CN113464177A - 一种隧道拱架机及拱架施工方法 - Google Patents

一种隧道拱架机及拱架施工方法 Download PDF

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CN113464177A CN202110896656.6A CN202110896656A CN113464177A CN 113464177 A CN113464177 A CN 113464177A CN 202110896656 A CN202110896656 A CN 202110896656A CN 113464177 A CN113464177 A CN 113464177A
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邵凡
龚小柱
张惠斌
彭龙
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Abstract

本发明提供了一种隧道拱架机,属于工程机械领域。隧道拱架机包括底盘及工作单元,底盘设有行走机构;工作单元包括主臂及位于主臂两侧的两个辅臂,主臂及辅臂的底部均连接在底盘上,且主臂及辅臂均具有可伸缩的结构;主臂的末端设有用于夹持多榀主拱架段的装夹机构;辅臂的末端设有用于吊装多榀辅拱架段的吊装机构,以使多榀辅拱架段与多榀主拱架段进行对接。本发明的隧道拱架机在拱架施工时,两种工作臂相互配合,能够实现同时完成多榀拱的支护安装,显著地提升施工效率;另外,施工过程中,施工人员站在多榀主拱架段下方施工,由于多榀主拱架段具有伞盖形状,因此能够遮挡碎石,起到保护施工人员安全的作用。

Description

一种隧道拱架机及拱架施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工设备技术领域,尤其涉及一种隧道拱架机及拱架施工方法。
背景技术
在隧道施工中,当围岩等级较差时,往往需要进行拱架支护,以提高围岩的稳定性。
传统的方法是纯人工进行操作:工人站在核心土上或钢制的固定平台上,两三个人为一组,用肩膀或简单工具完成拱架支护。此种方式效率低、人工成本高、安全性低,现已基本被市场所淘汰。
市面上出现了机械化设备代替人工来进行拱架安装的技术,一般是在工作臂的末端设置机械手,藉由机械手抓取拱架进行安装。然而,现有拱架机都只能一次立一榀拱,拱架拼接完成后,操作手在拱架机吊篮上再挂钢筋网和横筋,最后通过捆箍和焊接等方式进行固定。总的来说,现有拱架机的立拱只是人工立拱的简单复制,并未在效率带来明显改变,效率仍然较低。另外,在安全方面,施工过程中刚开挖的隧道面围岩不稳定,随时可能发生碎石掉落、垮塌等现象,每立一榀拱施工人员就要暴露在施工现场一次,很容易被落石砸到,安全性低。
有鉴于此,需要提出一种新的技术方案来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道拱架机及拱架施工方法,其可提高隧道拱架施工效率、提高施工安全性。
为实现上述目的,本发明采用以下技术手段:
一种隧道拱架机,包括底盘及工作单元,所述底盘设有行走机构;所述工作单元包括主臂及位于所述主臂两侧的两个辅臂,所述主臂及所述辅臂的底部均连接在所述底盘上,且所述主臂及所述辅臂均具有可伸缩的结构;所述主臂的末端设有用于夹持多榀主拱架段的装夹机构;所述辅臂的末端设有用于吊装多榀辅拱架段的吊装机构,以使所述多榀辅拱架段与所述多榀主拱架段进行对接。
作为进一步的改进,所述装夹机构包括装夹座、支撑板及数个夹爪,所述支撑板的中部铰接于所述装夹座,以使所述支撑板可绕轴摆动;所述数个夹爪对称地设置在所述支撑板的两端,且所述夹爪设置为可活动的以夹持或松开所述多榀主拱架段。
