CN113503174A - 一种山岭隧道二衬钢筋精准装配设备及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于盾构隧道施工技术领域，涉及一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备；包括行走组件、安装在行走组件上的前后门架、以及安装在前后门架之间的二衬钢筋安装组件；所述二衬钢筋安装组件包括安装在前后门架之间的连接梁，以及安装在前后门架上用于驱动连接梁以自身轴线旋转的第一旋转驱动；所述连接梁上固定安装有第二旋转驱动的固定部，第二旋转驱动的旋转部上安装有伸缩臂；所述伸缩臂的一端安装有用于取放钢筋的取放组件；通过取放组件抓取钢筋网片，第一旋转驱动带动连接梁以自身轴线旋转，伸缩臂绕隧道轴线或与隧道轴线相平行的轴线旋转，通过第二驱动带动第一伸缩臂旋转调整钢筋网片的姿态，实现钢筋网片的定位安装。

Description

一种山岭隧道二衬钢筋精准装配设备及施工方法
技术领域
本发明属于盾构隧道施工技术领域，尤其涉及一种山岭隧道二衬钢筋精准装配设备。
背景技术
二衬钢筋作为山岭隧道二次衬砌支护的重要组成部分，其绑扎工作是山岭隧道施工中不可或缺的重要工序。目前，二衬钢筋绑扎普遍借助钢筋台架进行人工现场绑扎施工。现有台车结构简单，其功能仅为一个可移动的脚手架，钢筋绑扎主要通过人工将地面的钢筋从台车侧面送至拱部，并利用焊接或螺纹套接的方式进行钢筋对接延长，最后利用钢筋的弹性，将钢筋在台车外侧形成环装。该绑扎方式存在速度慢、质量难以控制、劳动力投入大等问题。
目前，已有诸多学者对二衬绑扎工法及绑扎设备进行了有益的探索及研究，为二衬钢筋绑扎新工法及新设备的研究提供了理论及试验参考；例如，现有技术中提出的二衬钢筋装配化施工技术，即通过在钢筋加工厂内分节段，集中模块化生产二次衬砌钢筋节段，采用装配化拼装技术有效的提高二衬钢筋绑扎效率。
基于上述二衬钢筋装配化施工技术，本发明提供一种实施上述技术的二衬钢筋精准装配设备。
发明内容
本发明提供了一种山岭隧道二衬钢筋精准装配设备；实现钢筋网片的自动化定位装配。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种山岭隧道二衬钢筋精准装配设备，包括行走组件、安装在行走组件上的前后门架、以及安装在前后门架之间的二衬钢筋安装组件；
所述二衬钢筋安装组件包括安装在前后门架之间的连接梁，以及安装在前门架或/和后门架上用于驱动连接梁以自身轴线旋转的第一旋转驱动装置；所述连接梁上固定安装直线模组，直线模组的滑台上安装有第二旋转驱动装置的固定部，第二旋转驱动装置的旋转部上安装有伸缩臂，使得第二旋转驱动装置能够驱动伸缩臂旋转；所述伸缩臂的一端安装有用于取放钢筋的取放组件。
通过取放组件抓取钢筋网片，第一旋转驱动装置驱动连接梁以自身轴线旋转，伸缩臂绕隧道轴线或与隧道轴线相平行的轴线旋转，并且能够通过第二驱动装置带动伸缩臂旋转调整钢筋网片的安装位置，实现了钢筋网片的定位安装。
并且本发明通过设置直线模组实现了伸缩臂沿隧道长度方向移动，有效避免，钢筋网片被抓取后，需要在隧道长度方向上调整钢筋网片的姿态且不便于移动门架整体时，可以通过直线模组来调整钢筋网片在隧道长度方向上的姿态。
所述取放组件通过第三旋转驱动装置安装在第一伸缩臂的一端，使得能够通过第三旋转驱动装置驱动取放组件旋转。
所述取放组件包括安装于第三旋转驱动装置旋转部上的安装架，安装架远离第三旋转驱动装置的一端安装有第四旋转驱动装置，第四旋转驱动装置的旋转部上安装有钢筋取放装置，使得可通过第四旋转驱动装置驱动钢筋取放装置旋转。
所述第四旋转驱动装置的固定部转动安装在安装架上，且能够通过安装架上安装的角度调节装置调节第四旋转驱动装置的转动角度。
进一步的，所述前后门架相对的一面上分别设置有多个第一伸缩装置，第一伸缩装置均包括一个伸缩部和一个固定部，第一伸缩装置伸缩部伸出后能够与定位连接完成后的钢筋网片接触。
当钢筋网片实现定位后，第一伸缩装置的伸缩部伸出支撑钢筋网片，防止钢筋网片掉落或坍塌。
又进一步的，所述第一伸缩装置的固定部与对应的门架转动连接；所述第一伸缩装置的固定部靠近伸缩部的一端转动安装有第二伸缩装置的伸缩部，第二伸缩装置的伸缩部转动安装在对应的门架上，使得能够通过第二伸缩装置调节第一伸缩装置与门架之间的夹角。
一种应用所述山岭隧道二衬钢筋精准装配设备的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：驱动行走组件带动前后门架移动至预定位置；
