31相配合的结构或者是能够伸入到注浆孔内的结构；同时，两个卡接部211可沿定位套管径向方向做相对运动，使两个卡接部可同时伸出到定位套管外或同时缩回到定位套管内。在两个卡接部211伸出到定位套管外的状态下，两个卡接部211可以分别卡设到管棚钢管上的两个注浆孔31内，实现管棚钢管在定位套管上的固定连接，保证两者之间沿轴向方向与转动方向上作用力的传递，从而实现送管操作；同时，在将管棚钢管30送入到钻孔内后，通过使两个卡接部缩回到定位套管内，可实现送管装置与管棚钢管之间的快速分离。
33.这里在送管装置与管棚钢管之间的快速连接与分离操作中，直接利用了管棚钢管30上的注浆孔31作为连接配合的基础，使两者之间的连接和分离更加方便，同时使卡接机构的整体结构更加简单。
34.具体地，参照图4、5和6，本实施例中的卡接机构20包括两个卡板21，卡板21在一端分别设置有配合的铰接孔212，使卡板之间能够形成铰链连接；如图5和6为一种两个卡板之间能够实现稳定铰链连接的一种结构形式。卡接机构的卡接部211分别位于两个卡板21的另一端，即两个卡板的自由端，在两个卡板之间设置弹性件213，该弹性件用于为卡板的自由端提供相对向外的弹性作用力，以实现两个卡接部相对伸出或缩回定位套管的动作提供作用力。
35.在定位套管12上沿径向方向设置转动销轴121，该转动销轴121两端分别连接在定位套管12上，转动销轴121分别穿过两个卡板上的铰接孔212，实现两个卡板21铰接连接的同时，将卡接机构连接到定位套管12上。
36.在定位套管12上相对设置两个让位槽122，使卡接结构在自由状态下其两个卡接部可经让位槽伸出到定位套管外。参照图3，让位槽122在宽度方向上与卡板21之间形成间隙配合，在长度方向上使卡板在自由状态下能够部分伸入到让位槽内。让位槽在为卡板提供让位空间的同时，限制卡板在定位套管上沿径向方向的运动，同时卡板外端面在让位槽的一端上进行定位，对卡板形成竖直方向上的支撑作用力，使卡接机构能够稳定地安装在定位套管内。
37.卡板21上位于卡接部一端设置有定位端面214，在卡接部配合卡设到管棚钢管上的注浆孔中时，定位端面214可抵接在注浆孔31内侧，且此时定位端面214朝卡板上铰接孔一端倾斜设置。这样在定位套管为管棚钢管提供沿轴向方向的作用力时，使卡接部能够稳定地卡到注浆孔内，而不会从注浆孔内脱出，保证送管操作时两者之间的稳定连接。
38.作为另一种改进的实施结构，卡板外端面215上在靠近卡接部位置设置为连续过
渡的弧面或斜面，卡板21外端面与定位端面214为两个相对设置的端面，在卡接部配合卡设到管棚钢管上的注浆孔内时，卡板外端面抵接在注浆孔内侧，在送管操作完成后需要将送管装置与管棚钢管之间分离时，只需要对定位套管施加一个反方向上的作用力，此时注浆孔内侧与卡板外端面之间发生相互作用力，使卡板上的卡接部向内缩回到定位套管内，此时可很方便地将定位套管从管棚套管中抽出，然后进行下一管棚钢管的送管操作。
39.在卡接机构所采用的结构中，弹性件213采用配合设置在卡板铰接孔内的扭簧，扭簧配合设置在铰接孔212内，其两端分别连接到两个卡板上，例如可以在卡板上设置安装孔，将两个扭簧端部插设到对应的安装孔内，通过扭簧为两个卡板提供张开或回弹转动的作用力。同时，扭簧配合设置在铰接孔内还能够起到将两个卡板之间形成铰链连接的作用，使卡接机构在安装到定位套管内时能够保持较好的整体性，在将卡接机构安装到定位套管内时，转动销轴穿入到扭簧内，即可实现将卡接机构连接到定位套管上，此时扭簧套设在转动销轴上，与转动销轴之间间隙配合。