作为进一步的改进,所述支撑板与所述装夹座之间设有调节油缸,用于调整所述支撑板的摆动姿态。
作为进一步的改进,所述支撑板具有匹配拱架的弓形。
作为进一步的改进,所述主臂的末端还设有托台,所述装夹座可旋转地连接在所述托台上。
作为进一步的改进,所述吊装机构包括固定架、摆动架、卷扬机及滑轮组件,摆动架与固定架的顶部相铰接,二者之间连接一张角油缸;滑轮组件包括轮架及安装于所述轮架上的多个滑轮,所述轮架铰接在摆动架顶端,所述轮架与所述摆动架之间连接有控制所述轮架摆动角度的摆动油缸;所述摆动架的外侧设有用于挡护所述多榀辅拱架段的护栏。
作为进一步的改进,所述滑轮组件包括轮架、滑轮及俯仰油缸,所述轮架可上下摆动地铰接于所述固定架,所述滑轮安装于所述轮架上,所述俯仰油缸一端连接所述轮架的底部、另一端连接所述固定架;所述钢丝绳绕设在所述滑轮上。
作为进一步的改进,所述主臂末端与所述装夹机构之间、所述辅臂末端与所述吊装机构之间均设有四连杆结构;
所述多榀主拱架段由至少两个主拱架段并排地连接形成;所述多榀辅拱架段由至少两个辅拱架段并排地连接形成。
一种使用如上所述的隧道拱架机的拱架施工方法,包括如下步骤:
预制多榀主拱架段及多榀辅拱架段;
将预制好的多榀主拱架段及多榀辅拱架段运输到隧道中的预定位置;
将多榀主拱架段和多榀辅拱架段分别移送到预定的安装位置;
保持多榀辅拱架段与多榀主拱架段对齐,并将多榀辅拱架段与多榀主拱架段进行固定连接。
作为进一步的改进,所述将多榀主拱架段和多榀辅拱架段分别移送到预定的安装位置的步骤中将多榀主拱架段移送到预定的安装位置的方法,包括:
使用该拱架机将所述多榀主拱架段叉装起来并移送到预定的安装位置。
相比于现有技术,本发明带来以下技术效果:
本发明的隧道拱架机包括底盘及工作单元,工作单元包括主臂及辅臂,主臂的末端设有用于装夹多榀主拱架段的装夹机构、辅臂的末端设有用于吊装多榀辅拱架段的吊装机构,两种工作臂相互配合,能够实现同时完成多榀拱的支护安装,显著地提升施工效率;另外,施工过程中,施工人员站在多榀主拱架段下方施工,由于多榀主拱架段具有伞盖形状,因此能够遮挡碎石,起到保护施工人员安全的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明一较佳实施例的隧道拱架机的第一种工作状态示意图;
图2示出了本发明一较佳实施例的隧道拱架机的第二种工作状态示意图;
图3示出了本发明一较佳实施例的主臂的伸展状态示意图;
图4示出了图3中主臂前端的局部结构示意图;
图5示出了本发明一较佳实施例的装夹机构的结构示意图;
图6示出了本发明一较佳实施例的主臂的折叠状态示意图;
图7示出了本发明一较佳实施例的辅臂的一种工作状态的示意图;
图8示出了本发明一较佳实施例的吊装机构的结构示意图;
图9示出了本发明一较佳实施例的拱架施工方法流程图。
主要元件符号说明:
底盘-1;行走机构-11;主臂-21;回转折叠机构-211;第一伸缩臂-212;第一端座-2121;第一调平臂-213;第一后连座-2131;第三连杆-2132;第四连杆-2133;第一前连座-2134;第一小臂油缸-2135;下支座-214;第一连杆-215;第二连杆-216;上支座-217;第一油缸-218;第一俯仰油缸-219;辅臂-22;回转座-221;第二伸缩臂-222;第二端座-2221;第二调平臂-223;第二后连座-2231;第五连杆-2232;第六连杆-2233;第二前连座-2234;第二小臂油缸-2235;第二俯仰油缸-224;装夹机构-30;装夹座-31;支撑板-32;夹爪-33;固定爪-331;活动爪-332;装夹油缸-34;调节油缸-35;吊装机构-40;固定架-41;卷扬机-42;钢丝绳-421;配重块-422;滑轮组件-43;轮架-431;滑轮-432;摆动架-44;张角油缸-45;顶升装置-46;护栏-47;工作篮-51;安装底座-511;多榀主拱架段-P1;多榀辅拱架段-P2。