一种盾构隧道平衡保护机器人

本发明涉及隧道建设的，特别涉及一种盾构隧道平衡保护机器人。

背景技术：

1、隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道，隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分；主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长的隧道还有专门的通风和照明设备，而隧道加固支撑穹顶则是对隧道穹顶部分进行支撑，保证隧道的稳定性和安全性。

2、隧道工程活动引起围岩变形破坏和应力重分布,由于围岩自身的约束作用,随着应力释放,围岩载荷大部分转移给相邻地层,当围岩条件较好时工程响应累积程度较低,对施工安全无威胁,本质上无须进行支护；而当围岩无法实现自行平衡时则需要对其实施外部干预,即要适时地施作支护结构以承担施工诱发的附加载荷。

3、如公开号为cn215057513u的中国专利公开了一种隧道施工用顶部砖块支撑装置，包括支撑装置底座，支撑装置底座的底部设有万向轮，支撑装置底座的端面设有支撑装置工作台，支撑装置工作台的端面并且靠近支撑装置工作台的正面设有第一液压支撑杆，第一液压支撑杆的端面连接有拱形支撑前板件，本实用新型中，通过设置的拱形活动板件能够通过支撑装置工作台对支撑的范围进行调整，从而解决了现有的弧形支板在对砖块进行支撑时，在遇到不同大小的隧道后常常需要按照不同需求对弧形支板进行更换，导致了人力和时间产生大量浪费的问题，进而使装置的功能性提升，使装置的实用性得到增强。

4、然而，上述隧道施工用顶部砖块支撑装置在实际使用的过程中还有一些不足之处：

5、1、上述现有技术中，隧道施工用顶部砖块支撑装置能够针对隧道顶部进行支撑，但是有的隧道呈环形、有的隧道呈半圆形甚至有的隧道呈拱形，而现有技术适用性较差，仅仅能够针对一种形状的隧道进行支撑，并且其支撑的稳定性较差。

6、2、现有技术中，支撑装置仅仅能够对隧道内的一小节区域进行支撑，因此整个隧道需要大量的支撑装置进行支撑，无法同时对相对较长得隧道内壁进行支撑，导致其需要消耗大量的设备，导致支撑时消耗大量的时间和成本。

7、因此，在上述陈述的观点之下，现有的施工用顶部砖块支撑装置还有可提高的空间。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种盾构隧道平衡保护机器人。

2、一种盾构隧道平衡保护机器人，包括支撑本体，所述支撑本体的底部设置有驱使其移动的移动轮，所述支撑本体的前后两端安装有能够进行前后伸缩的伸缩柱，所述伸缩柱远离支撑本体的一端固定连接有圆形支顶块，所述支撑本体的顶部固定连接有双向伸缩电动推杆，所述双向伸缩电动推杆的两端与圆形支顶块相连，其中：

3、所述圆形支顶块上设置有能够对不同内径的隧道进行平衡支顶的伸缩支顶机器人，所述伸缩支顶机器人包括固定块、机器支撑臂、机器支撑板、固定杆、主动控制轴以及阶梯圆柱；

4、所述固定块安装在两个对称分布的圆形支顶块相对的一侧，所述机器支撑臂沿着固定块的长度方向滑动安装在固定块上，且所述固定块上开设供机器支撑臂滑动配合的圆形滑槽，所述机器支撑板固定安装在机器支撑臂远离固定块的一端，所述固定杆滑动安装在机械支撑臂上，且所述固定杆滑动贯穿固定块，所述主动控制轴对称固定安装在支撑本体的中部，所述主动控制轴滑动贯穿两个圆形支顶块，且所述阶梯圆柱沿着主动控制轴对称固定安装在主动控制轴的两侧，所述阶梯圆柱位于两个圆形支顶块的外侧。

