拱锚一体化作业台车及其施工方法与流程

1.本发明涉及隧道支护技术领域，特别是指一种拱锚一体化作业台车及其施工方法。

背景技术：

2.目前隧道施工中，初期支护工序大多还是人工作业，人工作业存在人员数量多，工人劳动强度大，作业效率不高，安全隐患大等问题。随着技术发展和安全规范要求，拱架安装台车代替人工作业趋势越加明显，但现有拱架安装台车功能单一，不能实现初期工序全机械化作业，锚杆作业仍需人工配合；现有施工工法限制网片安装效率，采用机械化作业不能有效提高挂网、拉筋焊接施工效率；现有多功能拱架安装台车不能有效应对台阶法施工。现有多功能拱架安装台车臂架结构、布局和拱架抓取机构不能有效适应所有隧道断面或各种类型拱架，在遇到特殊情况时不能很好发挥其作用，适应性差，造成产品推广困难。近年来，针对隧道初期支护机械化施工难题，出现了多功能拱锚台车，如公开号为cn201711399183.9的一种多功能隧道凿岩拱架一体机，介绍了一种拱锚一体台车，但其臂架为两臂结构，拱架和钻臂结构为工位转换，不可进行同步作业。公开号为cn305010366s的伸展拱架锚杆安装台车，介绍一款三臂拱锚台车，但其臂架为伸缩式臂架，不适应于台阶法施工，且其钻臂形式在应对紧邻掌子面的锁脚锚杆钻设时会与拱架抓手干涉，影响锚杆钻进质量，且其整机重量大，集成功能多，不便于隧道进出，可靠性受影响。

技术实现要素：

3.针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种拱锚一体化作业台车及其施工方法，解决了现有技术中拱锚台车功能单一、工作效率低的问题。

4.本发明的技术方案是这样实现的：一种拱锚一体化作业台车，包括车体，所述车体上设有至少一个侧臂架和至少一个中间臂架，所述中间臂架通过回转支撑座连接在车体上，中间臂架自由端设有第一机械抓手，且中间臂架或侧臂架的臂体上设有能相对臂体运动的钻臂；侧臂架通过滑移机构与车体连接，侧臂架的自由端设有第二机械抓手。优选地，所述车体上设有驾驶室和电缆卷盘，车体的下部设有前伸缩支腿和后伸缩支腿。

5.进一步，所述中间臂架的臂体上设有能相对臂体运动的钻臂，中间臂架包括依次连接的折叠臂、伸缩臂和第一机械抓手，所述钻臂设置在伸缩臂上；所述伸缩臂通过第一铰接件与折叠臂相连接且第一铰接件与伸缩臂之间连接有第一俯仰油缸；所述第一铰接件与回转支撑座之间连接有连杆，伸缩臂、第一铰接件、折叠臂及回转支撑座形成平行四边形连杆机构，折叠臂与连杆之间设有折叠臂油缸。

6.优选地，所述钻臂包括回转装置和钻臂支撑臂，钻臂支撑臂通过回转装置转动设置在伸缩臂前部，钻臂支撑臂上设有用于固定推进梁的固定臂，固定臂通过摆动驱动件与钻臂支撑臂相连接，且固定臂的前部设有前扶钎器和顶针，所述推进梁上滑动设有凿岩机和中扶钎器；凿岩机依次与中扶钎器、前扶钎器相对应。

7.进一步，所述摆动驱动件包括第一摆动油缸和第二摆动油缸，第一摆动油缸的轴线与第二摆动油缸的轴线垂直设置，且第一摆动油缸的输出轴与钻臂支撑臂平行固定连接，第二摆动油缸的输出轴与固定臂平行固定连接；推进梁上滑动设有第一固定滑块和第二固定滑块，凿岩机固定在第一固定滑块上，中扶钎器固定在第二固定滑块上，第一固定滑块、第二固定滑块通过滑移驱动组件与推进梁滑动连接。优选地，所述滑移驱动组件包括嵌设在推进梁内的推进伸缩油缸，第一固定滑块和第二固定滑块通过连接板连接，连接板上设有动滑轮，推进伸缩油缸的伸缩端与绕过动滑轮的钢丝绳相连接。