步骤2：控制取放组件中相应的驱动装置抓取钢筋网片；
步骤3：通过取放组件中的相应驱动装置调整钢筋网片的姿态，将钢筋网片运输至隧道拱部；
步骤4：通过直线模组、第三旋转驱动装置、第四旋转驱动装置以及角度调节装置对钢筋网片的姿态进行微调；实现钢筋网片的定位；
步骤5；钢筋网片定位完成后，第二伸缩装置调整第一伸缩装置与门架之间的角度；保证第一伸缩装置伸出后支撑板能够支撑钢筋网片；
步骤6：第一伸缩臂回缩，人工进行相邻钢筋网片的连接；
步骤7：重复执行上述步骤1到步骤6。
与现有技术相比本发明的有益效果是：1.通过取放组件抓取钢筋网片，第一旋转驱动装置驱动连接梁以自身轴线旋转，伸缩臂绕隧道轴线或与隧道轴线相平行的轴线旋转，并且能够通过第二驱动装置带动伸缩臂旋转调整钢筋网片的安装位置，实现了钢筋网片的定位安装。
2.通过设置第一伸缩装置实现了钢筋网片的支撑，防止了钢筋网片掉落。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的二衬钢筋安装组件细节示意图；
附图标记说明：1.前门架；2.后门架；3.行走组件；4.二衬钢筋安装组件；401.连接梁；402.第二旋转驱动装置；403.第一旋转驱动装置；404.钢筋取放装置；405.伸缩臂；406.第三旋转驱动装置；407.第四旋转驱动装置；408.安装架；409.油缸；410.第二连接杆；411.第一连接杆；412.第一伸缩装置；413.第二伸缩装置；414.支撑板。
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。
为方便叙述以及本领域技术人员充分理解本发明，现对提出下述定义：
门架包括前后门架，前后门架采用如下标号：前后门架1、2；前后门架中的“前后”二字只是用于区别门架之间的位置关系。且本发明的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明的优选实施例如下所述，参见附图1到附图2所示，一种山岭隧道二衬钢筋精准装配设备，包括行走组件3、安装在行走组件3上的前后门架1、2、以及安装在前后门架1、2之间的二衬钢筋安装组件4；
所述二衬钢筋安装组件4包括安装在前后门架1、2之间的连接梁401，以及安装在前门架1或/和后门架2上用于驱动连接梁401以自身轴线旋转的第一旋转驱动装置403；所述连接梁401上固定安装直线模组，直线模组的滑台上安装有第二旋转驱动装置402的固定部，第二旋转驱动装置402的旋转部上安装有伸缩臂405，使得第二旋转驱动装置402能够驱动伸缩臂405旋转；所述伸缩臂405的一端安装有用于取放钢筋的取放组件。
参见附图1和附图2所示，优选的，前后门架1、2上均安装有所述第一旋转驱动装置403，通过前后门架1、2上安装的第一旋转驱动装置403同步驱动所述连接梁401旋转。当然第一旋转驱动装置403也可以只安装在前门架1或后门架2上，对应的，在前门架1或后门架2上安装一个与连接梁401相互配合的轴承即可实现连接梁401的旋转驱动。
通过取放组件抓取钢筋网片，第一旋转驱动装置403驱动连接梁401以自身轴线旋转，伸缩臂405绕隧道轴线或与隧道轴线相平行的轴线旋转，并且能够通过第二驱动装置303带动伸缩臂405旋转调整钢筋网片的安装位置，实现了钢筋网片的定位安装。
作为实施例的进一步的技术方案如下：所述取放组件通过第三旋转驱动装置406安装在伸缩臂405的一端，使得能够通过第三旋转驱动装置406驱动取放组件旋转。使得在抓取钢筋网片时能够对钢筋网片的姿态进行调整，并且在安装时也能够通过第三旋转驱动装置406调整钢筋网片的姿态。
所述取放组件包括安装于第三旋转驱动装置406旋转部上的安装架408，安装架408远离第三旋转驱动装置406的一端安装有第四旋转驱动装置407，第四旋转驱动装置407的旋转部上安装有钢筋取放装置404，使得可通过第四旋转驱动装置407驱动钢筋取放装置404旋转。
所述第四旋转驱动装置407的固定部转动安装在安装架408上，且能够通过安装架408上安装的角度调节装置调节第四旋转驱动装置407的转动角度。
可以通过第三旋转驱动装置406以及第四旋转驱动装置407对钢筋网片的姿态进行微调。
参见附图2，第一旋转驱动装置403和第二旋转驱动装置402驱动相应部件旋转一周所形成的平面相互垂直；第三旋转驱动装置406、第四旋转驱动装置407以及角度调节装置驱动相应部件旋转一周后所形成的平面相互垂直；实现了钢筋网片多角度的姿态调整，进而达到钢筋网片精准定位装配的目的。
