CN113339022B - 一种山岭隧道防水板铺设装置及防水板铺设方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种山岭隧道防水板铺设装置及防水板铺设方法，属于隧道施工设备技术领域。解决了现有技术中防水板铺设台车机械臂伸长量难以控制影响施工质量以及适用性较差问题。本发明包括门架和用于安装防水板卷轴的防水板固定杆，门架下方设置有行走机构，门架的两侧分别转动连接有伸缩臂，门架上设置有用于驱动伸缩臂绕隧道轴线旋转的旋转驱动机构，所述伸缩臂的伸缩端连接有自适应伸缩臂，防水板固定杆的两端分别与两侧的自适应伸缩臂连接，自适应伸缩臂的端部设置有防水板压紧装置。本发明的自适应伸缩臂可自动保证压轮与隧道壁之间的压紧力在可接受范围内。避免了伸出量过大造成防水板或机械臂损坏和质量缺陷。

Description

一种山岭隧道防水板铺设装置及防水板铺设方法

技术领域

本发明属于隧道施工设备技术领域，具体涉及一种山岭隧道防水板铺设装置及防水板铺设方法。

背景技术

现有的隧道工程防水板铺设方法多采取悬吊法及垫片热熔粘贴法两种方法，施工时，由于隧道开挖断面凹凸不平，采取上述两种方法铺设防水板后，防水板与开挖面的密贴程度及松驰度直接影响防水板的铺设质量和隧道衬砌混凝土的质量。

现有技术中，传统的防水板铺设台车机械臂容易因伸出量过大造成防水板或机械臂损坏，或又因伸出量不足，造成压轮无法压紧，影响施工质量。而且现有的防水板铺设台车普遍采用拱架环形轨道和防水板铺设小车这种形式，只能对特定尺寸的隧道进行施工，无法适用于尺寸相差较大的隧道。

发明内容

针对现有技术中的防水板铺设台车机械臂伸长量难以控制影响施工质量以及适用性较差问题，本发明提供种山岭隧道防水板铺设装置及防水板铺设方法，其目的在于：提高防水板铺设装置的适用性，降低控制难度，提高施工效率与防水板安装精度。

本发明采用的技术方案如下：

一种山岭隧道防水板铺设装置，包括门架和用于安装防水板卷轴的防水板固定杆，门架下方设置有行走机构，门架的两侧分别转动连接有伸缩臂，门架上设置有用于驱动伸缩臂绕隧道轴线旋转的旋转驱动机构，所述伸缩臂的伸缩端连接有自适应伸缩臂，防水板固定杆的两端分别与两侧的自适应伸缩臂连接，自适应伸缩臂的端部设置有防水板压紧装置。

采用该技术方案后，防水板铺设时，旋转驱动装置控制伸缩杆绕隧道轴线旋转，同时伸缩杆可调节伸长量，使其适应于隧道壁各部位防水板的铺设，并通过防水板压紧装置将防水板压紧，便于工作人员进行防水板焊接，自适应伸缩杆能够保证压轮与隧道壁之间的压紧力保持在可接受的范围内，防止伸缩杆伸出量过大或过小导致设备损坏或影响施工质量，降低了控制难度。同时本装置还能够适用于各种尺寸的隧道，适用性大大增加，节约了施工成本。

优选的，所述自适应伸缩臂包括外臂和内臂，外臂设置有开口端和封闭端，封闭端与伸缩臂的伸缩端固定连接，内臂的一端伸入外臂的内部且与外臂滑动连接，内臂的另一端与防水板压紧装置连接，所述外臂内部设置有弹簧，所述弹簧位于内臂与外臂的封闭端之间。

采用该优选方案后，当压轮受到的压力大于弹簧的弹力时，弹簧被压缩，内臂向外臂内部移动，当压轮受到的压力小于弹簧的压力时，内臂向外臂外部伸出，使压轮能够在一定范围内始终保持压紧隧道壁的作用，从而降低伸缩臂伸长量的控制精度要求，降低施工难度。

