CN112610242A - 一种铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，包括门架，门架的周侧固定有工作平台；门架的底部安装有行走系统；门架的顶部固定有钢筋铺设支撑系统；还包括防水板自动铺设牵引系统，防水板自动铺设牵引系统包括固定在门架外周侧的弧形轨道、与弧形轨道滑动连接的铺设组件、以及安装在门架上用于牵引铺设组件沿弧形轨道进行滑动的旋转伸缩臂，旋转伸缩臂的另一端连接有用于驱动其转动的驱动装置。本发明通过防水板自动铺设牵引系统，仅需3‑4人即可完成防水板铺设作业，显著提高防水板施工效率；且防水板铺设平顺、无褶皱，质量得到保证，减少后期隧道缺陷整治费用。此外，通过钢筋铺设支撑系统，能够有效控制钢筋间距，提高施工质量。

Description

一种铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车
技术领域
本发明属于隧道施工设备技术领域，具体涉及一种铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车。
背景技术
随着铁路建设发展，隧道越来越多，而防水卷材施工和钢筋作业是隧道施工中的关键环节，目前国内隧道施工中多使用人工配合简易台架进安装，机械化程度较低。简易台架存在以下缺陷和不足：台架为型钢焊接而成，拼装麻烦，不可重复利用，材料浪费大；无吊装系统，卷材需人工搬运，工效低；施工作业人数多，工人劳动强度大；不便于施工人员根具实际情况调节台架两侧的侧台板的高度；存在人工施工偏差，施工质量很难保证；无走行系统，台架移动不便，需借助铲车配合牵引移动，施工准备时间长。鉴于以上背景，本发明所述的一种铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，在防水板、钢筋施工质量、进度控制、安全风险等方面相较于传统简易施工台架均由很大提高，更加方便、快捷、优质地完成防水板及钢筋施工，并可适用于多种隧道，应用优势明显。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，该台车拥有防水板自动铺设牵引系统、走行系统、钢筋铺设支撑系统，极大的提高了工效及安全系数。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，包括门架，所述门架的周侧固定有工作平台；所述门架的底部安装有行走系统，所述行走系统采用电机驱动，电机为两台锥形制动电机，其结构与现有二衬台车的电机系统相同，移动、定位均采用电力，电动行走安装使用，可快速移动到施工指定位置，减少施工准备时间。所述门架的顶部固定有钢筋铺设支撑系统；还包括防水板自动铺设牵引系统，所述防水板自动铺设牵引系统包括固定在门架外周侧的弧形轨道、与弧形轨道滑动连接的铺设组件、以及安装在门架上用于牵引铺设组件沿弧形轨道的轨道方向进行滑动的旋转伸缩臂，所述旋转伸缩臂的另一端连接有用于驱动其转动的驱动装置。所述驱动装置可选择伺服电机等驱动电机；所述门架主要由横梁、纵梁、支腿、立柱、斜撑等组成，主要由工字钢拼接而成，跨距为1950mm，采用轻型材料以减轻重量；门架通过螺栓法兰连接，方便安装、拆卸，并可以重复使用。门架过车净空尺寸为最小宽度5750mm，高4890mm，满足最大工程车辆通行。
优选的，所述铺设组件包括用于与弧形轨道滑动连接的滑块，所述滑块的顶部转动连接有用于卷绕防水板卷材的转轴。防水卷材一次安装就位，减少人力搬运，提高施工效率。进一步的，所述滑块开设有滑槽，所述滑槽的尺寸与弧形轨道相适配。所述旋转伸缩臂通过万向节传动轴与滑块活动连接。施工过程中，旋转伸缩臂可自由旋转伸缩，操作灵活，可适应不同隧道断面。旋转伸缩臂对滑块进行牵引，带动滑块绕着弧形轨道运行，同时转轴转动，使防水卷材自动展开。
优选的，所述工作平台设置为四层，相连两层工作平台之间的间距为1800～2000mm。工作平台距初支面250mm，外侧作业平台呈翻转式，可以调整台车与初支面间的距离，方便施工使用。
优选的，所述钢筋铺设支撑系统包括固定在门架上方的支撑架，所述支撑架的底部安装有升降装置，在升降装置的带动下支撑架能够在竖直方向上进行升降运动；所述支撑架的顶部固定有钢筋定位装置；所述钢筋定位装置包括一组平行对称设置的固定杆，所述固定杆的顶部延沿长度方向等间距的固定有若干个定位卡具。所述定位卡具呈柱状，且其轴向方向与固定杆的轴向方向垂直。当钢筋铺设在固定杆上时，通过定位卡具能够有效控制钢筋间距，满足设计要求，较传统钢筋安装质量有很大提高。