8.进一步，所述第一机械抓手包括铰接在中间臂架端部的小臂，小臂通过小臂俯仰油缸和小臂摆动油缸与中间臂架相连接，所述小臂的的前端铰接有剪式夹具，剪式夹具通过第三摆动油缸与小臂相连接。

9.其中，所述中间臂架的端部铰接有第二铰接件，小臂铰接在第二铰接件上，第二铰接件与中间臂架之间连接有小臂俯仰油缸，小臂与第二铰接件之间连接有小臂摆动油缸。

10.进一步，所述滑移机构包括设置在车体上的滑移轨道和滑动设置在滑移轨道上的滑移臂座，侧臂架连接在滑移臂座上；所述车体上设有两个侧臂架和一个中间臂架，两个侧臂架分别为左侧臂架和右侧臂架，中间臂架位于左侧臂架和右侧臂架之间。

11.进一步，所述左侧臂架和右侧臂架均包括伸缩大臂，伸缩大臂的一端通过转铰连接件与滑移臂座相连接，转铰连接件通过第四摆动油缸与滑移臂座相连接，伸缩大臂通过大臂俯仰油缸与转铰连接件相连接；伸缩大臂的另一端设有吊篮平台，吊篮平台上设有第二机械抓手和可折叠的吊篮，第二机械抓手位于可折叠的吊篮前部。

12.其中，所述吊篮平台的一侧铰接有吊篮臂，吊篮臂与伸缩大臂铰接且两者之间设有吊篮俯仰油缸，吊篮平台与吊篮臂之间设有第五摆动油缸；所述吊篮包括固定在吊篮平台的主挡板和铰接在吊篮平台上的侧挡板，主挡板和侧挡板之间设有折叠连杆。

13.进一步，所述第二机械抓手包括连接在吊篮平台前端的第三铰接件，第三铰接件上铰接有支臂，第三铰接件与吊篮平台之间设有支臂俯仰油缸，支臂与第三铰接件之间设有第六摆动油缸；支臂的端部铰接有第四铰接件，第四铰接件上设有剪式夹具，剪式夹具与第四铰接件之间设有托举臂俯仰油缸，第四铰接件与支臂之间设有第六摆动油缸。所述支臂上设有破碎锤，破碎锤与支臂平行设置。优选地，所述剪式夹具包括托举臂，托举臂的两侧对称设有夹爪，夹爪通过夹紧油缸控制开合，夹爪的开口端设有楔形部。

14.一种拱锚一体化作业台车的施工方法，利用所述的拱锚一体化作业台车，具体步骤如下：s1：将拱锚一体化台车驶入隧道中合适位置，将前伸缩支腿和后伸缩支腿伸出进行台车定位；s2：台车定位后，作业人员位于吊篮内操作左侧臂架和右侧臂架前移，将吊篮内作业人员送至指定工作面进行打点测量，利用破碎锤进行隧道欠挖作业；s3：展开中间臂架，调整钻臂姿态，操作中间臂架回转、折叠与伸缩动作，利用钻臂快速在隧道环向指定位置钻设5-7个定位锚杆孔；s4：利用第一机械抓手抓取顶部网片并将顶部网片托举至隧道特定位置；吊篮内的作业人员利用锚杆将顶部网片固定在洞壁上，然后，中间臂架、左侧臂架和右侧臂架同时回收；然后，左侧臂架和右侧臂架上的第二机械抓手同时将两侧的网片托举至隧道特定位

置；吊篮内的作业人员利用锚杆将两侧的网片固定在洞壁上，并位于顶部网片的两侧；s5：待网片安装固定完毕，作业人员操作中间臂架、左侧臂架和右侧臂架分别抓取拱顶拱架和左右两侧拱架，抓取拱架后调整拱架姿态，将拱架举至隧道内指定位置处进行拼接固定；s6：作业人员利用吊篮平台进行网片和拱架的拉筋焊接作业，拉筋焊接时，作业人员操作中间臂架，利用钻臂进行锁脚锚杆孔和系统锚杆孔的钻设作业；s7：重复步骤s2~s6，直至完成整个隧道支护。