优选的，所述弹簧包括第一弹簧和第二弹簧，外臂的内部设置有弹簧导向杆，所述套设于弹簧导向杆的外侧，所述第一弹簧套设于第二弹簧的外侧。

优选的，所述防水板压紧装置包括压轮支撑杆和数个压轮，所述压轮支撑杆与自适应伸缩臂固定连接，所述数个压轮套设在压轮支撑杆外侧并与压轮支撑杆转动连接。

采用该优选方案后，数个压轮可以对防水板的多个点进行压紧，压紧效果更好，避免集中受力。

优选的，所述门架的中部设置有机械臂。

采用该优选方案后，由于防水板卷轴重量大，通过机械臂可以进行防水板卷轴的上料工作，可以降低工人的劳动强度。

优选的，还包括伸缩臂自动控制系统，所述伸缩臂自动控制系统包括控制单元和压力传感器，所述控制单元分别与压力传感器和控制伸缩臂伸缩的驱动机构连接，所述压力传感器用于测量伸缩臂受到的压力并将数据传递给控制单元，所述控制单元根据压力的大小控制伸缩臂的伸长和缩短，使伸缩臂受到的压力始终保持在设定的范围内。

采用该优选方案后，在伸缩臂自动控制系统中设置伸缩臂允许受力的最大值和最小值，当压力传感器检测到伸缩臂受到的力达到允许的最大值时，将信号传递给控制单元，控制单元控制伸缩臂缩短，使其受到的力减小，防止伸缩臂损坏。当压力传感器检测到伸缩臂受到的力达到允许的最小值时，将信号传递给控制单元，控制单元控制伸缩臂伸长，使其受到的力增大，以保证压轮与防水板之间有足够的压紧力，保证施工质量。通过伸缩臂自动控制系统可以自动调节伸缩臂的伸长量，不需要人工控制，降低了施工难度，提高了施工效率。

优选的，本装置还包括搭接宽度调节机构，所述搭接宽度调节机构设置在防水板卷轴的两侧，用于使防水板卷轴沿防水板固定杆的轴向移动，以调节相邻防水板之间的搭接宽度。

采用该优选方案后，当发现相邻防水板之间的搭接宽度达不到要求时，可以通过该机构使防水板卷轴沿防水板固定杆的轴向移动，从而保证搭接宽度满足要求，保证施工质量。

优选的，所述防水板固定杆上设置有螺纹，所述搭接宽度调节机构包括调节螺母和固定销，所述调节螺母设置有与防水板固定杆上的螺纹匹配的内螺纹，调节螺母的侧面设置有螺孔，所述固定销与螺孔尺寸匹配，固定销靠近防水板固定杆一端设置有缓冲垫。

采用该优选方案后，通过转动调节螺母就能够实现防水板卷轴沿防水板固定杆轴向的移动，以保证相邻防水板之间的搭接宽度，固定销可以将调节螺母的位置固定，防止调节螺母松动，缓冲垫的设置可以防止固定销将防水板固定杆上的螺纹顶变形，影响其与调节螺母的配合。

优选的，所述调节螺母由第一本体和第二本体组成，所述第一本体与第二本体一端铰接，另一端螺栓连接。

采用该优选方案后，调节螺母可以快速拆卸，便于防水板卷轴的更换。

一种山岭隧道防水板铺设方法，采用所述防水板铺设装置，包括以下步骤：

步骤1：通过行走机构将防水板铺设装置移动到预定的位置；

步骤2：将防水板卷轴安装到防水板固定杆上；

步骤3：控制伸缩臂伸缩，同时控制旋转驱动机构旋转，使压轮和防水板移动到隧道侧壁一侧的底部；

步骤4：防水板的铺设，旋转驱动机构控制伸缩臂旋转10-20°，完成一段防水板的铺设；伸缩臂旋转过程中伸缩臂自动控制系统根据压力传感器反馈的数据控制伸缩臂的伸长量，使压轮与防水板之间的压力保持在设定的范围内；

步骤5：防水板的固定，爬焊机加热，将防水板焊接在热熔衬垫上；

步骤6：重复上述步骤，完成一幅防水板的铺设，然后进行下一幅防水板的铺设，下一幅防水板铺设时，通过搭接宽度调节机构调节防水板卷轴的位置，以保证搭接宽度符合规范要求；