进一步优选的，所述支撑架包括对称布置的四组支撑杆，每两组支撑杆之间通过连接杆固定连接；所述升降装置固定在连接杆的底部。更进一步的，所述支撑杆的顶部固定有定位支座，所述固定杆通过定位支座安装在支撑架的上方；所述定位支座的顶端面开设有U形定位槽，所述U形定位槽的宽度与固定杆的尺寸相适配。通过在定位支座的顶端面开设U形定位槽，能够准确快速的完成固定杆的安装工作，提高工作效率。所述升降装置为液压油缸；所述液压油缸呈竖直方向设置，液压油缸的底部与门架固定连接，液压油缸的输出轴的自由端与支撑架固定连接。通过液压油缸控制支撑架的升降，可有效控制钢筋层间距及保护层。
需要说明的是，上述驱动装置、旋转伸缩臂、万向节传动轴、液压油缸等均为市购产品。其具体的工作原理在此不作累述。旋转伸缩臂、液压油缸、驱动装置的开、关可通过手动开关，也可通过控制器进行自动控制，这两方式均是本领域常规的控制方式，不是本装置的发明点，在此处不作累述。当采用伺服电机作为驱动装置时，伺服电机间歇式正反转实现对旋转伸缩臂进行精确旋转操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车中的防水板自动铺设牵引系统，通过旋转伸缩臂、弧形轨道和铺设组件的配合，仅需3-4人即可完成防水板铺设作业，铺设一幅6m长防水板需耗时约3h；而普通防水板铺设台车，铺设6m防水板需6-7人，耗时约8h，防水板铺设较普通防水板施工快2倍，大幅缩短防水板施工时间。此外，与传统铺设台车相比，利用本发明提供的台车防水板铺设平顺、无褶皱，质量得到保证，减少后期隧道缺陷整治费用。
本发明提供的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台中的钢筋铺设支撑系统，无需人工搬运钢筋，大大降低人工劳动强度，减少作业人数4-5人；通过液压油缸控制支撑架的升降，可有效控制钢筋层间距及保护层；另外，通过在固定杆设置定位卡具，通过定位卡具能够有效控制钢筋间距，满足设计要求，较传统钢筋安装质量有很大提高。能给有效解决现有技术中钢筋铺设所需劳动力多、施工质量难以保证的问题。
附图说明
图1为本发明提供的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车的正视图；
图2为本发明提供的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车的侧视图；
图3为钢筋铺设支撑系统的结构示意图；
图4为铺设组件的结构示意图；
附图标记：1-门架，2-工作平台，3-行走系统，4-钢筋铺设支撑系统，41-支撑架，411-支撑杆，412-连接杆，413-定位支座，42-升降装置，43-固定杆，44-定位卡具，5-防水板自动铺设牵引系统，51-弧形轨道，52-旋转伸缩臂，53-铺设组件，531-滑块，532-转轴，533-滑槽，6-防水板卷材。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例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作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。
参考图1-图2，一种铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，包括门架1，门架主要由横梁、纵梁、支腿、立柱、斜撑等组成，主要由工字钢拼接而成，跨距为1950mm，采用轻型材料以减轻重量；门架通过螺栓法兰连接，方便安装、拆卸，并可以重复使用。门架过车净空尺寸为最小宽度5750mm，高4890mm，满足最大工程车辆通行。门架1的周侧固定有工作平台2，工作平台设置为四层，相连两层工作平台之间的间距为1800～2000mm；工作平台距初支面250mm，外侧作业平台呈翻转式，可以调整台车与初支面间的距离，方便施工使用。门架1的底部安装有行走系统3，行走系统3采用电机驱动，电机为两台锥形制动电机，其结构与现有二衬台车的电机系统相同，移动、定位均采用电力，电动行走安装使用，可快速移动到施工指定位置，减少施工准备时间。门架1的顶部固定有钢筋铺设支撑系统4。
