CN113107548B - 一种隧道防水材料铺设装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道防水材料铺设装置，包括台车主梁支架和横梁，所述横梁固定安装在台车主梁支架的顶部，且台车主梁支架上固定安装有铺设轨道，且铺设轨道上固定安装有齿条，且铺设轨道上设置有导向槽，所述台车主梁支架上固定安装有脚轮底盘，且铺设轨道上活动连接有具有脱出功能的爬升结构，通过两个铺设轨道构成分体式的轨道结构，搭载有施工材料承载结构的驱动箱采用可脱离结构，驱动箱可以进入到铺设轨道下方的转向和转运结构，使用单向成对的驱动箱来完成土工布连同防水布的铺设施工；通过一种隧道防水材料铺设方法，不需要在隧道中进行台车的来回移动，台车移动轨道可以采用一次性轨道，即时拆装以节省材料损耗。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种隧道防水材料铺设装置及方法。
背景技术
在现代的隧道防水工程中，复合衬砌防水技术得到了普遍应用；其施工过程中需要在隧道的断面上先后铺设土工布和防水板等防水材料，以达到防止隧道内渗漏水的目的。目前，国内隧道防水材料的铺设多采用传统的脚手架人工棍棒托顶铺设。此种施工方法劳动强度大、铺设效率低、搭接尺寸误差大，难以满足施工进度和施工质量的要求。
随着自动化技术的进步，现在也已经出现了铺设台车等自动铺设装置，但是现在的铺设台车通常采用单轨道结构，要分别的进行土工布和防水布的铺设，分为两个不连续的工段，铺设台车必须进行来回操作，台车轨道的保留周期长，因此整个工程耗时耗材较多。鉴于此，我们提出一种隧道防水材料铺设装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道防水材料铺设装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道防水材料铺设装置，包括台车主梁支架和横梁，所述横梁固定安装在台车主梁支架的顶部，且台车主梁支架上固定安装有铺设轨道，且铺设轨道上固定安装有齿条，且铺设轨道上设置有导向槽，所述台车主梁支架上固定安装有脚轮底盘，且铺设轨道上活动连接有具有脱出功能的爬升结构，所述爬升结构上固定安装有分体式的施工材料承载结构，所述台车主梁支架上固定安装有回转轨道，且回转轨道上固定安装有导向座，所述导向座中滑动安装有具有升降功能的驱动箱转向结构，且回转轨道上安装有输送带，所述台车主梁支架上固定安装有吊架，且吊架上固定安装有吊筒，所述吊筒中转动安装有转轴，且转轴上安装有具有可切换功能的施工材料抓取结构。
优选的，所述台车主梁支架由横排和竖排的工字钢搭设而成，且横梁为水平工字钢结构，所述脚轮底盘安装在台车主梁支架的底部。
优选的，所述铺设轨道为弧形结构，且铺设轨道在台车主梁支架的侧支架上安装有两个，所述齿条沿着铺设轨道的方向进行安装，且导向槽设置在铺设轨道的侧面。
优选的，爬升结构包括有驱动箱、电机和爬升齿轮，所述驱动箱活动连接在铺设轨道以及导向槽上，且爬升齿轮安装在驱动箱空腔的转轴上，所述电机对爬升齿轮进行驱动。
优选的，施工材料承载结构包括有托板、支撑架和放置槽，且施工材料承载结构镜像安装在两个驱动箱上。
优选的，驱动箱转向结构包括有升降柱、气缸、承接板和伸缩杆，且驱动箱转向结构在回转轨道上镜像安装有两个，所述升降柱连接在导向座的中部，且气缸的伸缩端与升降柱连接，所述承接板转动安装在升降柱的顶面，且伸缩杆铰接在升降柱的转动座上，所述伸缩杆转动连接在承接板上。
优选的，施工材料抓取结构安装在转轴的两端，且施工材料抓取结构安装在台车主梁支架的两侧，且施工材料抓取结构包括有土工布杆、防水布杆、推杆和气动夹爪，所述土工布杆和防水布杆倾斜设置，且推杆安装在土工布杆和防水布杆的滑槽中，所述气动夹爪安装在推杆的前端。
一种隧道防水材料铺设方法，该方法包括以下步骤：