步骤7：对相邻防水板的板幅间进行焊接，焊缝为双焊缝，中间留出空腔以便充气检查用；

步骤8：对空气通道进行充气检查，并对漏气部位进行补焊处理。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.防水板铺设时，旋转驱动装置控制伸缩杆绕隧道轴线旋转，同时伸缩杆可调节伸长量，使其适应于隧道壁各部位防水板的铺设，并通过防水板压紧装置将防水板压紧，便于工作人员进行防水板焊接，自适应伸缩杆能够保证压轮与隧道壁之间的压紧力保持在可接受的范围内，防止伸缩杆伸出量过大或过小导致设备损坏或影响施工质量，降低了控制难度。同时本装置还能够适用于各种尺寸的隧道，适用性大大增加，节约了施工成本。

2.当压轮受到的压力大于弹簧的弹力时，弹簧被压缩，内臂向外臂内部移动，当压轮受到的压力小于弹簧的压力时，内臂向外臂外部伸出，使压轮能够在一定范围内始终保持压紧隧道壁的作用，从而降低伸缩臂伸长量的控制精度要求，降低施工难度。

3.数个压轮可以对防水板的多个点进行压紧，压紧效果更好，避免集中受力。

4.门架的中部设置有机械臂，通过机械臂可以进行防水板卷轴的上料工作，可以降低工人的劳动强度。

5.在伸缩臂自动控制系统中设置伸缩臂允许受力的最大值和最小值，当压力传感器检测到伸缩臂受到的力达到允许的最大值时，将信号传递给控制单元，控制单元控制伸缩臂缩短，使其受到的力减小，防止伸缩臂损坏。当压力传感器检测到伸缩臂受到的力达到允许的最小值时，将信号传递给控制单元，控制单元控制伸缩臂伸长，使其受到的力增大，以保证压轮与防水板之间有足够的压紧力，保证施工质量。通过伸缩臂自动控制系统可以自动调节伸缩臂的伸长量，不需要人工控制，降低了施工难度，提高了施工效率。

6.设置有搭接宽度调节机构，当发现相邻防水板之间的搭接宽度达不到要求时，可以通过该机构使防水板卷轴沿防水板固定杆的轴向移动，从而保证搭接宽度满足要求，保证施工质量。

7.通过转动调节螺母就能够实现防水板卷轴沿防水板固定杆轴向的移动，以保证相邻防水板之间的搭接宽度，固定销可以将调节螺母的位置固定，防止调节螺母松动，缓冲垫的设置可以防止固定销将防水板固定杆上的螺纹顶变形，影响其与调节螺母的配合。

8.调节螺母可以快速拆卸，便于防水板卷轴的更换。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的主视图；

图2是防水板铺设装置的侧视图；

图3是防水板铺设示意图；

图4是自适应伸缩臂的结构示意图；

图5是图1中A部分的放大图；

图6是调节螺母的结构示意图。

其中，1-门架，2-旋转驱动机构，3-伸缩臂，4-自适应伸缩臂，401-外臂，402-内臂，403-防水板固定杆安装座，404-弹簧导向杆，405-第一弹簧，406-第二弹簧，407-滑块，5-防水板固定杆，6-压轮支撑杆，7-压轮，8-防水板卷轴，9-行走机构，10-机械臂，11-防水板，12-螺母，13-固定销，14-缓冲垫。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1-5对本发明作详细说明。

一种山岭隧道防水板铺设装置，包括门架1和用于安装防水板卷轴8的防水板固定杆5，门架1下方设置有行走机构9，门架1的两侧分别转动连接有伸缩臂3，门架1上设置有用于驱动伸缩臂3绕隧道轴线旋转的旋转驱动机构2，所述伸缩臂3的伸缩端连接有自适应伸缩臂4，防水板固定杆5的两端分别与两侧的自适应伸缩臂4连接，自适应伸缩臂4的端部设置有防水板压紧装置。本实施例中，门架1的数量为一个，门架1中设置有数个用于工作人员施工的操作平台。

所述自适应伸缩臂4包括外臂401和内臂402，外臂401设置有开口端和封闭端，封闭端与伸缩臂3的伸缩端固定连接，内臂402的一端伸入外臂401的内部且与外臂401滑动连接，内臂402的另一端与防水板压紧装置连接，所述外臂401内部设置有弹簧，所述弹簧位于内臂402与外臂401的封闭端之间。