参考图3，所述钢筋铺设支撑系统4包括固定在门架上方的支撑架41，所述支撑架41的底部安装有升降装置42，在升降装置42的带动下支撑架41能够在竖直方向上进行升降运动；所述支撑架41的顶部固定有钢筋定位装置；优选的，钢筋定位装置包括一组平行对称设置的固定杆43，所述固定杆43的顶部延沿长度方向等间距的固定有若干个定位卡具44，定位卡具44呈柱状，且其轴向方向与固定杆43的轴向方向垂直。当钢筋铺设在固定杆43上时，通过定位卡具44能够有效控制钢筋间距，满足设计要求，较传统钢筋安装质量有很大提高。进一步优选的，支撑架41包括对称布置的四组支撑杆411，每两组支撑杆411之间通过连接杆412固定连接；所述升降装置42固定在连接杆的412底部。更进一步的，支撑杆411的顶部固定有定位支座413，固定杆43通过定位支座413安装在支撑架411的上方；定位支座413的顶端面开设有U形定位槽，U形定位槽的宽度与固定杆的尺寸相适配。通过在定位支座的顶端面开设U形定位槽，能够准确快速的完成固定杆的安装工作，提高工作效率。进一步的，升降装置42为液压油缸；液压油缸呈竖直方向设置，液压油缸的底部与门架固定连接，液压油缸的输出轴的自由端与支撑架固定连接。通过液压油缸控制支撑架的升降，可有效控制钢筋层间距及保护层。
铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车还包括防水板自动铺设牵引系统5，参考图4，防水板自动铺设牵引系,5包括固定在门架外周侧的弧形轨道51、与弧形轨道51滑动连接的铺设组件53、以及安装在门架上用于牵引铺设组件53沿弧形轨道的轨道方向进行滑动的旋转伸缩臂52，旋转伸缩臂52的另一端连接有用于驱动其转动的驱动装置(图未视)。所述驱动装置可选择伺服电机等驱动电机；进一步的，所述铺设组件53包括用于与弧形轨道51滑动连接的滑块531，滑块531的顶部转动连接有用于卷绕防水板卷材6的转轴532。防水板卷材6一次安装就位，减少人力搬运，提高施工效率。更进一步的，滑块531开设有滑槽533，滑槽533的尺寸与弧形轨道51相适配。旋转伸缩臂52通过万向节传动轴与滑块活动连接。施工过程中，旋转伸缩臂52在驱动装置的驱动下可自由旋转伸缩，操作灵活，可适应不同隧道断面。旋转伸缩臂对滑块531进行牵引，带动滑块531绕着弧形轨道51运行，同时转轴532转动，使防水板卷材6自动展开，从而进行防水板铺设工作。
本铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车的施工过程包括以下步骤：
Step1、施工准备。为保证防水层铺设质量，在铺设防水层前对隧道净空进行量测检查，对欠挖地段、凸凹不平等处基面进行处理，确保表面平顺。
Step2、将台车行走至挂设防水板位置处，注意中心线与隧道中心线平行。
Step3、控制旋转伸缩臂旋转到台阶右侧下部。
Step4、作业人员将防水板卷材穿到卷轴上固定好。
Step5、控制旋转伸缩臂带动防水板紧贴隧道轮廓进行周向旋转，观察能否与上一环完好焊接。
Step6、铺挂土工布。用专用锚钉将无纺布固定在喷射混凝土表面上，从拱顶开始起向下对称铺设。
Step7、防水板铺设。控制旋转伸缩臂沿着隧道岩面，由下向上旋转，随着旋转伸缩臂旋转，防水板被展开铺放在岩面上，在防水板逐步打开过程中，启动台车液压系统，将防水板顶升至距初支面50cm处。作业平台上的操作人员采用热熔焊枪开始逐个将热熔垫片与防水板热熔焊接，固定防水板。
Step8、钢筋输送及定位绑扎。控制台车移动至需架设钢筋位置，将钢筋库翻转及输送装置平放至地面。
Step9、作业人员将钢筋放入钢筋库，操作人员操控钢筋翻转装置，完成钢筋抬升。
Step10、将钢筋铺设支撑系统移动至钢筋绑扎位置，作业人员取出钢筋，借助设备平台进行绑扎作业。
Step11、防水板铺设及钢筋绑扎完成后，移动台车进行下一循环作业。
