CN106996298A - 隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置 - Google Patents

Abstract

本专利涉及隧道施工辅助工具领域，包括台架和布置在台架上的定位机构、铺设机构及顶出机构，定位机构包括垂直定位缸和水平定位缸；铺设机构包括盛具，盛具与环向方向平行；顶出机构包括沿台架环向方向设置的若干组顶出器，每组顶出器包括沿台架纵向方向设置的若干个螺旋丝杆顶出机和连杆，螺旋丝杆顶出机包括顶出端和输入端，每组顶出器的相邻两个螺旋丝杆顶出机的输入端通过连杆连接，连杆上连接有电机，每组顶出器的螺旋丝杆顶出机的顶出端上共同连接有一根顶出杆，顶出杆上安装有若干可转动的定位轮。本专利意在提供一种钢筋辅助铺设装置，以快速高效地铺设隧道二次衬砌钢筋，同时避免环向钢筋因受力不均而发生变形。

Description

隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置

技术领域

本发明涉及隧道施工辅助工具领域。

背景技术

在隧道工程施工中，二次衬砌钢筋绑扎的精确定位一直是制约二次衬砌施工质量的一大难题。二次衬砌钢筋包括纵向（沿隧道开凿方向）钢筋和环向（沿隧道横截面方向）钢筋，现有技术中对纵向钢筋和换向筋的绑扎普遍借助一个台车进行施工，现有台车结构均十分简单，其功能仅是一个可移动的脚手架，钢筋绑扎主要通过人工，将在地面焊接（或套筒连接）好的约9－30m长的钢筋从台车边侧送到拱部，并利用钢筋（一般直径为22－25mm）自身的弹性，将钢筋在台车外侧形成环状。由于不便于穿透防水布给钢筋增设支撑点，而钢筋又存在一定的刚度和重量，因此，人工弯成的圆弧形的环向钢筋无法精确定位，并且环向钢筋在拱顶处常常向围岩一侧严重变形，使得该处二次衬砌的钢筋形同虚设。

中国发明“用于隧道二次衬砌钢筋绑扎精确定位的台车”（授权公告日2012年7月4日）公开了一种二次衬砌钢筋的绑扎工具和方法，包括台架，台架上固定设置弧形的支撑环，支撑环上沿径向设置定位杆，定位杆上设置有钢筋卡槽，所述支撑环为多个且沿台架纵向并列设置在台架顶部，所述定位杆为多个均匀设置在支撑环上。该专利利用定位杆上的钢筋卡槽，首先将纵向钢筋进行定位，将定位后的纵向钢筋绑在定位杆上后，再从台车的侧方将环向钢筋环状的环向钢筋抬到台车的上方，再将环向钢筋绑扎到预先固定的纵向钢筋上。由于环向钢筋的尺寸较长（9-30m），重量较重，在搬运时，会发生甩动或摆动，十分不便于工人将环向钢筋抬到纵向钢筋上定位，并且每次抬环向钢筋也只能抬1-2根进行定位，定位的效率并不高，而且在抬环向钢筋的过程中由于空间有限，操作十分不便，还容易使环向钢筋由于受力不均而发生变形，不利于精确定位。

发明内容

本发明意在提供一种隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置，以快速高效地铺设隧道二次衬砌钢筋，同时避免环向钢筋因受力不均而发生变形。

本方案中的隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置，包括台架和布置在台架上的定位机构、铺设机构及顶出机构，定位机构包括垂直地设置在台架底部的垂直定位缸和水平设置在垂直定位缸两侧的水平定位缸；铺设机构包括用于盛放环向钢筋且可沿台车纵向方向平移的盛具，盛具与环向方向平行；顶出机构包括沿台架环向方向设置的若干组顶出器，每组顶出器包括沿台架纵向方向设置的若干个螺旋丝杆顶出机和连杆，螺旋丝杆顶出机包括顶出端和输入端，每组顶出器的相邻两个螺旋丝杆顶出机的输入端通过连杆连接，连杆上连接有电机，每组顶出器的螺旋丝杆顶出机的顶出端上共同连接有一根顶出杆，顶出杆上安装有若干可转动的定位轮。

本方案的技术原理及有益效果为：水平定位缸用于推动台架水平平移，垂直定位缸用于推动台架垂直平移，水平定位缸与垂直定位缸的联动调节台架和台架上盛具的圆心与隧道的圆心重合。

