CN117248937A - 一种带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车 - Google Patents

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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
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Abstract

本发明公开了一种带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,属于隧道衬砌技术领域,包括架体、衬砌模板、浇灌机械臂和液压推杆;所述架体与所述衬砌模板通过所述液压推杆固定连接;所述架体下方设置有自动移动机构,用于自动移动所述架体;所述衬砌模板包括拱部模板和侧墙模板;所述侧墙模板左右对称,所述侧墙模板与所述拱部模板活动连接;所述衬砌模板上开设有多排作业窗口;所述架体上固设有多个浇灌机械臂,所述浇灌机械臂一端连接混凝土车,另一端伸入所述作业窗口中;所述浇灌机械臂中心设有混凝土输送管;所述浇灌机械臂自由端设有偏心振捣棒,对混凝土进行振捣。本发明具有自动化高、运行稳定、浇灌效率高的优点。

Description

一种带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车
技术领域
本发明属于隧道衬砌技术领域,更具体的说是涉及一种带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车。
背景技术
目前在隧道二衬施工过程中,配套使用衬砌台车,进行二衬混凝土浇灌施工。施工过程中,台车就位、各部位支撑以及两端搭接及封堵牢固,常选用溜槽或自动布料机分层逐窗浇灌的方式,完成从侧墙到拱部、自下而上的浇灌过程,边浇灌边振捣,对于重点部位,二次振捣。分层浇灌窗口尺寸500*500mm,兼有振捣、观察作用。振捣形式采用衬砌台车面板均布高频附着式振动器和侧墙窗口处人工插入式振捣棒配合进行。混凝土浇灌过程为封闭式模筑。在采用溜槽或自动布料机分层逐窗浇灌过程中,仅依靠作业人员从现有布料观察窗口处,人工插入振捣、量测和观察。加之侧墙模板背后空间狭小,钢筋密布,不能完全做到观察仔细和振捣密实到位。拱部的浇灌和振捣条件与侧墙相比,更为不利。再加上混凝土的自重和终凝后的收缩变形,很容易造成二衬混凝土结构背后的不密实和脱空,直接影响了二衬混凝土质量。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,具有自动化高、运行稳定、浇灌效率高的优点。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,包括架体、衬砌模板、浇灌机械臂和液压推杆;所述架体与所述衬砌模板通过所述液压推杆固定连接;所述架体下方设置有自动移动机构,用于自动移动所述架体;所述衬砌模板包括拱部模板和侧墙模板;所述侧墙模板左右对称,所述侧墙模板与所述拱部模板活动连接;所述衬砌模板上开设有多排作业窗口;所述架体上固设有多个浇灌机械臂,所述浇灌机械臂一端连接混凝土车,另一端伸入所述作业窗口中;所述浇灌机械臂中心设有混凝土输送管;所述浇灌机械臂自由端设有偏心振捣棒,对混凝土进行振捣。
进一步地,所述架体包括第一支撑部和第二支撑部;所述第一支撑部设置于所述拱部模板下方,用于支撑和移动所述拱部模板,所述第二支撑部设置于两侧所述侧墙模板中间,用于支撑和移动所述侧墙模板。
进一步地,所述拱部模板包括左右两侧顶板和中间顶板,所述侧顶板与所述顶板转动连接;两侧所述侧顶板自由端固设一滑动杆;所述侧墙模板上侧设有一滑动槽,所述滑动杆滑动设置于所述滑动槽内,连接所述拱部模板和所述侧墙模板。
进一步地,所述滑动槽与所述侧墙模板通过活页活动连接。
进一步地,所述架体上设有液压支撑杆,支撑所述滑动槽。
进一步地,所述作业窗口两侧设有液压开合杆,两侧所述液压开合杆自由端固定连接窗扇。
进一步地,所述浇灌机械臂包括底座、混凝土输送管、偏心振捣棒、轴承、伸缩臂和移动臂;所述底座固定连接于所述架体;所述移动臂一端与底座转动连接,另一端固定连接于所述伸缩臂;所述伸缩臂固定连接所述混凝土输送管的管口;所述偏心振捣棒与所述混凝土输送管转动连接,所述偏心振捣棒与所述混凝土输送管中间设有轴承。
进一步地,所述浇灌机械臂上设有一传感器,用于感应混凝土液面以及浇灌机械臂的移动距离。
进一步地,所述拱部模板正上方设有一排注浆管,注浆管口与混凝土车的输送管相连。
进一步地,所述衬砌模板上还安装有多个附着式高频振捣器,对混凝土进行高频振捣。
本发明的有益效果在于:
