CN114215560A - 内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其包括以下步骤：S1、弧形件的吊移；S2、弧形件的微调；S3、弧形件的组装。本发明一方面在吊机和内部支撑和多自由度调节和支撑的调整对位机配合下，平稳实施待安装弧形件相对已安装弧形件位置调整和移位；另一方面以已安装弧形件为基准，能够沿着隧道长度方向逐个的实施待安装弧形件安全且高效、高精度的组装。

Description

内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺。

背景技术

众所周知，隧道是修建在地下、水下或者山体中，并铺设铁路或者修筑公路以供机动车辆通行的建筑物。隧道的建设过程主要为隧道规划、勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作，因此，无论是建设还是使用，隧道过程繁琐且复杂。

然而，在设计有中隔墙的盾构隧道内，需要先安装隧道底部的弧形件，目前，弧形件采用的方式基本上是吊机，在吊机的调整对位下，将弧形件移动至待安装区，然后采用外接件进行定位。

但是，在实际施工中，由于单个的弧形件都是吨量级别的重量，若采用上述的方式进行安装，其存在以下缺陷：

1、在吊运对接过程中，难免会产生一些晃动，因此，在对接中很容易产生碰撞，若冲击力度大，不仅影响已经安装好的弧形件角度或位置的变化，而且极有可能造成碰撞损坏，同时安装的效率非常低；

2、由于吊机所形成角度和位置的调节只能是弧形件处于悬空状态，一旦弧形件架设在隧道底部弧形壁后，再想实施微调十分困难，因此，很难达到对齐安装所需要的精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其包括以下步骤：

S1、弧形件的吊移

采用吊机将弧形件吊运至待安装工位的上方，且处于已安装弧形件的前方，同时吊机将待安装弧形件下降至隧道上，并脱落待安装弧形件；

S2、弧形件的微调

采用专用的调整对位机，自已安装弧形件的内部向前移动，并伸入待安装弧形件的内部，且定位支撑在隧道上，此时，调整对位机上形成多自由度支撑部件沿着X、Y、Z轴或者绕着X、Y、Z轴的运动调整待安装弧形件的角度和位置，并在沿着隧道长度方向将待安装弧形件向已安装弧形件移动贴合；

S3、弧形件的组装

完成S2中的位置和角度、及已安装弧形件的贴合后，采用外接件将待安装弧形件与待安装工位的隧道相固定连接组装。

优选地，在S1中，吊机的吊具能够插入或抽出弧形件的内部。

优选地，吊具呈C型，弧形件的中部形成通孔，C型下部自待安装弧形件前端插入待安装弧形件内以实施待安装弧形件的吊运，所述待安装弧形件自后端与已安装弧形件对齐拼装。

根据本发明的一个具体实施和优选方面，调整对位机，其包括位于已安装弧形件内部且沿着隧道长度方向相活动连接的定位支座和移动支座、设置在移动支座上的内撑组件，其中内撑组件包括多个相独立设置且能够分别沿着X、Y、Z轴运动调节的内撑部；定位支座和移动支座两个中的一个定位支撑在已安装弧形件的隧道内壁上，另一个伸入待安装弧形件的内部并带动待安装弧形件横移或者另一个沿着隧道长度方向前移。

优选地，定位支座包括沿着隧道长度方向延伸的座本体、位于座本体上且能够上下伸缩运动的定位支腿。

根据本发明的一个具体实施和优选方面，定位支腿有四条且分布在座本体两端部的四角，其中每条定位支腿包括伸缩杆、位于伸缩杆底部的脚垫，脚垫与隧道的弧形内壁匹配，且四根伸缩杆沿着竖直方向同步伸缩运动。在此，通过脚垫的设置，确保伸缩杆能够形成稳定的支撑。

根据本发明的又一个具体实施和优选方面，移动支座包括沿着座本体长度方向滑动设置在座本体上的滑动座、以及设置在滑动座上且能够固定支撑在隧道内壁上的移动支腿，其中多个内撑部设置在滑动座上，定位支腿和移动支腿切换形成支撑后，弧形件在多个内撑部内部顶撑的调节下与滑动座同步移位或者定位支座相对滑动座前移。这样一来，不仅能够实施调整对位机相对隧道的行走，而且还能够实施待安装弧形件向已安装弧形件平稳靠拢对接。

