CN106988768B - 隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置与操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置与操作方法，包括一个自行平台，在所述的自行平台上安装有一个伸缩臂控制台和两个机械臂控制台，在所述的两个机械臂控制台分布在伸缩臂控制台的两侧，在所述的伸缩臂控制台上设有能上下伸缩的伸缩臂，在所述的伸缩臂的顶部设有用于安装拱架的卡槽I；在每个机械臂控制台上设有一个可以弯曲一定角度和伸缩一定长度的机械臂，在机械臂的末端设有用于安装拱架的卡槽II；所述的伸缩臂实现拱顶处的拱架单元安装，所述的机械臂实现拱肩和拱腰处的拱架单元安装。

Description

隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置与操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置与操作方法。

背景技术

在国内的隧道施工过程中，为提高围岩稳定性和施工安全性，软弱围岩通常需要进行拱架安装支护。在安装支护时，一般采用钢拱或花拱的拱架形式，并配以钢筋网喷射混凝土来提高支护强度。现阶段，隧道拱架安装工作多采取人工作业，首先是用运输车将预制好的刚拱架运输至指定地点，人工卸下拱架，利用挖掘机吊着拱架，与此同时利用另一挖掘机将工人运送到刚拱架下，固定锚杆，将拱架依次连接成环状，进行安装。单件拱架重达一百公斤左右，每个台班人次一般为十几人，人工作业强度大，安全性差，并且高空作业危险性、费时费力，安装效率低。现有设备或方法难以实现隧道初支拱架立设施工的自动化与高效化，有必要开发一种更高效更优性能的隧道拱架安装机械装置。因此，需要设计一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置以解决以上问题。

发明内容

本发明为克服上述技术的不足，提供一种操作简便、工作性能安全可靠的隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置与操作方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置，包括一个自行平台，在所述的自行平台上上一个伸缩臂控制台和两个机械臂控制台，在所述的两个机械臂控制台分布在伸缩臂控制台的两侧，在所述的伸缩臂控制台上设有能上下伸缩的伸缩臂，在所述的伸缩臂的顶部设有用于安装拱架的卡槽I；在每个机械臂控制台上设有一个可以旋转一定角度的机械臂，在机械臂的末端设有用于安装拱架的卡槽II；所述的伸缩臂实现拱顶处的拱架单元安装，所述的机械臂实现拱肩和拱腰处的拱架单元安装。

进一步的，所述的自行平台由高强度钢板组成，在该平台的底部设有两对驱动轮，移动灵活，以保证上部机械稳定，方便将立拱架升举至安装位置进行安装。

进一步的，每个所述的机械臂控制台上设有两个操控手柄，其中一个操控手柄控制机械臂的伸缩长度，另一个操控手柄控制机械臂的弯曲角度，使得机械臂可以根据隧道半径进行长度及弯曲角度的调整。

进一步的，所述的伸缩臂控制台上设有一个控制按钮，所述的控制按钮控制伸缩臂伸缩。

进一步的，所述的卡槽I、II的形状为一个与拱架外型相配合的槽状结构。

进一步的，所述的伸缩臂控制台安装在自行平台的中心位置，所述的两个机械臂控制台相对于所述的伸缩臂控制台左右对称。

进一步的，所述的伸缩臂设置有两个，两个伸缩臂在伸缩臂控制台的控制下同时升降，实现拱顶处的拱架单元安装。

应用上述装置实现隧道初期支护立拱架安装，包括以下步骤：

1)安装立拱架时，控制两对驱动轮，将隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置放置在相应位置；

2)安装拱顶处的A单元立拱架时，将本机械装置移至隧道中心相应位置，将A单元拱架置于伸缩臂拱架组装系统的卡槽内并固定，通过操控旋钮调节伸缩臂长度，使A单元立拱架与隧道拱顶表面贴合，完成拱顶处立拱架的安装；

3)安装拱肩处的B单元拱架时，将本机械装置移至相应位置，将B单元拱架置于机械手臂拱架组装系统的卡槽内并固定，通过操控手柄调节两侧机械手臂长度和弯曲角度，使B单元立拱架与隧道表面相贴合，完成拱腰和拱脚处立拱架的安装；