本发明提供了一种带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,通过设置浇灌机械臂,加长了混凝土浇筑的作业距离,减少了作业窗口的设置,可比现有技术中纵向作业窗口数量减少一半;并且自动浇筑与振捣同装置进行,辅以人工插入式振捣棒和附着式高频振捣器,能够进一步避免孔洞或冷缝的形成,使混凝土浇筑更密实,且大大减少了人工投入,提高了工作效率;通过将拱部模板与侧墙模板分开设置,分别进行浇筑,并设置自动连接结构,使得浇筑作业区域增加,并实现分段脱模,保证脱模质量;通过采用液压开合杆密封作业窗口,避免混凝土溢出,也避免注浆时产生进入空气形成小气泡而振捣无法振动消除的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的架体结构示意图。
图3为本发明的作业窗口的示意图。
图4为本发明的图1中A处的截面图。
其中,图中:
1-架体;2-衬砌模板;3-浇灌机械臂;4-液压推杆;11-第一支撑部;12-第二支撑部;21-拱部模板;22-侧墙模板;211-侧顶板;212-顶板;213-滑动杆;221-滑动槽;23-活页;223-液压支撑杆;24-作业窗口;241-液压开合杆;242-窗扇;31-底座;32-混凝土输送管;33-偏心振捣棒;34-轴承;35-伸缩臂;36-移动臂;37-传感器;38-注浆管。
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。
请参阅附图1,本发明提供了一种带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,包括架体1、衬砌模板2、浇灌机械臂3和液压推杆4;所述架体1与所述衬砌模板2通过所述液压推杆4固定连接;所述架体1下方设置有自动移动机构,用于自动移动所述架体1。
请参阅附图2,所述架体1包括第一支撑部11和第二支撑部12;所述衬砌模板2包括拱部模板21和侧墙模板22;所述侧墙模板22左右对称,所述侧墙模板22与所述拱部模板21活动连接;所述第一支撑部11设置于所述拱部模板21下方,用于支撑和移动所述拱部模板21,所述第二支撑部12设置于两侧所述侧墙模板22中间,用于支撑和移动所述侧墙模板22。
所述拱部模板21包括左右两侧顶板211和中间顶板212,所述侧顶板211与所述顶板212转动连接;两侧所述侧顶板211自由端固设一滑动杆213;所述侧墙模板22上侧设有一滑动槽221,所述滑动杆213可在所述滑动槽221内滑动,连接所述拱部模板21和所述侧墙模板22;所述滑动槽221与所述侧墙模板22通过活页23活动连接;所述架体1上设有液压支撑杆223,连接所述滑动杆213和所述滑动槽221时支撑所述滑动槽221。
拱部注浆区域为第一浇灌区,左右侧墙注浆区域为第二浇灌区。在第二浇灌区同时浇灌振捣完成后,将所述拱部模板21前移到作业区域,将所述拱部模板21与所述侧墙模板22进行对接。所述拱部模板21与所述侧墙模板22对接时,通过所述活页23翻上所述滑动槽221,将所述滑动杆213插入所述滑动槽221内,到达对应位置后,所述液压支撑杆223支撑所述滑动槽221,保持固定位置;在进行侧墙浇灌时,翻下所述滑动槽221内,避免混凝土或砂砾进入其中。
请参阅附图3,所述衬砌模板上开设有多排作业窗口24,所述作业窗口24两侧设有液压开合杆241,两侧所述液压开合杆241自由端固定连接窗扇242,浇灌时所述液压开合杆241带动窗扇242打开,完成作业后由所述液压开合杆241带动窗扇242闭合,密封作业窗口,避免混凝土溢出,也避免注浆时产生进入空气形成小气泡而振捣无法振动消除的情况。
请参阅附图1、4,所述架体1上固设有多个浇灌机械臂3,所述浇灌机械臂3一端连接混凝土车,另一端伸入所述作业窗口24中,进行注浆。所述浇灌机械臂3包括底座31、混凝土输送管32、偏心振捣棒33、轴承34、伸缩臂35和移动臂36;所述浇灌机械臂3中心设有混凝土输送管32;所述底座31固定连接于所述架体1;所述移动臂36一端与底座转动连接,另一端固定连接于所述伸缩臂35;所述伸缩臂35固定连接所述混凝土输送管32的管口;所述偏心振捣棒33与所述混凝土输送管32转动连接,所述偏心振捣棒33与所述混凝土输送管32中间设有轴承34。当混凝土通过混凝土输送管32送入浇灌区内后,偏心振捣棒33对进入的混凝土进行振捣,消除气泡,避免孔洞或蜂窝的形成。
所述浇灌机械臂上设有一传感器37,距离管口处约1.5m,用于感应混凝土液面以及浇灌机械臂的移动距离;传感器37的感应信号传输到机械臂控制器处,确定机械臂上升的高度和浇灌振捣运行与否。
所述拱部模板21正上方设有一排注浆管38,注浆管口可与混凝土车的输送管相连。
所述衬砌模板上还安装有多个附着式高频振捣器,对混凝土进行高频振捣。
本发明的工作原理为:第二浇灌区注浆时,注浆机械臂3从侧墙模板22的作业窗口24伸入,注浆机械臂3向下延伸到起拱线上方一段距离时开始注浆,混凝土下落距离小于2m;当传感器37感应到混凝土页面时停止注浆,开启偏心振捣棒运转20-30s,使混凝土中的气体排出,并使混凝土均匀混合;振捣后继续注浆,注浆机械臂3带动混凝土输送管32管口缓慢上升,并使管口始终处于混凝土液面之下,使混凝土缓慢溢满,注浆机械臂3的上升速度与混凝土液面的上升速度相同,以减少气泡生成。
当偏心振捣棒33的上端面到达前一次浇灌的液面高度即上升到偏心振捣棒33上端面与传感器37之间的距离时,停止注浆启动偏心振捣棒运转20-30s,然后继续灌注,将上下两次浇灌的混凝土混合均匀,避免冷缝形成。