S1：(土工布铺设)首先，台车主梁支架以及横梁构成铺设台车的基础结构，其通过脚轮底盘沿着隧道内铺设的轨道移动到施工位置，然后施工材料抓取结构将绕卷有土工布的布辊放在施工材料承载结构中，驱动箱转向结构将驱动箱送到铺设轨道的一端，爬升齿轮与齿条啮合，通过电机带动爬升齿轮转动，从而产生反作用力作用在驱动箱的结构上，带动驱动箱沿着铺设轨道进行移动，从而沿着隧道的表面完成土工布铺设；
S2：(模式切换)完成土工布运送铺设的驱动箱从铺设轨道的一端移动到另一端，而此时保持台车主梁支架的位置不变，驱动箱从铺设轨道上脱出时气缸将升降柱升起，使得承接板水平的位于驱动箱的底部，随后升降柱下落，完成驱动箱的脱离，然后伸缩杆带动承接板转动到倾斜状态，驱动箱从承接板上滑落到输送带上，并经过输送带移动到回转轨道的另一端，进入到防水布的铺设过程，并且在驱动箱进入到输送带上，进入到状态切换过程，施工材料抓取结构运作，转轴可以在吊筒上转动，土工布杆上的推杆先带动气动夹爪夹住布辊，随后推杆回缩，将土工布从施工材料承载结构带走，使得驱动箱空载进入到输送带，随后另一端的施工材料抓取结构将防水布放入到施工材料承载结构中，使得驱动箱可以进入到防水布施工状态；
S3：(防水布铺设)通过铺设轨道头部的驱动箱转向结构将驱动箱再次送入到铺设轨道中，爬升齿轮与齿条啮合，通过电机带动爬升齿轮转动，从而产生反作用力作用在驱动箱的结构上，带动驱动箱沿着铺设轨道进行移动，沿着隧道的表面完成防水布的铺设。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明中通过两个铺设轨道在台车主梁支架的两侧构成分体式的轨道结构，并且搭载有施工材料承载结构的驱动箱采用可脱离结构，驱动箱完成一次铺设动作后可以进入到铺设轨道下方的转向和转运结构，配合台车主梁支架侧面的施工材料抓取结构，可以完成驱动箱的承载模式切换，使用单向成对的驱动箱结构来完成土工布连同防水布的铺设施工；
2.本发明中通过隧道防水材料铺设方法，可以在台车不移动的情况下完成土工布和防水布的同方向依次铺设，而不需要在隧道中进行台车的来回移动，所以台车移动轨道可以采用一次性轨道，即时拆装以节省材料损耗，并减少轨道占用，施工工作连续性佳，有利于缩短隧道施工时间，加速通车。
附图说明
图1为本发明结构的正面示意图；
图2为本发明结构的侧面示意图；
图3为本发明结构的底面示意图；
图4为图1中A区域放大示意图；
图5为图2中B区域放大示意图。
图中：台车主梁支架1、横梁2、铺设轨道3、齿条4、导向槽5、脚轮底盘6、驱动箱7、托板8、支撑架9、放置槽10、电机11、爬升齿轮12、回转轨道13、导向座14、升降柱15、气缸16、承接板17、伸缩杆18、输送带19、吊架20、吊筒21、转轴22、土工布杆23、防水布杆24、推杆25、气动夹爪26。
具体实施方式
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做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。
请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种隧道防水材料铺设装置，包括台车主梁支架1和横梁2，横梁2固定安装在台车主梁支架1的顶部，且台车主梁支架1上固定安装有铺设轨道3，且铺设轨道3上固定安装有齿条4，且铺设轨道3上设置有导向槽5，台车主梁支架1上固定安装有脚轮底盘6，且铺设轨道3上活动连接有具有脱出功能的爬升结构，爬升结构上固定安装有分体式的施工材料承载结构，台车主梁支架1上固定安装有回转轨道13，且回转轨道13上固定安装有导向座14，导向座14中滑动安装有具有升降功能的驱动箱转向结构，且回转轨道13上安装有输送带19，台车主梁支架1上固定安装有吊架20，且吊架20上固定安装有吊筒21，吊筒21中转动安装有转轴22，且转轴22上安装有具有可切换功能的施工材料抓取结构。
台车主梁支架1由横排和竖排的工字钢搭设而成，且横梁2为水平工字钢结构，脚轮底盘6安装在台车主梁支架1的底部，通过台车主梁支架1以及横梁2构成铺设台车的基础结构，能够通过脚轮底盘6沿着隧道内铺设的轨道进行移动；