4)安装拱腰处的C单元拱架时，参照安装拱肩处的B单元拱架的步骤；

5)根据安装要求，依次前进移动装置，重复1～4操作过程，完成初支拱架立设施工。

本发明研究了一种用于隧道及地下工程中初支立拱架安装的新型机械装置与操作方法，解决了现有由人工升举立拱架导致的起吊后拱架移动困难、劳动强度大等缺点，提高了施工效率，保障了施工人员的安全。与前人研究相比，本发明装置具有以下优点：

1)自行平台系统强度高、稳定性高、可自动行走，大大提高施工人员的效率和安全性；

2)伸缩臂拱架组装系统负责升举立拱架、控伸缩臂，安装拱顶处的A单元拱架，机械手臂拱架组装系统负责安装拱肩B单元拱架及拱腰C单元拱架，分工明确，组装方便，操作简便；

3)位于平台之上的伸缩臂、机械手臂，操作时根据隧道半径进行调整，对具体隧道断面适应性强，可根据具体工况实时实地进行调节；

4)机动操控系统中的机械臂控制台和伸缩臂控制台，操作简便，便捷高效。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明结构左侧视图；

图2为本发明结构正视图；

图3为本发明结构左侧视图(装配A、B单元拱架)；

图4为本发明结构正视图(装配A、B单元拱架)。

其中，1、自行平台，2、传动皮带，3、机械手臂，4-1、卡槽，4-2卡槽，5、伸缩臂，6、机械臂控制台，7、伸缩臂控制台，8、操控旋钮，9、操控手柄，10、A单元拱架，11、B单元拱架。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有设备或方法难以实现隧道初支拱架立设施工的自动化与高效化，有必要开发一种更高效更优性能的隧道拱架安装机械装置。因此，本发明设计了一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置以解决以上问题。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种用于隧道及地下工程中初支立拱架安装的新型机械装置，包括自行平台系统、拱架机械组装系统和机动操控系统。

自行平台系统包括一个自行平台1，该平台由高强度钢板组成，平台下方包括两对驱动轮；移动灵活，以保证上部机械稳定，方便将立拱架升举至安装位置进行安装；

拱架机械组装系统包括拱肩B单元拱架11及拱腰C单元拱架组装系统以及拱顶处的A单元拱架10组装系统；

拱肩B单元拱架及拱腰C单元拱架组装系统为机械臂组装系统，其包括传动皮带2、机械手臂3、卡槽4-2以及机械臂控制台6；传动皮带2、机械手臂5和卡槽4-2组成一个整体，方便安装拱肩B单元拱架11及拱腰C单元拱架；卡槽4-2安装在机械手臂5的末端；

拱顶处的A单元拱架组装系统为伸缩臂组装系统，其包括伸缩臂控制台7伸缩臂5和卡槽4-1。

机动操控系统分为机械臂控制台6和伸缩臂控制台7两部分，每个机械臂控制台各有两个操控手柄9，其中一个操控手柄控制机械臂的伸缩长度，另一个操控手柄控制机械臂的弯曲角度，使得机械臂可以根据隧道半径进行长度及弯曲角度的调整。

伸缩臂控制台7安装在平台两侧的伸缩臂下部，操控按钮8负责控制伸缩臂的长度。

应用上述装置实现隧道初期支护立拱架安装，包括以下步骤：

1)安装立拱架时，控制两对驱动轮，将隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置放置在相应位置；

2)安装拱顶处的A单元立拱架时，将本机械装置移至隧道中心相应位置，将A单元拱架置于伸缩臂拱架组装系统的卡槽内并固定，通过操控旋钮调节伸缩臂长度，使A单元立拱架与隧道拱顶表面贴合，完成拱顶处立拱架的安装；

3)安装拱肩处的B单元拱架时，将本机械装置移至相应位置，将B单元拱架置于机械手臂拱架组装系统的卡槽内并固定，通过操控手柄调节两侧机械手臂长度和弯曲角度，使B单元立拱架与隧道表面相贴合，完成拱腰和拱脚处立拱架的安装；