本实施例中，内臂402位于外臂401内部的部分固定设置有滑块407，滑块407的厚度与内臂402与外臂401之间的缝隙的厚度相同，从而增加内臂402与外臂401之间的稳定性，防止发生晃动。

所述弹簧包括第一弹簧405和第二弹簧406，外臂401的内部设置有弹簧导向杆404，所述套设于弹簧导向杆404的外侧，所述第一弹簧405套设于第二弹簧406的外侧。

内臂402上设置有防水板固定杆安装座403，防水板固定杆5的两端与防水板固定杆安装座403可拆卸连接。

所述防水板压紧装置包括压轮支撑杆6和数个压轮7，所述压轮支撑杆6与内臂402的端部可拆卸连接，所述数个压轮7套设在压轮支撑杆6外侧并与压轮支撑杆6转动连接。

在另一实施例中，门架1的数量为两个，伸缩臂3设置在两个门架1的外侧，两个门架 1之间设置有机械臂，机械臂上设置有抓手。当需要上料时，将防水板固定杆5拆卸下来，然后将防水板固定杆5穿入防水板卷轴8中间的通孔，然后操纵机械臂上的抓手夹住防水板卷轴8，将防水板固定杆5安装到防水板固定杆安装座403上，即完成防水板卷轴8的上料。

本发明还包括伸缩臂自动控制系统，所述伸缩臂自动控制系统包括控制单元和压力传感器，所述控制单元分别与压力传感器和控制伸缩臂3伸缩的驱动机构连接，所述压力传感器用于测量伸缩臂3受到的压力并将数据传递给控制单元。工作人员可设定伸缩臂可受到的最大压力值和最小压力值。当压力传感器检测到伸缩臂受到的压力等于最大压力值时，控制单元中控制驱动机构使伸缩臂3缩短，使伸缩臂3受到的压力降低，当压力传感器检测到伸缩臂受到的压力等于最小压力值时，控制单元中控制驱动机构使伸缩臂3的伸长，使伸缩臂受到的压力增大。当压力传感器检测到伸缩臂受到的压力在设定的最大值和最小值之间时，驱动机构不工作，从而使压轮3与防水板之间的压力始终保持在设定的范围内。

本发明还包括搭接宽度调节机构，所述搭接宽度调节机构设置在防水板卷轴8的两侧，用于使防水板卷轴8沿防水板固定杆5的轴向移动，以调节相邻防水板之间的搭接宽度。

本实施例中，所述防水板固定杆5上设置有螺纹，所述搭接宽度调节机构包括调节螺母 12和固定销13，所述调节螺母12设置有与防水板固定杆5上的螺纹匹配的内螺纹，调节螺母12的侧面设置有螺孔，所述固定销13与螺孔尺寸匹配，固定销13靠近防水板固定杆5一端设置有缓冲垫14。本实施例中，所述缓冲垫14由橡胶材料制成。

所述调节螺母12由第一本体15和第二本体16组成，所述第一本体15与第二本体16一端铰接，另一端螺栓连接。本实施例中，第一本体15和第二本体16均为螺母的一半，通过一端铰接一端螺栓连接组成一个完整的调节螺母。当需要更换防水板卷轴8时，可以方便将调节螺母12取下和安装。

本发明还提供一种山岭隧道防水板铺设方法，包括以下步骤：

步骤1：施工准备，完成防水板铺设前的土工布铺设和固定等工作，然后通过行走机构9 将防水板铺设装置移动到预定的位置；

步骤2：将防水板卷轴8安装到防水板固定杆5上；先将防水板卷轴8运送到施工部位，然后将防水板固定杆5取下并穿过防水板卷轴8的中心，通过机械臂10将防水板卷轴8移动到安装位置，将防水板固定杆5的两端固定在防水板固定杆安装座403上；