参见附图2，所述安装架408包括两根安装杆，两根安装杆的一端固定安装于第三旋转驱动装置406的旋转部上，另一端与第四旋转驱动装置407的固定部转动铰接。
所述角度调节装置包括垂直设置在第四旋转驱动装置407固定部的第一连接杆411，以及垂直设置在第三旋转驱动装置406固定部的第二连接杆410，第二连接杆410远离第三旋转驱动装置406的一端转动铰接油缸409的固定部，油缸409伸缩部转动铰接在第一连接杆411上。
所述第一旋转驱动装置403、第二旋转驱动装置402、第三旋转驱动装置406以及第四旋转驱动装置407均采用现有的自动旋转平台，例如：电动旋转平台、电动液压旋转平台等，可根据现场情况以及每个旋转驱动装置的调整范围具体选型。
所述角度调节装置也可以采用上述自动旋转平台替代；即将自动旋转平台整体竖直安装在安装架408上，自动旋转平台的固定部安装在安装架408上，旋转部与第一连杆相连接。
参见附图1，作为实施例进一步的技术方案，所述前后门架1、2相对的一面上分别设置有多个第一伸缩装置412，第一伸缩装置412均包括一个伸缩部和一个固定部，第一伸缩装置412伸缩部伸出后能够与定位连接完成后的钢筋网片接触。
当二衬钢筋安装组件4将钢筋网片安装定位后，通过伸缩装置伸出支撑钢筋网片，从而防止钢筋网片脱落。
所述第一伸缩装置412的固定部与对应的门架转动连接；所述第一伸缩装置412的固定部靠近伸缩部的一端转动安装有第二伸缩装置413的伸缩部，第二伸缩装置413的伸缩部转动安装在对应的门架上，使得能够通过第二伸缩装置413调节第一伸缩装置412与门架之间的夹角。从而使得可通过调整第一伸缩装置412与门架之间的夹角，到达调节第一伸缩装置412伸缩部与钢筋网片的接触点，避免特殊情况下，第一伸缩装置412伸缩端接触到钢筋网片的空隙处，造成无法起到支撑作用的问题。
参见附图1可知，上述的第一伸缩装置412共有两个，分别位于前后门架1、2上，两个伸缩装置的固定部分别转动安装在前后门架1、2上，且前后门架1、2上还转动安装有第二伸缩装置413的固定部，第二伸缩装置413的伸缩部分别与对应的第一伸缩装置412的固定部转动连接，从而实现了第一伸缩装置412与门架之间的角度调节。
上述采用两个第一伸缩装置412并非是对本发明的限定，本发明的第一伸缩装置412可以安装两个以上的双数个，沿门架的宽度方向上进行安装；门架的宽度方向即为隧道的宽度方向。
所述第一伸缩装置412的伸缩端头部均安装有支撑板414。通过设置支撑板414增加了与钢筋网片的接触面积，能够达到更好的支撑作用。
一种应用所述山岭隧道二衬钢筋精准装配设备的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：驱动行走组件3带动前后门架1、2移动至预定位置；
步骤2：控制取放组件中相应的驱动装置(第一旋转驱动装置403、第二旋转驱动装置402)抓取钢筋网片；
步骤3：通过取放组件中的相应驱动装置(第一旋转驱动装置403、第二旋转驱动装置402)调整钢筋网片的姿态，将钢筋网片运输至隧道拱部；
步骤4：通过直线模组、第三旋转驱动装置406、第四旋转驱动装置407以及角度调节装置对钢筋网片的姿态进行微调，实现钢筋网片的定位；
步骤5；钢筋网片定位完成后，第二伸缩装413调整第一伸缩装置412与门架之间的角度；保证第一伸缩装置412伸出后支撑板414能够支撑钢筋网片；
步骤6：伸缩臂405回缩，人工进行相邻钢筋网片的连接；
步骤7：重复执行上述步骤1到步骤6。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中或每个实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备，其特征在于：包括行走组件(3)、安装在行走组件(3)上的前后门架(1、2)、以及安装在前后门架(1、2)之间的二衬钢筋安装组件(4)；
所述二衬钢筋安装组件(4)包括安装在前后门架(1、2)之间的连接梁(401)，以及安装在前门架(1)或/和后门架(2)上用于驱动连接梁(401)以自身轴线旋转的第一旋转驱动装置(403)；所述连接梁(401)上固定安装有直线模组，所述直线模组的滑台上安装有第二旋转驱动装置(402)的固定部，使得第二旋转驱动装置(402)能够在直线模组的驱动下沿连接梁(401)长度方向上移动，第二旋转驱动装置(402)的旋转部上安装有伸缩臂(405)，使得第二旋转驱动装置(402)能够驱动伸缩臂(405)旋转；所述伸缩臂(405)的一端安装有用于取放钢筋的取放组件；