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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,仅是为了便于描述本发明和简化描述,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发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
本实施例揭示了一种隧道拱架机,用于对隧道内壁进行支护,支护的物件为匹配隧道内壁形状的弧形拱架。施工后,在隧道纵深方向间隔支护多榀拱架,每榀拱架根据隧道大小再分为多段,例如分为三段、五段不等,其中,支护在隧道顶部位置的拱架段称为主拱架段,支护在隧道两侧部位的拱架段称为辅拱架段。施工时,同一榀拱架的多个拱架段需要连接在一起形成整体,同时,相邻的、不同榀的拱架之间也需要通过钢筋、网片等连接在一起,并最终在隧道内壁形成一层支护结构。拱架一般采用工字型钢。
请参阅图1及图2,所述隧道拱架机包括底盘1及工作单元,所述底盘1设有行走机构11,行走机构11包括轮式、履带式等,因此隧道拱架机可在各种工况地面上自由移动。所述工作单元包括主臂21及辅臂22,主臂21安装在底盘1的中间位置,辅臂22设有两个,两个辅臂22分别位于主臂21的两侧。根据各工作臂位置的不同,其功能也略有不同,主臂21用于对隧道顶部位置进行拱架支护,辅臂22则用于对隧道两侧位置进行拱架支护。
所述主臂21及所述辅臂22的底部均连接在所述底盘1上,且所述主臂21及所述辅臂22均具有可伸缩的结构,更具体地,主臂21和辅臂22的底部均可旋转地连接在底盘1上,藉此主臂21和辅臂22可实现水平旋转,配合本身的伸缩结构,每个工作臂均可实现将工作臂的末端移送至预定位置的目的,满足隧道内施工的要求。
主臂21的末端设有用于夹持多榀主拱架段P1的装夹机构30;辅臂22的末端设有用于吊装多榀辅拱架段P2的吊装机构40,以使多榀辅拱架段P2与多榀主拱架段P1进行对接。
在进行拱架支护之前,需要预先制作好多榀主拱架段P1和多榀辅拱架段P2,预制多榀拱架段的工作可以在工地的车间内完成,此种做法的优点在于:原本需要在隧道内进行的多榀拱架之间的连接工作,放在隧道外完成,减少施工人员暴露在隧道内的时间,从一定程度上降低了被落石砸伤的概率。
把多榀辅拱架段P2和多榀主拱架段P1统称为多榀拱架,制作好的多榀拱架段可以由隧道拱架机运输进隧道,还可以通过人工或其它运输工具运送至隧道内。
立拱的顺序一般是先支护主拱架段、再支护辅拱架段,也可以主拱架段和辅拱架段同时进行支护。
本实施例的多榀主拱架段P1包括至少两个不在同一榀的主拱架段,且各主拱架段横向之间通过钢筋、网片等连接起来,因此,最终成型的多榀主拱架段P1整体具有伞盖形状,当施工人员站在其下方施工时,多榀主拱架段P1能够遮挡碎石,起到保护作用。
本发明的隧道拱架机一次动作能够完成多榀拱架的立拱操作,从而可极大地提高工作效率,例如多榀拱架横跨三个榀,则工作效率约提高三倍,如多榀拱架横跨四个榀,则工作效率约提高四倍;同时,多榀拱架的预制工作安排在隧道外完成,可减少施工人员进入隧道内的时间,降低被砸伤的概率;另外,多榀主拱架段P1整体具有伞盖形状,在施工过程中能够遮挡碎石,起到保护施工人员的作用。
请参阅图3至图6,具体在本实施例中,主臂21包括依次连接的回转折叠机构211、第一伸缩臂212、第一调平臂213及多拱装夹平台。