当混凝土液面接近作业窗口24边缘时,缓慢抽出浇注机械臂3,由液压开合杆241带动窗扇242闭合,并开启上一层作业窗口24,由上一浇灌机械臂3继续进行作业。在浇灌过程中由人工在作业窗口24处观察浇灌情况并辅以人工插入式振捣棒,并开启附着式高频振捣器,进一步避免孔洞或蜂窝的形成,使混凝土浇灌更密实。
完成第二浇灌区浇灌振捣,使混凝土液面接近侧墙模板22边缘时,将拱部模板21前移到作业区域,将拱部模板21与侧墙模板22拼接固定,由浇灌机械臂3从拱部模板21正上方的注浆管38伸入第一浇灌区一定距离,继续完成注浆管38周围区域的注浆和振捣,后将浇灌机械臂3抽回,混凝土车的连接管直接与注浆管38连接,向上方空余空间灌注混凝土,由此完成此区域的浇灌作业。
在进行新区域浇筑时,侧墙模板22移动伸展到位后,进行浇筑和振捣,完成后侧墙模板22的滑动槽221翻上,左右侧顶板211转动伸展到位,滑动杆插入滑动槽221内,继续进行第二浇筑区浇筑和振捣,混凝土凝固后,液压推杆4带动侧墙模板22和左右侧顶板211向中心转动脱模,然后将侧墙模板22移动到下一区域继续作业,然后将拱部模板21向下移动,使顶板212脱模,完成此区域的浇灌作业。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,包括架体(1)、衬砌模板(2)、浇灌机械臂(3)和液压推杆(4);
所述架体(1)与所述衬砌模板(2)通过所述液压推杆(4)固定连接;所述架体(1)下方设置有自动移动机构,用于自动移动所述架体(1);
所述衬砌模板(2)包括拱部模板(21)和侧墙模板(22);所述侧墙模板(22)左右对称,所述侧墙模板(22)与所述拱部模板(21)活动连接;
所述衬砌模板上开设有多排作业窗口(24);
所述架体(1)上固设有多个浇灌机械臂(3),所述浇灌机械臂(3)一端连接混凝土车,另一端伸入所述作业窗口(24)中;所述浇灌机械臂(3)中心设有混凝土输送管(32);所述浇灌机械臂(3)自由端设有偏心振捣棒(33),对混凝土进行振捣。
2.根据权利要求1所述的带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,所述架体(1)包括第一支撑部(11)和第二支撑部(12);所述第一支撑部(11)设置于所述拱部模板(21)下方,用于支撑和移动所述拱部模板(21),所述第二支撑部(12)设置于两侧所述侧墙模板(22)中间,用于支撑和移动所述侧墙模板(22)。
3.根据权利要求1所述的带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,所述拱部模板(21)包括左右两侧顶板(211)和中间顶板(212),所述侧顶板(211)与所述顶板(212)转动连接;两侧所述侧顶板(211)自由端固设一滑动杆(213);所述侧墙模板(22)上侧设有一滑动槽(221),所述滑动杆(213)滑动设置于所述滑动槽(221)内,连接所述拱部模板(21)和所述侧墙模板(22)。
4.根据权利要求3所述的带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,所述滑动槽(221)与所述侧墙模板(22)通过活页(23)活动连接。
5.根据权利要求4所述的带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,所述架体(1)上设有液压支撑杆(223),支撑所述滑动槽(221)。
6.根据权利要求1所述的带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,所述作业窗口(24)两侧设有液压开合杆(241),两侧所述液压开合杆(241)自由端固定连接窗扇(242)。
7.根据权利要求1所述的带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,所述浇灌机械臂(3)包括底座(31)、混凝土输送管(32)、偏心振捣棒(33)、轴承(34)、伸缩臂(35)和移动臂(36);所述底座(31)固定连接于所述架体(1);所述移动臂(36)一端与底座转动连接,另一端固定连接于所述伸缩臂(35);所述伸缩臂(35)固定连接所述混凝土输送管(32)的管口;所述偏心振捣棒(33)与所述混凝土输送管(32)转动连接,所述偏心振捣棒(33)与所述混凝土输送管(32)中间设有轴承(34)。
8.根据权利要求1所述的带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,所述浇灌机械臂上设有一传感器(37),用于感应混凝土液面以及浇灌机械臂的移动距离。
9.根据权利要求1所述的带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,所述拱部模板(21)正上方设有一排注浆管(38),注浆管口与混凝土车的输送管相连。
10.根据权利要求1所述的带机械臂的开放式混凝土浇灌衬砌台车,其特征在于,所述衬砌模板上还安装有多个附着式高频振捣器,对混凝土进行高频振捣。
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