优选地，在座本体上形成有滑轨，在滑动座上设有与滑轨匹配的滑座，且在弧形件和滑动座同步移动时，滑座能够滑动支撑在滑轨上。在此，通过滑座和滑轨的配合，使得弧形件的移位更加平稳。

根据本发明的有一个具体实施和优选方面，座本体位于滑动座的下方，滑轨位于座本体长度方向的两侧，滑座沿着座本体长度方向延伸，移动支腿对应设置在定位支腿相对外侧，且结构相同。这样一来，使得结构布局更加紧凑和简单，而且在待安装弧形件和已安装弧形件的内部移动，逐个的完成以已安装弧形件为基准实施待安装弧形件的安装。

优选地，调整对位机还包括沿着隧道长度方向驱动座本体和滑动座相对直线运动的动力拉杆，其中动力拉杆一端部与滑动座连接、另一端部与座本体连接，且在动力拉杆的伸缩中，座本体和滑动座相对平移运动。这样一来，通过动力拉杆的直线运动，以实施座本体和滑动座的相对运动。

优选地，动力拉杆的一端部通过第一接头连接在座本体端部的中部、另一端部通过第二接头连接在滑动座的横梁中部。这样设置，不仅能够确保拉力均匀，有利于弧形件的移动；而且方便弧形件以已安装弧形件为基准的移动对位操作，提升安装效率。

此外，内撑部为多自由度运动的顶撑油缸，且有多个，其中多个内撑部对应分布在滑动座的相对两侧。因此，通过弧形件内部两侧的顶撑，能够实施沿着X、Y、Z轴的直线或绕着X、Y、Z轴的转向运动。

优选地，内撑部有三个，且呈等腰或等边三角形分布，其中一个顶点位于滑动座的一侧，另外两个顶点位于滑动座的另一侧且连线构成三角形的底边。

同时，该方法还包括S5、调整对位机的前移，其完成一块弧形件安装后，由定位支座和移动支座进行切换支撑在隧道上，此时的移动支座定位支撑在隧道上，所述定位支座脱离隧道支撑且相对滑动在移动支座上，接着由定位支座相对移动支座的前移，准备实施下一块待安装弧形件的组装。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明一方面在吊机和内部支撑和多自由度调节和支撑的调整对位机配合下，平稳实施待安装弧形件相对已安装弧形件位置调整和移位；另一方面以已安装弧形件为基准，能够沿着隧道长度方向逐个的实施待安装弧形件安全且高效、高精度的组装。

附图说明

图1为本发明的调整对位机的结构示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图2的俯视示意图；

其中：1、定位支座；10、座本体；10a、滑轨；11、定位支腿；110、伸缩杆；111、脚垫；112、角度调节杆；2、移动支座；20、滑动座；200、主梁；201、横梁；20a、滑动模块；21、移动支腿；3、内撑组件；30、内撑部；4、动力拉杆；a、第一接头；b、第二接头。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，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”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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，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，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本实施例的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其主要采用了吊机和调整对位机的配合，以实施待安装弧形件参考已安装弧形件进行调整和组装。

具体的，吊机的吊具能够插入或抽出弧形件的内部。

本例中，吊具呈C型，弧形件的中部形成通孔，C型下部自待安装弧形件前端插入待安装弧形件内以实施待安装弧形件的吊运，所述待安装弧形件自后端与已安装弧形件对齐拼装。

调整对位机包括位于已安装弧形件内部且沿着隧道长度方向相活动连接的定位支座1和移动支座2、设置在移动支座2上的内撑组件3。

结合图2和图3所示，定位支座1包括沿着隧道长度方向延伸的座本体10、位于座本体10上且能够上下伸缩运动的定位支腿11。具体的，定位支腿11有四条且分布在座本体10两端部的四角，其中每条定位支腿11包括伸缩杆110、位于伸缩杆110底部的脚垫111，脚垫111与隧道的弧形内壁匹配，且四根伸缩杆110沿着竖直方向同步伸缩运动。在此，通过脚垫111的设置，确保伸缩杆110能够形成稳定的支撑。

本例中，每条定位支腿11还包括角度调节杆112，其中角度调节杆112上端部与伸缩杆110顶部连接，下端部与脚垫111连接，当伸缩支撑后，通过角度调节杆112顶推使得脚垫111更加稳定的支撑在隧道内壁上，这样一来，也说明一点，脚垫111是相对转动连接在伸缩杆110的下端部。