15.本发明采用优化臂架结构，可实现拱锚同步作业，提高效率；优化拱架抓取机械手，能够适应多种类型拱架，遇到花拱无需更换抓取机构，方便高效。此外本发明的臂架实现锚钻集成，增加锚杆钻设功能，实现拱、锚机械化作业，减少作业人员数量，提高初支施工效率；本发明的施工方法为与设备配合的新施工方式，实现网片快速铺挂、拱架快速拼装，解决挂网困难问题，提高挂网效率，加快隧道初支整体工效，最终实现减人增效的目的。

附图说明

16.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

17.图1为本发明台车整体结构示意图。

18.图2为本发明中间臂架结构示意图。

19.图3为本发明侧臂架结构示意图。

20.图4为本发明钻臂结构示意图。

21.图5为第二机械抓手与吊篮平台连接状态示意图。

22.图6为吊篮平台上吊篮展开状态示意图。

23.图7为本发明台车工作状态示意图。

具体实施方式

24.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付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。

25.如图1所示，实施例1，一种拱锚一体化作业台车，包括车体1，车体根据需要可采用轮式车体或履带式车体。所述车体1上设有至少一个侧臂架和至少一个中间臂架9，侧臂架的数量根据需要可设置1个或多个，中间臂架9的数量根据需要可设置1个或多个；根据施工工况及施工要求进行选择。所述中间臂架9通过回转支撑座6连接在车体1上；回转支撑座由马达或电机驱动，能带动中间臂架相对车体的转动。中间臂架9自由端设有第一机械抓手12，且中间臂架9的臂体上设有能相对臂体运动的钻臂10，实现钻臂与中间臂架的集成；根据需要中间臂架9的臂体上也可集成湿喷头。侧臂架通过滑移机构与车体1连接，侧臂架的自由端设有第二机械抓手14。侧臂架上根据需要集成拱架抓取机械手和湿喷头，可实现立拱、钻孔和湿喷多种功能。第一机械抓手12与第二机械抓手14配合，具备立拱、挂网、锚杆孔

钻设等功能，可实现快速挂网，拱架快速安装和拱锚同步作业，大大提高隧道初支施工效率，加快隧道开挖进度。所述车体1上还设有驾驶室4和电缆卷盘18，车体1的下部设有前伸缩支腿2和后伸缩支腿3，前后伸缩支腿的数量根据需要可设置多个，用于定位台车位置。前后支腿为可伸缩结构，台车作业时，分别伸缩前支腿2和后支腿3，使台车车体处于水平位置，保证台车立拱作业时稳定性。电缆卷盘18固定于车体1上，电缆卷盘可自动收放电缆，方便作业人员接电和收车。驾驶室4固定于车体1前端，驾驶室内驾驶位可前后180

°

回转，实现前后双向驾驶，方便台车进出场。

26.本实施例中，车体1主要由工程机械底盘、主副驾驶室、主臂架系统、辅助臂架系统、控制系统、液压系统组成。工程机械底盘，动力系统采用柴电双动力，柴油发动机驱动行驶，掌子面作业时采用电动机（也可使用柴油机驱动工作）。台车具有双向驾驶功能，便于隧道内快速转场；侧臂架和中间臂架组成主臂架系统，主臂架系统可实现隧道拱顶部位拱架抓取及安装功能和锁脚锚杆钻设功能。控制系统由多个控制单元组成，包括行车控制单元、臂架作业动作控制单元、凿岩钻孔控制单元。行车控制单元安装于驾驶室内，中间臂架臂动作控制单元和凿岩控制单元安装与车体前端一侧，侧臂架作业动作控制单元安装于相应吊篮内。同时臂架动作控制、凿岩钻孔控制、拱架抓取机械手动作控制具备遥控操作，提高操作便利性。

27.如图2所示，实施例2，一种拱锚一体化作业台车，所述中间臂架9包括依次连接的折叠臂33、伸缩臂37和第一机械抓手12，折叠臂采用平行四边形连杆结构，由折叠臂和连杆通过回转支撑座和连接件铰接。伸缩臂由基本臂和两级伸缩臂组成，与连接件上部铰接。所述钻臂10设置在伸缩臂37上，能相对伸缩臂7转动，用于改变其工作方位。所述伸缩臂37通过第一铰接件36与折叠臂33相连接且第一铰接件36与伸缩臂37之间连接有第一俯仰油缸35；在第一俯仰油缸的作用下，伸缩臂能相对折叠臂进行俯仰动作。所述第一铰接件36与回转支撑座6之间连接有连杆34，伸缩臂37、第一铰接件36、折叠臂33及回转支撑座6形成平行四边形连杆机构，折叠臂33与连杆34之间设有折叠臂油缸32。在折叠臂油缸的作用下，折叠臂33与连杆34进行折叠与否。通过上述结构设计中间臂架可实现水平转动和折叠展开及两级伸缩，使中间臂架9展开时作业范围广，收回时结构紧凑。