回转折叠机构211设有下支座214,下支座214可旋转地连接在底盘1上,下支座214的两侧分别铰接第一连杆215和第二连杆216的一端,第一连杆215和第二连杆216的另一端铰接在上支座217上,使下支座214、第一连杆215、上支座217、第二连杆216构成四连杆机构,第一连杆215与第二连杆216之间设置有能使回转折叠机构211摆动的第一油缸218。
第一伸缩臂212与回转折叠机构211之间设有第一俯仰油缸219,从而使第一伸缩臂212可相对于回转折叠机构211上下摆动。
第一调平臂213设有第一后连座2131,第一后连座2131的两侧分别铰接第三连杆2132和第四连杆2133的一端,第三连杆2132和第四连杆2133的另一端铰接在第一前连座2134上,使第一后连座2131、第三连杆2132、第四连杆2133、第一前连座2134构成四连杆机构,第三连杆2132与第四连杆2133之间设有有能使第一调平臂213摆动的第一小臂油缸2135。第一调平臂213可水平旋转地连接在第一伸缩臂212的端部,具体的,第一伸缩臂212的端部设有第一端座2121,第一调平臂213的第一后连座2131与第一端座2121一上一下连接在一起,且第一后连座2131可相对竖直轴线旋转。
所述多拱装夹平台包括用于装夹多榀主拱架段的装夹机构30,所述装夹机构30包括装夹座31、支撑板32及数个夹爪33,支撑板32的中部铰接于所述装夹座31,以使支撑板32可绕轴摆动;所述数个夹爪33对称地设置在支撑板32的两端,且夹爪33设置为可活动的以夹持或松开多榀主拱架段P1。夹爪33的数目根据多榀主拱架段P1的榀数而灵活设定。
具体的,数个夹爪33的结构及动作原理为:因为数个夹爪33对称地设置在支撑板32的两端,以其中一侧夹爪33为例进行说明,该侧的夹爪33包括固定爪331及活动爪332,在本实施例中,固定爪331设有两个,设置在支撑板32两端的中部,两个固定爪331之间形成供拱架插置的卡槽(图中未标识);活动爪332设有两个,分别位于固定爪331的两边;每个活动爪332均连接一装夹油缸34,所述装夹油缸34用于在装夹拱架的时候带动活动爪332移动以抵靠拱架,从而形成夹持力。
优选的,活动爪332抵靠拱架的一面定义为夹持面,该夹持面向夹持侧倾斜设置,以防止拱架脱落。
优选的,支撑板32与装夹座31之间设有调节油缸35,调节油缸35伸缩时,带动支撑板32摆动,进而调整支撑板32的摆动姿态,此结构设计可使多榀主拱架段P1以最佳姿势贴紧隧道内壁,提高支护效果。
作为一种更优的技术方案,所述支撑板32具有匹配拱架的弓形。该设计的好处在于:多榀主拱架段P1放置在地面时,拱顶朝上,拱顶与地面之间的空间即为装夹机构30的活动空间。将支撑板32设计为上述仿形构造,能够方便装夹机构30伸入多榀主拱架段P1下方,进而实现叉装。
具体在本实施例中,所述装夹座31可旋转地连接在第一调平臂213的第一前连接座2134上,从而整个装夹机构30可实现绕轴水平旋转。当装夹机构30夹持多榀主拱架段P1后,通过旋转装夹座31,可使支撑板32保持在与行进方向一致的角度,从而避免多榀主拱架段P1与隧道拱架机的其它结构部件相冲突,同时避免多榀主拱架段P1触碰到隧道内壁,提升拱架机在路面上的通过性。
另外,在第一伸缩臂212和装夹机构30之间设置第一调平臂213,可确保装夹机构30在移动过程中始终保持水平;同时,在第一调平臂213的带动下,整个主臂21的前端部分可以作小幅度的下摆及上抬动作,因此在主臂21需要进行叉装多榀主拱架段P1的动作时,无需将主臂21整体作大幅度的下摆便可实现,从而提升主臂21的操纵灵活性。