所述取放组件通过第三旋转驱动装置(406)安装在伸缩臂(405)的一端，使得能够通过第三旋转驱动装置(406)驱动取放组件旋转。
2.根据权利要求1所述的一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备，其特征在于：所述取放组件包括安装于第三旋转驱动装置(406)旋转部上的安装架(408)，安装架(408)远离第三旋转驱动装置(406)的一端安装有第四旋转驱动装置(407)，第四旋转驱动装置(407)的旋转部上安装有钢筋取放装置(404)，使得可通过第四旋转驱动装置(407)驱动钢筋取放装置(404)旋转。
3.根据权利要求2所述的一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备，其特征在于：所述钢筋取放装置(404)为电磁吸盘或机械手夹具。
4.根据权利要求2所述的一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备，其特征在于：所述第四旋转驱动装置(407)的固定部转动安装在安装架(408)上，且能够通过安装架(408)上安装的角度调节装置调节第四旋转驱动装置(407)的转动角度。
5.根据权利要求4所述的一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备，其特征在于：所述安装架(408)包括两根安装杆，两根安装杆的一端固定安装于第三旋转驱动装置(406)的旋转部上，另一端与第四旋转驱动装置(407)的固定部转动铰接。
6.根据权利要求5所述的一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备，其特征在于：所述角度调节装置包括垂直设置在第四旋转驱动装置(407)固定部的第一连接杆(411)，以及垂直设置在第三旋转驱动装置(406)固定部的第二连接杆(410)，第二连接杆(410)远离第三旋转驱动装置(406)的一端转动铰接油缸(409)的固定部，油缸(409)伸缩部转动铰接在第一连接杆(411)上。
7.根据权利要求1-6任意一项权利要求所述的一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备，其特征在于：所述前后门架(1、2)相对的一面上分别设置有多个第一伸缩装置(412)，第一伸缩装置(412)均包括一个伸缩部和一个固定部，第一伸缩装置(412)伸缩部伸出后能够与定位连接完成后的钢筋网片接触。
8.根据权利要求7所述的一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备，其特征在于：所述第一伸缩装置(412)的固定部与对应的门架转动连接；所述第一伸缩装置(412)的固定部靠近伸缩部的一端转动安装有第二伸缩装置(413)的伸缩部，第二伸缩装置(413)的伸缩部转动安装在对应的门架上，使得能够通过第二伸缩装置(413)调节第一伸缩装置(412)与门架之间的夹角。
9.根据权利要求7所述的一种山岭隧道二衬钢筋精准装配成套设备，其特征在于：所述第一伸缩装置(412)的伸缩端头部均安装有支撑板(414)。
10.一种山岭隧道二衬钢筋精准装配施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：驱动行走组件(3)带动前后门架(1、2)移动至预定位置；
步骤2：控制取放组件中相应的驱动装置抓取钢筋网片；
步骤3：通过取放组件中的相应驱动装置调整钢筋网片的姿态，将钢筋网片运输至隧道拱部；
步骤4：通过直线模组、第三旋转驱动装置(406)、第四旋转驱动装置(407)以及角度调节装置对钢筋网片的姿态进行微调；实现钢筋网片的定位；
步骤5；钢筋网片定位完成后，第二伸缩装置(413)调整第一伸缩装置(412)与门架之间的角度；保证第一伸缩装置(412)伸出后支撑板(414)能够支撑钢筋网片；
步骤6：伸缩臂(405)回缩，人工进行相邻钢筋网片的连接；
步骤7：重复执行上述步骤1到步骤6。
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