28.进一步，如图4所示，所述钻臂10包括回转装置42和钻臂支撑臂41，回转装置42可采用摆动马达，钻臂支撑臂41通过回转装置42转动设置在伸缩臂37前部。在回转装置的作用下，钻臂支撑臂41能相对折叠臂转动；当需要工作时，钻臂10摆动到伸缩臂37前端，当不工作时，钻臂10摆动到伸缩臂37后端。钻臂支撑臂41上设有用于固定推进梁38的固定臂52，固定臂52通过摆动驱动件与钻臂支撑臂41相连接；在摆动驱动件的作用下，推进梁能相对钻臂支撑臂转动，改变凿岩机49工作方位。固定臂52的前部设有前扶钎器54和顶针53，所述推进梁38上滑动设有凿岩机49和中扶钎器59；凿岩机49依次与中扶钎器59、前扶钎器54相对应，对钎杆进行扶直。

29.具体地：所述摆动驱动件包括第一摆动油缸40和第二摆动油缸39，第一摆动油缸40的轴线与第二摆动油缸39的轴线垂直设置，且第一摆动油缸40的输出轴与钻臂支撑臂41平行固定连接，第二摆动油缸39的输出轴与固定臂52平行固定连接；使凿岩机工位调节更加灵活。推进梁38上滑动设有第一固定滑块57和第二固定滑块61，凿岩机49通过螺栓固定在第一固定滑块57上，中扶钎器59通过螺栓固定在第二固定滑块61上，第一固定滑块57、第

二固定滑块61通过滑移驱动组件与推进梁38滑动连接。在滑移驱动组件的作用下，凿岩机49与中扶钎器59能在推进梁上前后移动，运动更加灵活。

30.进一步，所述滑移驱动组件包括嵌设在推进梁38内的推进伸缩油缸51，推进伸缩油缸51与推进梁38平行设置。第一固定滑块57和第二固定滑块61通过连接板60连接，连接板60上设有动滑轮62，推进伸缩油缸51的伸缩端与绕过动滑轮62的钢丝绳相连接。上述结构设计可实现凿岩机位移是推进油缸行程的2倍，实现凿岩机前进和后退，凿岩机推进油缸埋于推进梁内部。

31.本实施例中所述第一机械抓手12包括铰接在中间臂架9的伸缩臂37端部的小臂50，小臂50通过小臂俯仰油缸43和小臂摆动油缸44与中间臂架9相连接。具体为：中间臂架9的端部铰接有第二铰接件55，小臂50铰接在第二铰接件55上，第二铰接件55与中间臂架9之间连接有小臂俯仰油缸43，小臂50与第二铰接件55之间连接有小臂摆动油缸44；在小臂俯仰油缸的作用在，小臂能相对中间臂架的伸缩臂进行俯仰动作；在小臂摆动油缸的作用下，小臂能相对中间臂架的伸缩臂进行左右摆动动作。所述小臂50的前端铰接有剪式夹具47，剪式夹具47通过第三摆动油缸45与小臂50相连接，在第三摆动油缸的作用下，剪式夹具47能相对小臂50上下摆动，用于调节剪式夹具47角度，以便对拱架的灵活抓取和拼接。剪式夹具47两端开口，开口端为楔形角度，能够可靠地夹紧拱架翼缘板。此种夹紧方式可适应多种类型拱架，包括型钢拱架、方形花拱架和三角花拱架。