4)安装拱腰处的C单元拱架时，参照安装拱肩处的B单元拱架的步骤；

5)根据安装要求，依次前进移动装置，重复1～4操作过程，完成初支拱架立设施工。

本发明研究了一种用于隧道及地下工程中初支立拱架安装的新型机械装置与操作方法，解决了现有由人工升举立拱架导致的起吊后拱架移动困难、劳动强度大等缺点，提高了施工效率，保障了施工人员的安全。与前人研究相比，本发明装置具有以下优点：

1)自行平台系统强度高、稳定性高、可自动行走，大大提高施工人员的效率和安全性；

2)伸缩臂拱架组装系统负责升举立拱架、控伸缩臂，安装拱顶处的A单元拱架，机械手臂拱架组装系统负责安装拱肩B单元拱架及拱腰C单元拱架，分工明确，组装方便，操作简便；

3)位于平台之上的伸缩臂、机械手臂，操作时根据隧道半径进行调整，对具体隧道断面适应性强，可根据具体工况实时实地进行调节；

4)机动操控系统中的机械臂控制台和伸缩臂控制台，操作简便，便捷高效。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置，其特征在于，包括一个自行平台，在所述的自行平台上安装有一个伸缩臂控制台和两个机械臂控制台，在所述的两个机械臂控制台分布在伸缩臂控制台的两侧，在所述的伸缩臂控制台上设有能上下伸缩的伸缩臂，所述的伸缩臂设置有两个，两个伸缩臂在伸缩臂控制台的控制下同时升降；在所述的伸缩臂的顶部设有用于安装拱架的卡槽I；在每个机械臂控制台上设有一个可以弯曲一定角度和伸缩一定长度的机械臂，每个所述的机械臂控制台上设有两个操控手柄，其中一个操控手柄控制机械臂的伸缩长度，另一个操控手柄控制机械臂的弯曲角度，使得机械臂可以根据隧道半径进行长度及弯曲角度的调整；在机械臂的末端设有用于安装拱架的卡槽II；所述的伸缩臂实现拱顶处的拱架单元安装，所述的机械臂实现拱肩和拱腰处的拱架单元安装。

2.如权利要求1所述的一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置，其特征在于，所述的自行平台由高强度钢板组成，在该平台的底部设有两对驱动轮，使整个装置能够到达指定位置。

3.如权利要求1所述的一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置，其特征在于，所述的伸缩臂控制台上设有一个控制按钮，所述的控制按钮控制伸缩臂伸缩。

4.如权利要求1所述的一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置，其特征在于，所述的卡槽I、II的形状为一个与拱架外型相配合的槽状结构。

5.如权利要求1所述的一种用于隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置，其特征在于，所述的伸缩臂控制台安装在自行平台的中心位置，所述的两个机械臂控制台相对于所述的伸缩臂控制台左右对称。

6.利用权利要求1-5所述的新型机械装置实现隧道初期支护立拱架安装，其特征在于，包括以下步骤：

1)安装立拱架时，控制两对驱动轮，将隧道初期支护拱架立设施工的新型机械装置放置在相应位置；

2)安装拱顶处的A单元立拱架时，将该机械装置移至隧道中心相应位置，将A单元拱架置于伸缩臂拱架组装系统的卡槽内并固定，通过操控旋钮调节伸缩臂长度，使A单元立拱架与隧道拱顶表面贴合，完成拱顶处立拱架的安装；

3)安装拱肩处的B单元拱架时，将本机械装置移至相应位置，将B单元拱架置于机械手臂拱架组装系统的卡槽内并固定，通过操控手柄调节两侧机械手臂长度和弯曲角度，使B单元立拱架与隧道表面相贴合，完成拱腰和拱脚处立拱架的安装；

4)安装拱腰处的C单元拱架时，参照安装拱肩处的B单元拱架的步骤；

5)根据安装要求，依次前进移动装置，重复1～4操作过程，完成初支拱架立设施工。