40.该卡接机构20设置在定位套管12内靠近固定套管的一端，在方便卡接机构在定位套管内安装的同时，方便装置与管棚钢管之间的卡接与拆卸。
41.为方便定位套管与固定套管之间的连接，在定位套管12端部设置连接部123，该连接部123可配合插设到固定套管11内并与固定套管之间通过销轴13连接，实现定位套管与固定套管之间的连接。
42.该装置整体结构简单，加工所需的原材料在施工现场均很容易得到，给装置的应用和实施都提供了有利的条件，可广泛应用到隧道管棚施工操作中。
43.在本实用新型的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
44.此外，本实用新型的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
45.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.隧道管棚支护施工送管装置，其特征在于，包括用于连接到钻机钻杆上的固定套管和连接在固定套管一端的定位套管，所述定位套管与管棚钢管之间相配合；所述定位套管内设置有卡接机构，所述卡接机构包括有两个相对设置的卡接部，两个卡接部可沿定位套管径向方向作相对运动，使两个卡接部可同时伸出到定位套管外或同时缩回到定位套管内。2.根据权利要求1所述的隧道管棚支护施工送管装置，其特征在于，所述卡接机构包括两个卡板，所述卡板在一端分别设置有配合的铰接孔，使卡板之间能够形成铰链连接，所述卡接部分别位于两个卡板的另一端，两个卡板之间设置有弹性件，用于为卡板的自由端提供相对向外的弹性作用力；所述定位套管上沿径向方向设置有转动销轴，所述转动销轴两端分别连接在定位套管上，所述转动销轴分别穿过两个卡板上的铰接孔，所述定位套管上相对设置有两个让位槽，使卡接机构在自由状态下其两个卡接部可经让位槽伸出到定位套管外。3.根据权利要求2所述的隧道管棚支护施工送管装置，其特征在于，所述让位槽在宽度方向上与卡板之间形成间隙配合，在长度方向上使卡板在自由状态下能够部分伸入到让位槽内。4.根据权利要求2或3所述的隧道管棚支护施工送管装置，其特征在于，所述卡板上位于卡接部一端设置有定位端面，在卡接部配合卡设到管棚钢管上的注浆孔中时，所述定位端面朝卡板上铰接孔一端倾斜设置。5.根据权利要求2或3所述的隧道管棚支护施工送管装置，其特征在于，所述卡板外端面上在靠近卡接部位置设置为连续过渡的弧面或斜面。6.根据权利要求2所述的隧道管棚支护施工送管装置，其特征在于，所述弹性件为配合设置在卡板铰接孔内的扭簧，所述扭簧两端分别与两个卡板之间连接，所述扭簧套设在转动销轴上。7.根据权利要求1所述的隧道管棚支护施工送管装置，其特征在于，所述卡接机构设置于定位套管内靠近固定套管的一端。8.根据权利要求1所述的隧道管棚支护施工送管装置，其特征在于，所述定位套管端部设置有连接部，所述连接部可配合插设到固定套管内并与固定套管之间通过销轴连接。

技术总结

本实用新型公开了一种隧道管棚支护施工送管装置，包括用于连接到钻机钻杆上的固定套管和连接在固定套管一端的定位套管，所述定位套管与管棚钢管之间相配合；所述定位套管内设置有卡接机构，所述卡接机构包括有两个相对设置的卡接部，两个卡接部可沿定位套管径向方向作相对运动，使两个卡接部可同时伸出到定位套管外或同时缩回到定位套管内。该送管装置整体结构简单，充分利用钻机与管棚钢管所具有的动作、结构特点，可实现钻机钻杆与管棚钢管之间的快速连接与分离，实现了管棚支护施工中的机械化送管操作，提高了送管施工效率，降低了操作劳动强度，并能够很好地保证送管施工质量。并能够很好地保证送管施工质量。并能够很好地保证送管施工质量。