32.如图3所示，实施例3，一种拱锚一体化作业台车，在实施例2的基础上，本实施例中所述车体1上设有两个侧臂架和一个中间臂架9，两个侧臂架分别为左侧臂架15和右侧臂架8，中间臂架9位于左侧臂架15和右侧臂架8之间。左侧臂架15和右侧臂架8结构相同或相似，与中间臂架配合，可同时对整个拱架段抓取、拼装，提供工作效率。所述滑移机构包括设置在车体1上的滑移轨道7和滑动设置在滑移轨道7上的滑移臂座5；本实施例中，左侧臂架15通过左侧滑座11连接在滑移轨道上。侧臂架连接在滑移臂座5上。滑移臂座通过与滑移轨道平行设置的驱动油缸沿滑移轨道前后运动，用于改变侧臂架整体位置。或利用驱动装置，驱动装置通过链条驱动左右两侧臂架在轨道7上前后移动。可单独控制其滑移距离，实现臂架灵活走位，可减少台车作业时移机操作。

33.进一步，所述左侧臂架15和右侧臂架8均包括伸缩大臂63，伸缩大臂63为两级或三级伸缩臂体。伸缩大臂63的一端通过转铰连接件19与滑移臂座5相连接，转铰连接件19通过第四摆动油缸31与滑移臂座5相连接；在第四摆动油缸的作用下，伸缩大臂63能相对滑移臂座左右摆动。伸缩大臂63通过大臂俯仰油缸20与转铰连接件19相连接，在大臂俯仰油缸的作用下，伸缩大臂63能相对滑移臂座进行俯仰动作。通过上述结构设计侧臂架可实现大臂的上下俯仰、左右摆动和前后伸缩，保证吊篮13和第二机械抓手14能够达到作业位置。伸缩大臂63的另一端设有吊篮平台23，吊篮平台23上设有第二机械抓手14和可折叠的吊篮13，第二机械抓手14位于可折叠的吊篮13前部，吊篮13为作业人员提供安全防护，为作业人员的操作空间。第二机械抓手用于抓取拱架及对拱架的安装。

34.如图5、6所示，为进一步提高吊篮及吊篮平台的灵活性，所述吊篮平台23的一侧铰接有吊篮臂64，吊篮臂64与伸缩大臂63铰接且两者之间设有吊篮俯仰油缸21；在吊篮俯仰油缸的作用下，吊篮平台23能相对伸缩大臂俯仰动作，改变吊篮平台的工作角度。吊篮平台23与吊篮臂64之间设有第五摆动油缸22，在第五摆动油缸的作用下，吊篮平台能相对吊篮

臂左右摆动，改变吊篮平台在水平面上的工作角度。所述吊篮13为可展开结构，具体为包括固定在吊篮平台23的主挡板和铰接在吊篮平台23上的侧挡板，主挡板与侧挡板组成矩形框结构。主挡板和侧挡板之间设有折叠连杆，在折叠连杆的作用下，侧挡板能相对主挡板展开成平台结构，扩大作业面积，在需人工作业时可增加作业人员，提高作业效率。

35.进一步，所述第二机械抓手14包括连接在吊篮平台23前端的第三铰接件65，第三铰接件65上铰接有支臂66，第三铰接件65与吊篮平台23之间设有支臂俯仰油缸24，在支臂俯仰油缸24的作用下，支臂能相对吊篮平台23进行俯仰动作。支臂66与第三铰接件65之间设有第六摆动油缸25，在第六摆动油缸的作用下，支臂能相对吊篮平台进行左右摆动动作。第三铰接件、支臂等形成连杆机构，通过连杆机构实现拱架抓取机械手-20

°?

90

°

俯仰调节。支臂66的端部铰接有第四铰接件67，第四铰接件67上设有剪式夹具47，剪式夹具47与第四铰接件67之间设有托举臂俯仰油缸29；在托举臂俯仰油缸的作用下，剪式夹具47能相对支臂66进行俯仰动作。第四铰接件67与支臂66之间设有第六摆动油缸27，在第六摆动油缸作用下，剪式夹具47能相对支臂进行摆动，式剪式夹具对拱架的抓取更加灵活。所述支臂上设有破碎锤28，破碎锤28与支臂66平行设置，破碎锤28可用于隧道欠挖快速处理。

36.本实施例中所述剪式夹具47包括托举臂30，托举臂30的两侧对称设有夹爪46，夹爪的中部铰接在托举臂上，左右两个对应的夹爪为一组，同一组的两个夹爪46通过夹紧油缸48控制开合，夹爪46的开口端设有楔形部，楔形部能够完全贴合夹紧机构安装板，能够可靠地夹紧拱架翼缘板。此种夹紧方式可适应多种类型拱架，包括型钢拱架、方形花拱架和三角花拱架。