铺设轨道3为弧形结构，且铺设轨道3在台车主梁支架1的侧支架上安装有两个，齿条4沿着铺设轨道3的方向进行安装，且导向槽5设置在铺设轨道3的侧面，两个铺设轨道3在台车主梁支架1的两侧构成分体式的轨道结构，其上的齿条4以及导向槽5作为轨道3的导向结构；
爬升结构包括有驱动箱7、电机11和爬升齿轮12，驱动箱7活动连接在铺设轨道3以及导向槽5上，且爬升齿轮12安装在驱动箱7空腔的转轴上，电机11对爬升齿轮12进行驱动，在驱动箱7进入到铺设轨道3上时，爬升齿轮12与齿条4啮合，通过电机11带动爬升齿轮12转动，从而产生反作用力作用在驱动箱7的结构上，带动驱动箱7沿着铺设轨道3进行移动，并且当驱动箱7移动到铺设轨道3的端部时，可以从其上脱出；
施工材料承载结构包括有托板8、支撑架9和放置槽10，且施工材料承载结构镜像安装在两个驱动箱7上，当两个驱动箱7同步沿着铺设轨道3移动时，可以通过两个驱动箱7上分体式的施工材料承载结构进行防水施工材料的承载，将绕卷有土工布和防水布的布辊放在支撑架9的放置槽10中，驱动箱7移动时，可以沿着隧道的表面完成土工布和防水布的铺设，并且布辊可以从放置槽10中取出，从而进行施工材料承载结构上土工布或者防水布的更换，轮流的完成铺设；
驱动箱转向结构包括有升降柱15、气缸16、承接板17和伸缩杆18，且驱动箱转向结构在回转轨道13上镜像安装有两个，升降柱15连接在导向座14的中部，且气缸16的伸缩端与升降柱15连接，承接板17转动安装在升降柱15的顶面，且伸缩杆18铰接在升降柱15的转动座上，伸缩杆18转动连接在承接板17上，土工布和防水布的铺设方向需要保持一致，所以在土工布铺设完成之后，驱动箱7从铺设轨道3的一端脱出，落在承接板17上，首先气缸16将升降柱15升起，使得承接板17水平的位于驱动箱7的底部，随后升降柱15下落，完成驱动箱7的脱出，然后伸缩杆18带动承接板17转动到倾斜状态，驱动箱7从承接板17上滑落到输送带19上，并经过输送带19移动到回转轨道13的另一端，进入到防水布的铺设过程；
施工材料抓取结构安装在转轴22的两端，且施工材料抓取结构安装在台车主梁支架1的两侧，且施工材料抓取结构包括有土工布杆23、防水布杆24、推杆25和气动夹爪26，土工布杆23和防水布杆24倾斜设置，且推杆25安装在土工布杆23和防水布杆24的滑槽中，气动夹爪26安装在推杆25的前端，在驱动箱7进入到输送带19上，进入到状态切换过程，施工材料抓取结构运作，根据施工材料承载结构上承载的材料种类，转轴22可以在吊筒21上转动，选择土工布杆23和防水布杆24，其上的推杆25先带动气动夹爪26夹住布辊，随后推杆25回缩，将施工材料从施工材料承载结构带走，使得驱动箱7空载进入到输送带19。
一种隧道防水材料铺设方法，该方法包括以下步骤：
S1：(土工布铺设)首先，台车主梁支架1以及横梁2构成铺设台车的基础结构，其通过脚轮底盘6沿着隧道内铺设的轨道移动到施工位置，然后施工材料抓取结构将绕卷有土工布的布辊放在施工材料承载结构中，驱动箱转向结构将驱动箱送到铺设轨道3的一端，爬升齿轮12与齿条4啮合，通过电机11带动爬升齿轮12转动，从而产生反作用力作用在驱动箱7的结构上，带动驱动箱7沿着铺设轨道3进行移动，从而沿着隧道的表面完成土工布铺设；
S2：(模式切换)完成土工布运送铺设的驱动箱7从铺设轨道3的一端移动到另一端，而此时保持台车主梁支架1的位置不变，驱动箱7从铺设轨道3上脱出时气缸16将升降柱15升起，使得承接板17水平的位于驱动箱7的底部，随后升降柱15下落，完成驱动箱7的脱离，然后伸缩杆18带动承接板17转动到倾斜状态，驱动箱7从承接板17上滑落到输送带19上，并经过输送带19移动到回转轨道13的另一端，进入到防水布的铺设过程，并且在驱动箱7进入到输送带19上，进入到状态切换过程，施工材料抓取结构运作，转轴22可以在吊筒21上转动，土工布杆23上的推杆25先带动气动夹爪26夹住布辊，随后推杆25回缩，将土工布从施工材料承载结构带走，使得驱动箱7空载进入到输送带19，随后另一端的施工材料抓取结构将防水布放入到施工材料承载结构中，使得驱动箱7可以进入到防水布施工状态；