步骤3：控制伸缩臂3伸缩，同时控制旋转驱动机构2旋转，使压轮7和防水板移动到隧道侧壁一侧的底部，从隧道壁一侧的底部开始向另一侧进行防水板的铺设；

步骤4：防水板的铺设，将一幅防水板铺设平均分成数段，本实施例中分成10段，旋转驱动机构2控制伸缩臂3旋转18°，完成一段防水板的铺设；伸缩臂3旋转过程中伸缩臂自动控制系统根据压力传感器反馈的数据控制伸缩臂的伸长量，使压轮7与防水板之间的压力保持在设定的范围内；

步骤5：完成一段防水板铺设后进行该段防水板的固定，通过爬焊机加热，将防水板焊接在热熔衬垫上，然后进行下一段防水板的铺设；

步骤6：重复上述步骤，完成一幅防水板的铺设，然后进行下一幅防水板的铺设，下一幅防水板铺设时，当相邻防水板搭接宽度不符合要求时，通过搭接宽度调节机构调节防水板卷轴8的位置，以保证搭接宽度符合规范要求；

步骤7：对相邻防水板的板幅间进行焊接，焊缝为双焊缝，中间留出空腔以便充气检查用；

步骤8：对空气通道进行充气检查，并对漏气部位进行补焊处理，补焊之后再次进行充气检查，直到合格为止。

以上所述的搭接宽度、焊缝强度、充气检查的压力、时间等均应满足规范要求。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (3)

1.一种山岭隧道防水板铺设装置，包括门架（1）和用于安装防水板卷轴（8）的防水板固定杆（5），其特征在于：门架（1）下方设置有行走机构（9），门架（1）的两侧分别转动连接有伸缩臂（3），门架（1）上设置有用于驱动伸缩臂（3）绕隧道轴线旋转的旋转驱动机构（2），所述伸缩臂（3）的伸缩端连接有自适应伸缩臂（4），防水板固定杆（5）的两端分别与两侧的自适应伸缩臂（4）连接，自适应伸缩臂（4）的端部设置有防水板压紧装置；

所述自适应伸缩臂（4）包括外臂（401）和内臂（402），外臂（401）设置有开口端和封闭端，封闭端与伸缩臂（3）的伸缩端固定连接，内臂（402）的一端伸入外臂（401）的内部且与外臂（401）滑动连接，内臂（402）的另一端与防水板压紧装置连接，所述外臂（401）内部设置有弹簧，所述弹簧位于内臂（402）与外臂（401）的封闭端之间；

所述弹簧包括第一弹簧（405）和第二弹簧（406），外臂（401）的内部设置有弹簧导向杆（404），所述第二弹簧（406）套设于弹簧导向杆（404）的外侧，所述第一弹簧（405）套设于第二弹簧（406）的外侧；

还包括伸缩臂自动控制系统，所述伸缩臂自动控制系统包括控制单元和压力传感器，所述控制单元分别与压力传感器和控制伸缩臂（3）伸缩的驱动机构连接，所述压力传感器用于测量伸缩臂（3）受到的压力并将数据传递给控制单元，所述控制单元根据压力的大小控制伸缩臂（3）的伸长和缩短，使伸缩臂（3）受到的压力始终保持在设定的范围内；

还包括搭接宽度调节机构，所述搭接宽度调节机构设置在防水板卷轴（8）的两侧，用于使防水板卷轴（8）沿防水板固定杆（5）的轴向移动，以调节相邻防水板之间的搭接宽度；

所述防水板固定杆（5）上设置有螺纹，所述搭接宽度调节机构包括调节螺母（12）和固定销（13），所述调节螺母（12）设置有与防水板固定杆（5）上的螺纹匹配的内螺纹，调节螺母（12）的侧面设置有螺孔，所述固定销（13）与螺孔尺寸匹配，固定销（13）靠近防水板固定杆（5）一端设置有缓冲垫（14）；

所述调节螺母（12）由第一本体（15）和第二本体（16）组成，所述第一本体（15）与第二本体（16）一端铰接，另一端螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的一种山岭隧道防水板铺设装置，其特征在于，所述防水板压紧装置包括压轮支撑杆（6）和数个压轮（7），所述压轮支撑杆（6）与自适应伸缩臂（4）固定连接，所述数个压轮（7）套设在压轮支撑杆（6）外侧并与压轮支撑杆（6）转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种山岭隧道防水板铺设装置，其特征在于，所述门架（1）的中部设置有机械臂。

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