将环向钢筋放置在盛具内，盛具内可同时叠放多根环向钢筋。使用器械或者人工推动盛具沿台车的纵向移动，并且一边移动一边逐根将环向钢筋从盛具中取出，然后将环向钢筋逐根放入顶出杆的定位轮上，每个定位轮上放置一根环向钢筋。持续移动盛具，即可将盛具内的所有环向钢筋一次性地全部铺设在定位轮上。在放置环向钢筋的过程中，由于定位轮可转动，因此可推动环向钢筋绕隧道的圆心转动，便于调整环向钢筋，使环向钢筋在环向方向上的定位更准确。

环向钢筋铺设完成后，启动电机，电机通过连杆带动同一组顶出器的顶出端同步伸出或收回。顶出端将顶出杆向隧道的施工面顶出，直到将环向钢筋顶升到所需位置，即可完成所有环向钢筋的同步准确定位和铺设，快速高效。

环向钢筋定位和铺设完成后，即可在环向钢筋上沿纵向方向绑扎纵向钢筋，由于纵向钢筋为直线形的钢筋，在绑扎的过程中搬运和绑扎都相对于搬运环向钢筋更方便，可快速高效地完成纵向钢筋的定位、铺设和绑扎。

完成纵向钢筋同环向钢筋的绑扎后，电机反转，带动螺旋丝杆顶出机收缩，螺旋丝杆顶出机的顶出端收回，顶出杆及定位轮从环向钢筋上脱离，移动台架到下一工位，重复上述步骤，即可再次进行隧道二次衬砌钢筋的定位、铺设和顶出。

与现有技术相比：（1）本方案一次性准确定位、顶出和铺设多根环向钢筋，更快速高效；（2）本方案采用先准确定位难以铺设和定位的环向钢筋后再定位和铺设相对更不容易发生变形的纵向钢筋的方法，减少环向钢筋发生变形的几率；（3）本方案利用盛具存放环向钢筋，盛具在台车上可沿纵向滑动，减小了人工搬运环向钢筋的工作量，也减小了环向钢筋因工人搬运时导致的受力不均而变形的几率，同时也可防止环向钢筋在搬运过程中损坏防水布；（4）螺旋丝杆顶出机的顶出端可精确地控制顶出杆的顶出距离，进一步便于精确铺设和顶出环向钢筋。

进一步，所述螺旋丝杆顶出机水平或竖直地安装在所述台架上。使环向钢筋被水平或垂直地顶出，保证环向钢筋稳定地定位、顶出的同时，还可避免螺旋丝杆顶出机侧向受力而受损。

进一步，所述螺旋丝杆顶出机沿环向方向均布在所述台架上。螺旋丝杆顶出机的均布设置，使得环向钢筋的受力点也均匀分布，利于避免环向钢筋因受力不均而发生变形。

进一步，所述台架上还设有水平投线仪和垂直投线仪。投线仪通过发射激光束，使激光束通过内部的棱镜导光系统形成激光面以投射出水平和铅垂的激光线。由于隧道在基岩的开挖过程中为了方便测量，通常都留有放样点，使用水平投线仪投射与垂直投线仪分别投射水平和垂直的激光线，定位机构在调整的过程中即可通过激光线与放样点的重合度判断台架是否调整到位。

进一步，还包括万向节或联轴器和若干个转向器，转向器通过万向节或联轴器与连杆联接。通过转向器即可使一组或者多组顶出器与同一台电机连接，使得一台电机驱动部分或所有螺旋丝杆顶出机同步运动，进一步利于保证螺旋丝杆顶出机之间的同步性。

进一步，所述定位轮沿所述顶出杆的轴向均布设置。在铺设环向钢筋的过程中，通过通过将环向钢筋放置在定位轮上即可保证环向钢筋之间的间距均匀。

进一步，所述定位轮侧面上设有凹槽，凹槽与定位轮同心。利用凹槽对环向钢筋进行限位，避免环向钢筋在定位轮上发生纵向移动。

附图说明

图1为本发明实施例隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置的环向结构示意图；

图2为本发明实施例隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置的纵向结构示意图。

图3为图2中A处局部放大示意图；

图4为顶出器与电机的连接示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：台架1、盛具2、顶出器3、螺旋丝杆顶出机301、顶出杆302、定位轮303、凹槽304、换向器4、转向器5、连杆6、电机7、垂直投线仪8、水平投线仪9、环向钢筋10、隧道11。