S3：(防水布铺设)通过铺设轨道3头部的驱动箱转向结构将驱动箱7再次送入到铺设轨道3中，爬升齿轮12与齿条4啮合，通过电机11带动爬升齿轮12转动，从而产生反作用力作用在驱动箱7的结构上，带动驱动箱7沿着铺设轨道3进行移动，沿着隧道的表面完成防水布的铺设。
工作原理：首先，通过台车主梁支架1以及横梁2构成铺设台车的基础结构，能够通过脚轮底盘6沿着隧道内铺设的轨道进行移动，两个铺设轨道3在台车主梁支架1的两侧构成分体式的轨道结构，其上的齿条4以及导向槽5作为轨道3的导向结构，在驱动箱7进入到铺设轨道3上时，爬升齿轮12与齿条4啮合，通过电机11带动爬升齿轮12转动，从而产生反作用力作用在驱动箱7的结构上，带动驱动箱7沿着铺设轨道3进行移动，并且当驱动箱7移动到铺设轨道3的端部时，可以从其上脱出，当两个驱动箱7同步沿着铺设轨道3移动时，可以通过两个驱动箱7上分体式的施工材料承载结构进行防水施工材料的承载，将绕卷有土工布和防水布的布辊放在支撑架9的放置槽10中，驱动箱7移动时，可以沿着隧道的表面完成土工布和防水布的铺设，并且布辊可以从放置槽10中取出，从而进行施工材料承载结构上土工布或者防水布的更换，轮流的完成铺设，土工布和防水布的铺设方向需要保持一致，所以在土工布铺设完成之后，驱动箱7从铺设轨道3的一端脱出，落在承接板17上，首先气缸16将升降柱15升起，使得承接板17水平的位于驱动箱7的底部，随后升降柱15下落，完成驱动箱7的脱出，然后伸缩杆18带动承接板17转动到倾斜状态，驱动箱7从承接板17上滑落到输送带19上，并经过输送带19移动到回转轨道13的另一端，进入到防水布的铺设过程，在驱动箱7进入到输送带19上，进入到状态切换过程，施工材料抓取结构运作，根据施工材料承载结构上承载的材料种类，转轴22可以在吊筒21上转动，选择土工布杆23和防水布杆24，其上的推杆25先带动气动夹爪26夹住布辊，随后推杆25回缩，将施工材料从施工材料承载结构带走，使得驱动箱7空载进入到输送带19。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种隧道防水材料铺设装置，包括台车主梁支架(1)和横梁(2)，其特征在于：所述横梁(2)固定安装在台车主梁支架(1)的顶部，且台车主梁支架(1)上固定安装有铺设轨道(3)，且铺设轨道(3)上固定安装有齿条(4)，且铺设轨道(3)上设置有导向槽(5)，所述台车主梁支架(1)上固定安装有脚轮底盘(6)，且铺设轨道(3)上活动连接有具有脱出功能的爬升结构，所述爬升结构上固定安装有分体式的施工材料承载结构，所述台车主梁支架(1)上固定安装有回转轨道(13)，且回转轨道(13)上固定安装有导向座(14)，所述导向座(14)中滑动安装有具有升降功能的驱动箱转向结构，且回转轨道(13)上安装有输送带(19)，所述台车主梁支架(1)上固定安装有吊架(20)，且吊架(20)上固定安装有吊筒(21)，所述吊筒(21)中转动安装有转轴(22)，且转轴(22)上安装有具有可切换功能的施工材料抓取结构；
所述铺设轨道(3)为弧形结构，且铺设轨道(3)在台车主梁支架(1)的侧支架上安装有两个，所述齿条(4)沿着铺设轨道(3)的方向进行安装，且导向槽(5)设置在铺设轨道(3)的侧面；
驱动箱转向结构包括有升降柱(15)、气缸(16)、承接板(17)和伸缩杆(18)，且驱动箱转向结构在回转轨道(13)上镜像安装有两个，所述升降柱(15)连接在导向座(14)的中部，且气缸(16)的伸缩端与升降柱(15)连接，所述承接板(17)转动安装在升降柱(15)的顶面，且伸缩杆(18)铰接在升降柱(15)的转动座上，所述伸缩杆(18)转动连接在承接板(17)上；