37.实施例4：如图7所示，一种拱锚一体化作业台车的施工方法，利用实施例3所述的拱锚一体化作业台车，具体步骤如下：s1：将拱锚一体化台车驶入隧道中合适位置，将前伸缩支腿2和后伸缩支腿3伸出进行台车定位；此时台车整体脱离地面。实际施工过程中，拱锚一体化台车在距离拼装面6~8m处固定。

38.s2：台车定位后，作业人员位于吊篮13内操作左侧臂架15和右侧臂架8前移，将吊篮内作业人员送至指定工作面进行打点测量，利用破碎锤28进行隧道欠挖作业；在此过程中，调整大臂俯仰油缸20和第四摆动油缸31及吊篮俯仰油缸21，进行吊篮工作位的调节。

39.s3：左侧臂架15和右侧臂架8收回，同时展开中间臂架9，调整钻臂10姿态，操作中间臂架回转、折叠与伸缩动作，利用钻臂10快速在隧道环向指定位置钻设5-7个定位锚杆孔。

40.s4：利用第一机械抓手12抓取顶部网片并将顶部网片托举至隧道特定位置；同时吊篮内的作业人员利用锚杆将顶部网片固定在洞壁上，然后，中间臂架9、左侧臂架15和右侧臂架8同时回收；然后，左侧臂架15和右侧臂架8上的第二机械抓手同时将两侧的网片托举至隧道特定位置；吊篮内的作业人员利用锚杆将两侧的网片固定在洞壁上，并位于顶部网片的两侧；此方式将传统隧道网片由小片手动安装改为大片机械化安装，作业人员只需辅助即可完成隧道整环网片快速固定安装，提高了网片安装效率。

41.s5：待网片安装固定完毕，作业人员操作中间臂架9、左侧臂架15和右侧臂架8分别抓取拱顶拱架和左右两侧拱架，抓取拱架后调整拱架姿态，将拱架举至隧道内指定位置处进行拼接固定。具体为作业人员操作中间臂架9将拱顶拱架托举至顶部，并保持不动；然后

左侧臂架15和右侧臂架8同时抓取侧拱架并托举至拱顶拱架两侧并进行螺栓连接，完成拱架的拼装。

42.s6：作业人员利用吊篮平台进行网片和拱架的拉筋焊接作业，拉筋焊接时，作业人员操作中间臂架9，利用钻臂10进行锁脚锚杆孔和系统锚杆孔的钻设作业；减少作业人员工作量同时可满足立拱和锚杆施作同步作业，大大提高隧道初支施工效率。

43.s7：重复步骤s2~s6，直至完成整个隧道支护。待拉筋焊接和锚杆钻设作业完毕，操作人员将电缆断开，收起电缆，收回前伸缩支腿和后伸缩支腿，将驾驶室位调至前方，操作人员将拱锚一体台车驶出隧道。

44.上述施工方法提供一种隧道立拱、锚杆施工机械化作业方案，所述一体化台车不仅适用于全断面隧道开挖，且适用于台阶法施工；同时提出一种快速挂网新方法，结合拱锚一体台车，可大大提高隧道初支作业效率，达到减人增效目的。