请参阅图7及图8,具体在本实施例中,所述辅臂22包括依次连接的回转座221、第二伸缩臂222、第二调平臂223及多功能平台。回转座221可旋转地连接在底盘1上,第二伸缩臂222与回转座221之间设有第二俯仰油缸224,用于驱动第二伸缩臂222相对回转座221上下摆动。
第二调平臂223设有第二后连座2231,第二后连座2231的两侧分别铰接第五连杆2232和第六连杆2233的一端,第五连杆2232和第六连杆2233的另一端铰接在第二前连座2234上,使第二后连座2231、第五连杆2232、第六连杆2233、第二前连座2234构成四连杆机构,第五连杆2232与第六连杆2233之间设有有能使第二调平臂223摆动的第二小臂油缸2235。第二调平臂223可水平旋转地连接在第二伸缩臂222的端部,具体的,第二伸缩臂222的端部设有第二端座2221,第二调平臂223的第二后连座2231与第二端座2221一上一下连接在一起,且第二后连座2231可相对竖直轴线旋转。
本实施例的工作单元中,辅臂22的结构功能相比于主臂21更加简单,此种设置的优点在于:在隧道内进行拱架支护的工作场景中,主臂21负责对主拱架段进行支护及运输主拱架段,辅臂22负责对辅拱架段进行支护,因此主臂21承当的工作更多,所具有的功能和结构更复杂,而辅臂22设有两个,每个辅臂22从活动空间和应具备的功能上均不需要太复杂的结构,因此,将主臂21、辅臂22设置为本实施例中的方式,能够在确保基础工作顺利完成的情况下,尽量减少多余结构,此设计能有效地减小整个隧道拱架机的体积,降低生产制造成本。
当然,在解决本发明的提高立拱效率的技术问题上,主臂21和辅臂22的组合结构还可以是其它形式。
具体在本实施例中,所述多功能工作台包括工作篮51及吊装机构40,工作篮51即为常规技术,此处不再赘述。所述吊装机构40包括固定架41、卷扬机42、滑轮组件43及摆动架44,摆动架44与固定架41的顶部相铰接,二者之间连接一张角油缸45,以使摆动架44相对固定架41折叠或展开一定角度;滑轮组件43设有轮架431,轮架431上安装有供卷扬机42的钢丝绳421穿过的滑轮432;轮架431铰接在摆动架44的顶端,摆动架44上安装有顶升装置46,顶升装置46的活动端铰接在轮架431中部,以使轮架431相对摆动架44折叠或展开。
卷扬机42安装于所述固定架41上,卷扬机42的钢丝绳421绕过滑轮432而悬空设置,该钢丝绳421的自由端设有连接组件,用于连接多榀辅拱架段P2;摆动架44一侧设有用于挡护多榀辅拱架段P2的护栏47。
具体的,钢丝绳421的末端还吊挂有一配重块422,该配重块422有助于保持钢丝绳421处于绷直状态,避免钢丝绳421出现缠绕现象。连接组件具体包括一些能够实现抓取、锁定功能的结构件,该等结构件视抓取的物件形状而可灵活选定,为现有技术,此处不再赘述。在施工时,连接组件勾住多榀辅拱架段P2的一端,之后,卷扬机42启动,收回钢丝绳421,从而将多榀辅拱架段P2从地面上吊起;由于多榀辅拱架段P2包括多个并排的辅拱架段,整体具有一定的宽度,在吊装过程中多榀辅拱架段P2会绕中垂线摆动,给辅拱架段与主拱架段的对齐工作造成一定的困难。而设置在摆动架44一侧的护栏47正好可以挡护在多榀辅拱架段P2内侧,一方面有利于为起吊过程进行导向,另一方面可防止多榀辅拱架段P2发生旋转;同时,在张角油缸45的作用下,摆动架44张开一定角度,使多榀辅拱架段P2内侧贴紧摆动架44并保持一定的角度,以确保多榀辅拱架段P2以最佳角度与多榀主拱架段P1进行对齐连接。
具体的,本实施例中的护栏47共设置有两根,分别位于摆动架44的上方和下方。每根护栏47均包括主体段及连接在主体段两端的弯折段,两个弯折段均朝向摆动架44的外侧弯折,整个护栏47呈宝盖形。主体段的长度与多榀辅拱架段P2的宽度一致,弯折段的长度大于或等于拱架段工字钢的高度。