上述实施例所述仅仅是对本发明专利的优选实施方式，并不构成对本发明的限制，应当指出，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都应受到专利法的保护。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，包括门架，所述门架的周侧固定有工作平台；其特征在于：所述门架的底部安装有行走系统；所述门架的顶部固定有钢筋铺设支撑系统；还包括防水板自动铺设牵引系统，所述防水板自动铺设牵引系统包括固定在门架外周侧的弧形轨道、与弧形轨道滑动连接的铺设组件、以及安装在门架上用于牵引铺设组件沿弧形轨道的轨道方向进行滑动的旋转伸缩臂，所述旋转伸缩臂的另一端连接有用于驱动其转动的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，其特征在于：所述铺设组件包括用于与弧形轨道滑动连接的滑块，所述滑块的顶部转动连接有用于卷绕防水板卷材的转轴。
3.根据权利要求2所述的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，其特征在于：所述滑块开设有滑槽，所述滑槽的尺寸与弧形轨道相适配。
4.根据权利要求2所述的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，其特征在于：所述旋转伸缩臂通过万向节传动轴与滑块活动连接。
5.根据权利要求1所述的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，其特征在于：所述行走系统采用电机驱动，电机为两台锥形制动电机。
6.根据权利要求1所述的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，其特征在于：所述工作平台设置为四层，相连两层工作平台之间的间距为1800～2000mm。
7.根据权利要求1所述的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，其特征在于：所述钢筋铺设支撑系统包括固定在门架上方的支撑架，所述支撑架的底部安装有升降装置，在升降装置的带动下支撑架能够在竖直方向上进行升降运动；所述支撑架的顶部固定有钢筋定位装置；所述钢筋定位装置包括一组平行对称设置的固定杆，所述固定杆的顶部延沿长度方向等间距的固定有若干个定位卡具。
8.根据权利要求7所述的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，其特征在于：所述支撑架包括对称布置的四组支撑杆，每两组支撑杆之间通过连接杆固定连接；所述升降装置固定在连接杆的底部。
9.根据权利要求8所述的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，其特征在于：所述支撑杆的顶部固定有定位支座，所述固定杆通过定位支座安装在支撑架的上方；所述定位支座的顶端面开设有U形定位槽，所述U形定位槽的宽度与固定杆的尺寸相适配。
10.根据权利要求7所述的铁路隧道大断面钢筋挂布一体台车，其特征在于：所述升降装置为液压油缸；所述液压油缸呈竖直方向设置，液压油缸的底部与门架固定连接，液压油缸的输出轴的自由端与支撑架固定连接。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Inventor after: Zhu Pinghua

Inventor after: Mo Yongchun

Inventor after: Zhang Xinsheng

Inventor after: Ju Wu

Inventor after: Yan Bo

Inventor after: Zhang Junru

Inventor after: Luo Lan

Inventor after: Kou Xuechao

Inventor after: Chen Lei

Inventor before: Mo Yongchun

Inventor before: Zhang Xinsheng

Inventor before: Ju Wu

Inventor before: Yan Bo

Inventor before: Zhao Xiaoming

Inventor before: Zhang Junru

Inventor before: Luo Lan

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GR01 Patent grant
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