同时，在座本体10长度方向的两侧形成沿着自身长度方向延伸的滑轨10a，移动支座2滑动支撑在滑轨10a上。

具体的，移动支座2包括沿着座本体10长度方向滑动设置在座本体10上的滑动座20、以及设置在滑动座20上且能够固定支撑在隧道内壁上的移动支腿21。

本例中，滑动座20沿着座本体10长度方向延伸，且分别通过滑动模块20a滑动设置在滑轨10a上。

具体的，滑轨10a的截面呈方形，滑动模块20a呈与方形匹配的C型。

滑动模块20a有四个，且两两对称分布在滑动座20的相对两侧。

滑动座20包括位于两侧的主梁200、横设在主梁200之间的横梁201，内撑组件3设置在于主梁200上。

移动支腿21的结构与定位支腿11的结构相同，且对应设置在每根主梁200的两端，同时移动支腿21位于定位支腿11的相对外侧。

本例中，内撑组件3包括三个相独立设置且能够分别沿着X、Y、Z轴运动调节的内撑部30。

每个内撑部30为多自由度运动的顶撑油缸，且有三个，其中三个内撑部对应分布在滑动座20的相对两侧。因此，通过弧形件内部两侧的顶撑，能够实施沿着X、Y、Z轴的直线或绕着X、Y、Z轴的转向运动。

具体的，三个内撑部30呈等腰或等边三角形分布，其中一个顶点位于一根主梁200，另外两个顶点位于另一根主梁200上且连线构成三角形的底边。

此外，上述的调整对位机还包括沿着隧道长度方向驱动座本体10和滑动座20相对直线运动的动力拉杆4，其中动力拉杆4一端部与滑动座20连接、另一端部与座本体10连接，且在动力拉杆4的伸缩中，座本体10和滑动座20相对平移运动。这样一来，通过动力拉杆的直线运动，以实施座本体和滑动座的相对运动。

本例中，动力拉杆4的一端部通过第一接头a连接在座本体10端部的中部、另一端部通过第二接头b连接在滑动座20的横梁中部。这样设置，不仅能够确保拉力均匀，有利于弧形件的移动；而且方便弧形件以已安装弧形件为基准的移动对位操作，提升安装效率，避免碰撞损坏。

综上，本实施的实施过程如下：

首先，采用吊机将弧形件吊运至待安装工位的上方，且处于已安装弧形件的前方，同时吊机将待安装弧形件下降至隧道上，同时吊机的吊具自待安装弧形件的前端部抽出；

其次，定位支座1自定位支腿11垂直支撑在已安装弧形件内部区域，此时的移动支座2自滑动模块20a滑动支撑在滑轨10a上，并且在动力拉杆4的伸缩下，以驱动移动支座2直线运动，因此，移动支座2能够自待安装弧形件的后端部伸入待安装弧形件的内部，再加上多自由度运动的顶撑油缸能够将待安装弧形件实施角度和位置的微调，并且在移动支座2的直线运动中，将待安装弧形件向已安装弧形件靠拢实施对位；

最后，采用外接件将对位后的待安装弧形件与隧道相固定连接，以完成待安装弧形件的组装。

此外，在完成安装后，由移动支座2的移动支腿21垂直顶撑在隧道的内壁上，定位支腿11向上收起，此时在动力拉杆4的伸缩下，下滑轨10a相对应滑动模块20a实施前移（也就是定位支撑1相对移动支座2前移），这样一来，相当于将移动支座2的运动形成向前推移，以实施整个调整对位机的位置相对前移，从而实施沿着隧道长度方向移动。

综上，本实施例的优势如下：

1、通过弧形件内部可移动行走的移动支座和多个自由度方向的顶撑调节配合下，能够平稳实施待安装弧形件相对已安装弧形件位置调整和移位，安全且高效、高精度的组装；

2、通过移动支座和定位支座的切换支撑，使得定位支座沿着隧道长度方向前移，将移动支座的运动行程向前推移，进而方便下一块弧形件的安装；

3、在弧形件内部有线的空间内能够平稳实施每块弧形件的位置和角度微调，以满足高精度调节需要，同时轨道和滑座的配合下，进一步提升弧形件平移的稳定性和定位支座前移的稳定性；