5、进一步的，两个所述机器支撑板之间还设置有能够针对隧道内壁贴附的水泥衬进行支撑的批量支撑单元，所述批量支撑单元包括支撑链块、棘轮、棘爪、滑动条以及往复拉簧；

6、若干所述机器支撑板相对侧均固定连接有支撑链块，相对的两个机器支撑板上的支撑链块之间等间距首尾铰接的方式连接有若干相同的支撑链块，所述棘轮固定安装在若干支撑链块相同的一侧，所述棘爪滑动安装在若干支撑链块相同的另外一侧，且所述棘爪活动啮合在棘轮上，所述滑动条固定安装在棘爪上，且滑动条滑动贯穿在支撑链条的内部，所述往复拉簧设于滑动条与支撑链块之间，且往复拉簧的一端与滑动条固定连接，往复拉簧的另外一端与支撑链块内壁固定连接。

7、进一步的，所述棘轮与棘爪上设置有针对若干支撑链块进行松弛与绷直状态进行限定的解锁模块，所述解锁模块包括牵引钢绳以及牵引环；

8、所述牵引钢绳固定安装在滑动条远离棘爪的一端且所述牵引钢绳的中部穿设于往复拉簧向外延伸，直至牵引钢绳滑动贯穿支撑链块，若干牵引钢绳的一端相互连接且共同连接有牵引环。

9、进一步的，所述机器支撑板上设置有能够自适应伸缩的伸缩模块，所述伸缩模块包括限位条以及伸缩弧形板；

10、所述机器支撑板上端开设有弧形槽，所述机器支撑板上的弧形槽侧壁上固定连接有限位条，所述伸缩弧形板沿着机器支撑板的长度方向对称滑动在机器支撑板上。

11、进一步的，所述伸缩弧形板上还设置有针对隧道内壁贴附的水泥衬进行环形支撑的伸展件，所述伸展件包括夹持气缸、夹持块以及夹持杆；

12、所述夹持气缸固定安装在机器支撑臂的一侧，且所述夹持气缸的输出端向沿着机器支撑臂向机器支撑板的方向延伸，所述夹持块固定安装在夹持气缸的输出端上，所述夹持杆对称铰接安装在夹持块的左右两端，并且两个夹持杆远离夹持块的一端分别与机器支撑板上的两个伸缩弧形板相铰接。

13、进一步的，所述固定块与机器支撑臂之间还设置有对其进行安装和拆卸的锁紧单元，所述锁紧单元包括机器支撑臂上等间距开设的锁定孔，所述固定杆上固定连接有锁紧板，锁紧板上通过两个滑动的锁紧柱活动插入到机器支撑臂上开设的锁定孔内，所述固定杆与机器支撑臂之间通过锁紧拉簧相连。

14、进一步的，所述锁紧板上转动有一号锥形齿轮，一号锥形齿轮的侧端啮合有转动在锁紧板上的二号锥形齿轮，二号锥形齿轮的中部开设有六角形槽，一号锥形齿轮与锁紧柱之间通过螺纹连接的方式相连。

15、进一步的，所述支撑本体的两端均滑动安装有水平杆，两个水平杆相对的一侧均设置有齿条，两个齿条相对的一侧共同啮合有同步齿轮，所述同步齿轮转动安装在支撑本体的中部，且所述支撑本体上通过扭簧设置有限位棘卡爪，所述限位棘卡爪与齿条相互啮合，所述水平杆远离支撑本体的一端固定有支顶板。

16、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

17、一、本发明能够对隧道内一段长度的隧道内壁进行平衡支顶，其不仅能够实现对隧道内的水泥衬进行大批量化支撑，提高支撑的效率，而且能够减少成本的消耗；其次本发明能够对不同尺寸不同形状的隧道进行支撑，大大提高了本发明中盾构隧道平衡保护机器人的适用性。

18、二、本发明设置有若干组机器支撑臂，大大提高了隧道内平衡支顶的稳定性，避免隧道内部贴附的水泥衬发生变形或者掉落，保证水泥衬后续的坚固性，同时本发明中的我机器支撑臂可以进行调节，对半圆形隧道以及圆形隧道进行支撑，大大提高了本发明的适用性。

19、三、本发明通过两个圆形支顶块之间的支撑链块与机器支撑板对隧道内壁进行有效的批量化支撑，避免隧道内壁上的水泥衬发生位移，同时支撑链块能够弯曲和绷直，并贴附在隧道内壁上，实现对隧道内壁的平衡支顶。