实施例隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置基本如附图1和附图2所示：包括台架1和布置在台架1上的定位机构、铺设机构及顶出机构，定位机构包括垂直地设置在台架1底部的垂直定位缸和水平设置在垂直定位缸两侧的水平定位缸，台架1顶部的中点处安装有垂直投线仪8，台架1底部两侧分别安装有水平投线仪9；铺设机构包括用于盛放环向钢筋10的、可沿台车纵向方向平移的盛具2，盛具2与环向方向平行；顶出机构包括沿台架1环向方向均布有七组顶出器3，台架1两侧的顶出器3水平设置，台架1上部的顶出器3竖直设置，每组顶出器3包括沿台架1纵向方向设置的四个螺旋丝杆顶出机301和三根连杆6，螺旋丝杆顶出机301包括顶出端和输入端，每组顶出器3的相邻两个螺旋丝杆顶出机301的输入端通过连杆6连接，每组顶出器3靠近盛具2的一端的连杆6上还连接有转向器5，所有转向器5远离连杆6的一端通过换向器4连接在同一台电机7上，顶出器3与电机7的连接示意图如附图4所示；每组顶出器的螺旋丝杆顶出机301的顶出端上共同连接有一根顶出杆302，顶出杆302上每隔20cm安装有一个可转动的定位轮303，定位轮303与顶出杆302同轴，定位轮303侧面上设有凹槽304，凹槽304与定位轮303同心，如附图3所示。

在对环向钢筋10进行定位前，首先需对台架1进行准确定位。在垂直定位缸的下方设置一块L形的垫板，垂直定位缸的下端面滑动连接在垫板的水平段上，而水平定位缸抵在垫板的竖直段上，垂直定位缸上下调节台架1，水平定位缸推动台架1和垂直定位缸水平平移，直到水平投线仪9的投射激光线与隧道11两侧的放样点重合，而垂直投线仪8的投射激光线与隧道11顶部的放样点重合，即可使得盛具2、台架1的圆心与隧道11的圆心重合，便于环向钢筋10的精确定位。

然后，将环向钢筋10放置在盛具2内，盛具2内可同时放叠放多根环向钢筋10。推动盛具2沿台车的纵向移动，并且一边移动一边逐根将环向钢筋10从盛具2中取出，然后将环向钢筋10逐根放入顶出杆302的定位轮303上，每个定位轮303上放置一根环向钢筋10，定位轮303上的凹槽304对环向钢筋10进行限位，避免钢筋纵向移动，环向钢筋10之间的距离保持在20cm。持续移动盛具2，即可将盛具2内的所有环向钢筋10一次性地全部铺设在定位轮303上。在放置环向钢筋10的过程中，由于定位轮303可转动，因此可推动环向钢筋10绕隧道11的圆心转动，便于调整环向钢筋10，使环向钢筋10在环向方向上的定位更准确。

环向钢筋10铺设完成后，启动电机7，电机7通过转向器5和连杆6带动七组顶出器3的顶出端同步伸出或收回。顶出端将顶出杆302向隧道11的施工面顶出，直到将环向钢筋10顶升到所需位置，即可完成所有环向钢筋10的同步准确定位和铺设。

完成纵向钢钢筋同环向钢钢筋的绑扎后，电机7反转，带动螺旋丝杆顶出机301回转，螺旋丝杆顶出机301的顶出端收回，顶出杆302及定位轮303从环向钢筋10上脱离，移动台架1到下一工位，重复上述步骤，即可再次进行隧道11二次衬砌钢筋的定位、铺设和顶出。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置，包括台架和布置在台架上的定位机构、铺设机构及顶出机构，所述定位机构包括垂直地设置在台架底部的垂直定位缸和水平设置在垂直定位缸两侧的水平定位缸；所述铺设机构包括用于盛放环向钢筋且可沿台车纵向方向平移的盛具，盛具与环向方向平行；所述顶出机构包括沿台架环向方向设置的若干组顶出器，每组顶出器包括沿台架纵向方向设置的若干个螺旋丝杆顶出机和连杆，螺旋丝杆顶出机包括顶出端和输入端，每组顶出器的相邻两个螺旋丝杆顶出机的输入端通过连杆连接，连杆上连接有电机，每组顶出器的螺旋丝杆顶出机的顶出端上共同连接有一根顶出杆，顶出杆上安装有若干可转动的定位轮。

2.根据权利要求1所述的隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置，其特征在于：所述螺旋丝杆顶出机水平或竖直地安装在所述台架上。

3.根据权利要求1所述的隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置，其特征在于：所述螺旋丝杆顶出机沿环向方向均布在所述台架上。

4.根据权利要求1所述的隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置，其特征在于：所述台架上设有水平投线仪和垂直投线仪。

5.根据权利要求1所述的隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置，其特征在于：还包括万向节或联轴器和若干个转向器，转向器通过万向节或联轴器与连杆联接。

6.根据权利要求1所述的隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置，其特征在于：所述定位轮沿所述顶出杆的轴向均布设置。

7.根据权利要求6所述的隧道二衬钢筋定位、铺设及顶出装置，其特征在于：所述定位轮侧面上设有凹槽，凹槽与定位轮同心。