4、所采用特殊脚垫的设计，特别适合弧形隧道内壁的支撑，以大幅度提升支撑稳定性，有利于弧形件安全的组装；

5、结构紧凑，非常适合在隧道有限空间内实施。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、弧形件的吊移

采用吊机将弧形件吊运至待安装工位的上方，且处于已安装弧形件的前方，同时吊机将待安装弧形件下降至隧道上，并脱落待安装弧形件；

S2、弧形件的微调

采用专用的调整对位机，自已安装弧形件的内部向前移动，并伸入待安装弧形件的内部，且定位支撑在隧道上，此时，调整对位机上形成多自由度支撑部件沿着X、Y、Z轴或者绕着X、Y、Z轴的运动调整待安装弧形件的角度和位置，并在沿着隧道长度方向将待安装弧形件向已安装弧形件移动贴合；

S3、弧形件的组装

完成S2中的位置和角度、及已安装弧形件的贴合后，采用外接件将待安装弧形件与待安装工位的隧道相固定连接组装。

2.根据权利要求1所述的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：在S1中，吊机的吊具能够插入或抽出弧形件的内部。

3.根据权利要求2所述的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：吊具呈C型，弧形件的中部形成通孔，C型下部自待安装弧形件前端插入待安装弧形件内以实施待安装弧形件的吊运，所述待安装弧形件自后端与已安装弧形件对齐拼装。

4.根据权利要求1所述的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：所述调整对位机包括位于已安装弧形件内部且沿着隧道长度方向相活动连接的定位支座和移动支座、设置在所述移动支座上的内撑组件，其中所述内撑组件包括多个相独立设置且能够分别沿着X、Y、Z轴运动调节的内撑部；所述定位支座和所述移动支座两个中的一个定位支撑在已安装弧形件的隧道内壁上，另一个伸入待安装所述弧形件的内部并带动待安装所述弧形件横移或者另一个沿着隧道长度方向前移。

5.根据权利要求4所述的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：所述定位支座包括沿着隧道长度方向延伸的座本体、位于所述座本体上且能够上下伸缩运动的定位支腿，其中所述定位支腿有四条且分布在所述座本体两端部的四角，其中每条所述定位支腿包括伸缩杆、位于伸缩杆底部的脚垫，所述脚垫与隧道的弧形内壁匹配，且四根所述伸缩杆沿着竖直方向同步伸缩运动。

6.根据权利要求5所述的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：所述移动支座包括沿着所述座本体长度方向滑动设置在所述座本体上的滑动座、以及设置在所述滑动座上且能够固定支撑在所述隧道内壁上的移动支腿，其中多个所述内撑部设置在所述滑动座上，所述定位支腿和所述移动支腿切换形成支撑后，所述弧形件在多个所述内撑部内部顶撑的调节下与所述滑动座同步移位或者所述的定位支座相对所述滑动座前移。

7.根据权利要求6所述的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：在所述座本体上形成有滑轨，在所述滑动座上设有与所述滑轨匹配的滑座，且在所述弧形件和所述滑动座同步移动时，所述滑座能够滑动支撑在所述滑轨上；所述座本体位于所述滑动座的下方，所述滑轨位于所述座本体长度方向的两侧，所述滑座沿着所述座本体长度方向延伸，所述的移动支腿对应设置在所述定位支腿相对外侧，且结构相同。

8.根据权利要求6所述的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：所述调整对位机还包括沿着隧道长度方向驱动所述座本体和所述滑动座相对直线运动的动力拉杆，其中所述的动力拉杆一端部与所述滑动座连接、另一端部与所述座本体连接，且在动力拉杆的伸缩中，所述座本体和所述滑动座相对平移运动。

9.根据权利要求4所述的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：所述内撑部为多自由度运动的顶撑油缸，且有多个，其中多个所述内撑部对应分布在所述滑动座的相对两侧。

10.根据权利要求1所述的内撑且具有多自由度微调的隧道弧形件安装工艺，其特征在于：该方法还包括S5、调整对位机的前移，其完成一块弧形件安装后，由定位支座和移动支座进行切换支撑在隧道上，此时的移动支座定位支撑在隧道上，所述定位支座脱离隧道支撑且相对滑动在移动支座上，接着由定位支座相对移动支座的前移，准备实施下一块待安装弧形件的组装。

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