施工材料抓取结构安装在转轴(22)的两端，且施工材料抓取结构安装在台车主梁支架(1)的两侧，且施工材料抓取结构包括有土工布杆(23)、防水布杆(24)、推杆(25)和气动夹爪(26)，所述土工布杆(23)和防水布杆(24)倾斜设置，且推杆(25)安装在土工布杆(23)和防水布杆(24)的滑槽中，所述气动夹爪(26)安装在推杆(25)的前端。
2.根据权利要求1所述的一种隧道防水材料铺设装置，其特征在于：所述台车主梁支架(1)由横排和竖排的工字钢搭设而成，且横梁(2)为水平工字钢结构，所述脚轮底盘(6)安装在台车主梁支架(1)的底部。
3.根据权利要求1所述的一种隧道防水材料铺设装置，其特征在于：爬升结构包括有驱动箱(7)、电机(11)和爬升齿轮(12)，所述驱动箱(7)活动连接在铺设轨道(3)以及导向槽(5)上，且爬升齿轮(12)安装在驱动箱(7)空腔的转轴上，所述电机(11)对爬升齿轮(12)进行驱动。
4.根据权利要求1所述的一种隧道防水材料铺设装置，其特征在于：施工材料承载结构包括有托板(8)、支撑架(9)和放置槽(10)，且施工材料承载结构镜像安装在两个驱动箱(7)上。
5.一种隧道防水材料铺设方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任意一项所述的隧道防水材料铺设装置，且该方法包括以下步骤：
S1：土工布铺设，首先，台车主梁支架(1)以及横梁(2)构成铺设台车的基础结构，其通过脚轮底盘(6)沿着隧道内铺设的轨道移动到施工位置，然后施工材料抓取结构将绕卷有土工布的布辊放在施工材料承载结构中，驱动箱转向结构将驱动箱送到铺设轨道(3)的一端，爬升齿轮(12)与齿条(4)啮合，通过电机(11)带动爬升齿轮(12)转动，从而产生反作用力作用在驱动箱(7)的结构上，带动驱动箱(7)沿着铺设轨道(3)进行移动，从而沿着隧道的表面完成土工布铺设；
S2：模式切换，完成土工布运送铺设的驱动箱(7)从铺设轨道(3)的一端移动到另一端，而此时保持台车主梁支架(1)的位置不变，驱动箱(7)从铺设轨道(3)上脱出时气缸(16)将升降柱(15)升起，使得承接板(17)水平的位于驱动箱(7)的底部，随后升降柱(15)下落，完成驱动箱(7)的脱离，然后伸缩杆(18)带动承接板(17)转动到倾斜状态，驱动箱(7)从承接板(17)上滑落到输送带(19)上，并经过输送带(19)移动到回转轨道(13)的另一端，进入到防水布的铺设过程，并且在驱动箱(7)进入到输送带(19)上，进入到状态切换过程，施工材料抓取结构运作，转轴(22)可以在吊筒(21)上转动，土工布杆(23)上的推杆(25)先带动气动夹爪(26)夹住布辊，随后推杆(25)回缩，将土工布从施工材料承载结构带走，使得驱动箱(7)空载进入到输送带(19)，随后另一端的施工材料抓取结构将防水布放入到施工材料承载结构中，使得驱动箱(7)可以进入到防水布施工状态；
S3：防水布铺设，通过铺设轨道(3)头部的驱动箱转向结构将驱动箱(7)再次送入到铺设轨道(3)中，爬升齿轮(12)与齿条(4)啮合，通过电机(11)带动爬升齿轮(12)转动，从而产生反作用力作用在驱动箱(7)的结构上，带动驱动箱(7)沿着铺设轨道(3)进行移动，沿着隧道的表面完成防水布的铺设。
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| CN102061927A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-18 | 中铁隧道集团有限公司 | 隧道防水材料铺设装置及其铺设方法 |
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2021
- 2021-04-20 CN CN202110424497.XA patent/CN113107548B/zh active Active
Patent Citations (5)
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