值得一提的是,护栏47的形状还可以设置为C型或其它形状,只要能够起到挡护多榀辅拱架段P2作用的形状结构均可。
吊装机构40动作过程描述如下:
实际使用时,先将轮架431向下摆以使吊装支点拉开与隧道拱架机的距离,方便连接组件与多榀辅拱架段P2进行连接;吊起的过程中,再控制张角油缸45伸长,使摆动架44上摆并保持承托在多榀辅拱架段P2的下方;之后,再控制顶升装置46伸长,以使轮架431上摆,直至轮架431与摆动架44基本保持在一条直线内,该步骤使得多榀辅拱架段P2的顶端部更为贴近摆动架44,最终确保多榀辅拱架段P2以最佳角度与多榀主拱架段P1进行对齐连接。
在此过程中,护栏47始终起到挡护多榀辅拱架段P2的作用,防止其偏移或转动,同时,多榀辅拱架段P2在护栏47长度方向的位置也很方便调节,只需人工助推即可,相比于现有技术中将辅拱架段夹紧的方式,调节过程更加高效、快捷。
更具体地,工作篮51包括安装底座511,安装底座511可水平摆动地铰接在第二调平臂223的第二前连座2234上,吊装机构40安装在工作篮51的外侧。在支护辅拱架时,工作篮51可绕铰接轴作水平小幅度摆动,进而带动吊装机构40在水平方向做小幅度摆动,以便更加灵活地调整吊装姿态。
请参阅图9,本实施例还揭示了一种使用上述隧道拱架机的拱架施工方法,包括如下步骤:
步骤S100、预制多榀主拱架段P1及多榀辅拱架段P2。
在该步骤中,所述多榀主拱架段P1由至少两个主拱架段并排地连接形成;所述多榀辅拱架段P2由至少两个辅拱架段并排地连接形成。具体在操作时,可用钢筋、网片等作为连接元件将拱架段连成一体。
多榀主拱架段P1及多榀辅拱架段P2的制作场所选在工地上的车间内,该场所不在隧道内,因此可减少施工人员在隧道里的时间,可从一定程度降低被落石砸伤的概率。
其中,多榀辅拱架段P2的榀数少于或者等于多榀主拱架段P1的榀数,例如,多榀主拱架段P1包括三榀,多榀辅拱架段P2可以设置为三榀,也可以设置为两榀。
步骤S200、将预制好的多榀主拱架段P1及多榀辅拱架段P2运输到隧道中的预定位置。
该步骤的实现方式有多种,第一种是用人工或运输设备将多榀主拱架段P1和多榀辅拱架段P2输送至隧道中靠近掌子面的位置;第二种是其中的多榀主拱架段P1利用隧道拱架机将其输送到隧道内,其中的多榀辅拱架段P2则用人工或运输设备的方式输送到隧道内。
其中,第二种方式相比第一种方式更加节省施工时间,因为隧道拱架机将多榀主拱架段P1输送到位后便可直接开始拱架支护作业。
步骤S300、将多榀主拱架段P1和多榀辅拱架段P2分别移送到预定的安装位置。
具体的,主臂21将多榀主拱架段P1移送到靠近隧道顶壁的位置,两侧的辅臂22则负责将对应的多榀辅拱架段P2移送到靠近隧道侧方内壁的位置。
其中,当多榀主拱架段P1的初始位置是在地面时,隧道拱架机的主臂21需要调整姿势以便将多榀主拱架段P1叉装起来,进而将其举升到预定的安装位置。
步骤S400、保持多榀辅拱架段P2与多榀主拱架段P1对齐,并将多榀辅拱架段P2与多榀主拱架段P1进行固定连接。
由于多榀辅拱架段P2之间是通过钢筋、网片等连接起来,因此在吊装机构40连接多榀辅拱架段P2时,连接组件可以勾在拱架段之间的钢筋或网片上,方便连接。
施工人员站在工作篮51内,可协助多榀辅拱架段P2与多榀主拱架段P1进行对齐,此后,再完成多榀辅拱架段P2与多榀主拱架段P1之间的固定连接。
具体在其中一个实施例中,在所述步骤S400之后还包括以下步骤:
步骤S500、利用钢筋、网片等连接元件将上一次立拱的拱架与本次立拱的拱架进行固定连接,从而完成本次立拱的全部工作。
其中,在对前后两次立拱的主拱架段进行固定连接的方法中,具体包括如下步骤:
在主臂21的末端快装一个工作篮51,施工人员站在该工作篮51内对前后两次立拱的主拱架段进行固定连接。
综上所述,本发明带来以下有益效果:
本发明的隧道拱架机包括底盘1及工作单元,工作单元包括主臂21及辅臂22,主臂21的末端设有用于装夹多榀主拱架段P1的装夹机构30、辅臂22的末端设有用于吊装多榀辅拱架段P2的吊装机构40,两种工作臂相互配合,能够实现同时完成多榀拱架的支护安装,显著地提升施工效率;多榀主拱架段P1和多榀辅拱架段P2均在车间预制完成,可极大地减少工人进入隧道的时间,在一定程度上降低了工人被落石砸伤的概率;另外,施工过程中,施工人员站在多榀主拱架段P1下方施工,由于多榀主拱架段P1具有伞盖形状,因此能够遮挡碎石,起到保护施工人员安全的作用。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种隧道拱架机,其特征在于,包括底盘及工作单元,所述底盘设有行走机构;所述工作单元包括主臂及位于所述主臂两侧的两个辅臂,所述主臂及所述辅臂的底部均连接在所述底盘上,且所述主臂及所述辅臂均具有可伸缩的结构;所述主臂的末端设有用于夹持多榀主拱架段的装夹机构;所述辅臂的末端设有用于吊装多榀辅拱架段的吊装机构,以使所述多榀辅拱架段与所述多榀主拱架段进行对接。
2.如权利要求1所述的隧道拱架机,其特征在于,所述装夹机构包括装夹座、支撑板及数个夹爪,所述支撑板的中部铰接于所述装夹座,以使所述支撑板可绕轴摆动;所述数个夹爪对称地设置在所述支撑板的两端,且所述夹爪设置为可活动的以夹持或松开所述多榀主拱架段。
3.如权利要求2所述的隧道拱架机,其特征在于,所述支撑板与所述装夹座之间设有调节油缸,用于调整所述支撑板的摆动姿态。
4.如权利要求2所述的隧道拱架机,其特征在于,所述支撑板具有匹配拱架的弓形。
5.如权利要求2所述的隧道拱架机,其特征在于,所述主臂的末端还设有托台,所述装夹座可旋转地连接在所述托台上。
6.如权利要求1所述的隧道拱架机,其特征在于,所述吊装机构包括固定架、摆动架、卷扬机及滑轮组件,摆动架与固定架的顶部相铰接,二者之间连接有张角油缸;滑轮组件包括轮架及安装于所述轮架上的多个滑轮,所述轮架铰接在摆动架顶端,所述轮架与所述摆动架之间连接有控制所述轮架摆动角度的摆动油缸;所述摆动架的外侧设有用于挡护所述多榀辅拱架段的护栏。
7.如权利要求6所述的隧道拱架机,其特征在于,所述滑轮组件包括轮架、滑轮及俯仰油缸,所述轮架可上下摆动地铰接于所述固定架,所述滑轮安装于所述轮架上,所述俯仰油缸一端连接所述轮架的底部、另一端连接所述固定架;所述钢丝绳绕设在所述滑轮上。
8.如权利要求1所述的隧道拱架机,其特征在于,所述主臂末端与所述装夹机构之间、所述辅臂末端与所述吊装机构之间均设有四连杆结构;
所述多榀主拱架段由至少两个主拱架段并排地连接形成;所述多榀辅拱架段由至少两个辅拱架段并排地连接形成。
9.一种使用如权利要求1-8任一项所述的隧道拱架机的拱架施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
预制多榀主拱架段及多榀辅拱架段;
将预制好的多榀主拱架段及多榀辅拱架段运输到隧道中的预定位置;
将多榀主拱架段和多榀辅拱架段分别移送到预定的安装位置;
保持多榀辅拱架段与多榀主拱架段对齐,并将多榀辅拱架段与多榀主拱架段进行固定连接。
10.如权利要求9所述的拱架施工方法,其特征在于,所述将多榀主拱架段和多榀辅拱架段分别移送到预定的安装位置的步骤中将多榀主拱架段移送到预定的安装位置的方法,包括:
使用该拱架机将所述多榀主拱架段叉装起来并移送到预定的安装位置。
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