45.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。技术特征：

1.一种拱锚一体化作业台车，包括车体（1），其特征在于：所述车体（1）上设有至少一个侧臂架和至少一个中间臂架（9），所述中间臂架（9）通过回转支撑座（6）连接在车体（1）上，中间臂架（9）自由端设有第一机械抓手（12），且中间臂架（9）或侧臂架的臂体上设有能相对臂体运动的钻臂（10）；侧臂架通过滑移机构与车体（1）连接，侧臂架的自由端设有第二机械抓手（14）。2.根据权利要求1所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述间臂架（9）的臂体上设有能相对臂体运动的钻臂（10）；中间臂架（9）包括依次连接的折叠臂（33）、伸缩臂（37）和第一机械抓手（12），所述钻臂（10）设置在伸缩臂（37）上；所述伸缩臂（37）通过第一铰接件（36）与折叠臂（33）相连接且第一铰接件（36）与伸缩臂（37）之间连接有第一俯仰油缸（35）；所述第一铰接件（36）与回转支撑座（6）之间连接有连杆（34），伸缩臂（37）、第一铰接件（36）、折叠臂（33）及回转支撑座（6）形成平行四边形连杆机构，折叠臂（33）与连杆（34）之间设有折叠臂油缸（32）。3.根据权利要求2所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述钻臂（10）包括回转装置（42）和钻臂支撑臂（41），钻臂支撑臂（41）通过回转装置（42）转动设置在伸缩臂（37）前部，钻臂支撑臂（41）上设有用于固定推进梁（38）的固定臂（52），固定臂（52）通过摆动驱动件与钻臂支撑臂（41）相连接，且固定臂（52）的前部设有前扶钎器（54）和顶针（53），所述推进梁（38）上滑动设有凿岩机（49）和中扶钎器（59）；凿岩机（49）依次与中扶钎器（59）、前扶钎器（54）相对应。4.根据权利要求3所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述摆动驱动件包括第一摆动油缸（40）和第二摆动油缸（39），第一摆动油缸（40）的轴线与第二摆动油缸（39）的轴线垂直设置，且第一摆动油缸（40）的输出轴与钻臂支撑臂（41）平行固定连接，第二摆动油缸（39）的输出轴与固定臂（52）平行固定连接；推进梁（38）上滑动设有第一固定滑块（57）和第二固定滑块（61），凿岩机（49）固定在第一固定滑块（57）上，中扶钎器（59）固定在第二固定滑块（61）上，第一固定滑块（57）、第二固定滑块（61）通过滑移驱动组件与推进梁（38）滑动连接。5.根据权利要求4所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述滑移驱动组件包括嵌设在推进梁（38）内的推进伸缩油缸（51），第一固定滑块（57）和第二固定滑块（61）通过连接板（60）连接，连接板（60）上设有动滑轮（62），推进伸缩油缸（51）的伸缩端与绕过动滑轮（62）的钢丝绳相连接。6.根据权利要求1~5任一项所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述第一机械抓手（12）包括铰接在中间臂架（9）端部的小臂（50），小臂（50）通过小臂俯仰油缸（43）和小臂摆动油缸（44）与中间臂架（9）相连接，所述小臂的（50）的前端铰接有剪式夹具（47），剪式夹具（47）通过第三摆动油缸（45）与小臂（50）相连接。7.根据权利要求6所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述中间臂架（9）的端部铰接有第二铰接件（55），小臂（50）铰接在第二铰接件（55）上，第二铰接件（55）与中间臂架（9）之间连接有小臂俯仰油缸（43），小臂（50）与第二铰接件（55）之间连接有小臂摆动油缸（44）。8.根据权利要求1~5、7任一项所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述滑移机构包括设置在车体（1）上的滑移轨道（7）和滑动设置在滑移轨道（7）上的滑移臂座（5），侧臂架

连接在滑移臂座（5）上；所述车体（1）上设有两个侧臂架和一个中间臂架（9），两个侧臂架分别为左侧臂架（15）和右侧臂架（8），中间臂架（9）位于左侧臂架（15）和右侧臂架（8）之间。9.根据权利要求8所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述左侧臂架（15）和右侧臂架（8）均包括伸缩大臂（63），伸缩大臂（63）的一端通过转铰连接件（19）与滑移臂座（5）相连接，转铰连接件（19）通过第四摆动油缸（31）与滑移臂座（5）相连接，伸缩大臂（63）通过大臂俯仰油缸（20）与转铰连接件（19）相连接；伸缩大臂（63）的另一端设有吊篮平台（23），吊篮平台（23）上设有第二机械抓手（14）和可折叠的吊篮（13），第二机械抓手（14）位于可折叠的吊篮（13）前部。10.根据权利要求9所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述吊篮平台（23）的一侧铰接有吊篮臂（64），吊篮臂（64）与伸缩大臂（63）铰接且两者之间设有吊篮俯仰油缸（21），吊篮平台（23）与吊篮臂（64）之间设有第五摆动油缸（22）；所述吊篮（13）包括固定在吊篮平台（23）的主挡板和铰接在吊篮平台（23）上的侧挡板，主挡板和侧挡板之间设有折叠连杆。11.根据权利要求9或10所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述第二机械抓手（14）包括连接在吊篮平台（23）前端的第三铰接件（65），第三铰接件（65）上铰接有支臂（66），第三铰接件（65）与吊篮平台（23）之间设有支臂俯仰油缸（24），支臂（66）与第三铰接件（65）之间设有第六摆动油缸（25）；支臂（66）的端部铰接有第四铰接件（67），第四铰接件（67）上设有剪式夹具（47），剪式夹具（47）与第四铰接件（67）之间设有托举臂俯仰油缸（29），第四铰接件（67）与支臂（66）之间设有第六摆动油缸（27）。12.根据权利要求11所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述支臂上设有破碎锤（28），破碎锤（28）与支臂（66）平行设置。13.根据权利要求7或12所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述剪式夹具（47）包括托举臂（30），托举臂（30）的两侧对称设有夹爪（46），夹爪（46）通过夹紧油缸（48）控制开合，夹爪（46）的开口端设有楔形部。14.根据权利要求1或12所述的拱锚一体化作业台车，其特征在于：所述车体（1）上设有驾驶室（4）和电缆卷盘（18），车体（1）的下部设有前伸缩支腿（2）和后伸缩支腿（3）。15.一种拱锚一体化作业台车的施工方法，其特征在于：利用权利要求1~14任一项所述的拱锚一体化作业台车，具体步骤如下：s1：将拱锚一体化台车驶入隧道中合适位置，将前伸缩支腿（2）和后伸缩支腿（3）伸出进行台车定位；s2：台车定位后，作业人员位于吊篮（13）内操作左侧臂架（15）和右侧臂架（8）前移，将吊篮内作业人员送至指定工作面进行打点测量，利用破碎锤（28）进行隧道欠挖作业；s3：展开中间臂架（9），调整钻臂（10）姿态，操作中间臂架回转、折叠与伸缩动作，利用钻臂（10）快速在隧道环向指定位置钻设5-7个定位锚杆孔；s4：利用第一机械抓手（12）抓取顶部网片并将顶部网片托举至隧道特定位置；吊篮内的作业人员利用锚杆将顶部网片固定在洞壁上，然后，中间臂架（9）、左侧臂架（15）和右侧臂架（8）同时回收；然后，左侧臂架（15）和右侧臂架（8）上的第二机械抓手同时将两侧的网片托举至隧道特定位置；吊篮内的作业人员利用锚杆将两侧的网片固定在洞壁上，并位于顶部网片的两侧；

s5：待网片安装固定完毕，作业人员操作中间臂架（9）、左侧臂架（15）和右侧臂架（8）分别抓取拱顶拱架和左右两侧拱架，抓取拱架后调整拱架姿态，将拱架举至隧道内指定位置处进行拼接固定；s6：作业人员利用吊篮平台进行网片和拱架的拉筋焊接作业，拉筋焊接时，作业人员操作中间臂架（9），利用钻臂（10）进行锁脚锚杆孔和系统锚杆孔的钻设作业；s7：重复步骤s2~s6，直至完成整个隧道支护。

技术总结

本发明公开了一种拱锚一体化作业台车及其施工方法，解决了现有技术中拱锚台车功能单一、工作效率低的问题。本发明拱锚一体化作业台车，包括车体，所述车体上设有至少一个侧臂架和至少一个中间臂架，所述中间臂架通过回转支撑座连接在车体上，中间臂架自由端设有第一机械抓手，且中间臂架或侧臂架的臂体上设有能相对臂体运动的钻臂；侧臂架通过滑移机构与车体连接，侧臂架的自由端设有第二机械抓手。优选地，所述车体上设有驾驶室和电缆卷盘，车体的下部设有前伸缩支腿和后伸缩支腿。本发明设备配合新施工方式，实现网片快速铺挂、拱架快速拼装，解决挂网困难问题，提高挂网效率，加快隧道初支整体工效，最终实现减人增效的目的。最终实现减人增效的目的。最终实现减人增效的目的。

技术研发人员：闫艳辉 邢泊 于鹏 董恰 付大裕 王巍 李光朋 王占辉

受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司

技术研发日：2022.03.22

技术公布日：2022/6/3