NO20161065A1 - Anordning og metode for montering av skumplater og armeringsnett til bruk ved tunnelbygging i fjell - Google Patents

Abstract

Løfteåk for montering av skumplater og armeringsnett i tunneler med den egenskap at skumplater og armeringsnett som bæres av lofteåket får en profil som er tilpasset tunneltaket. Løfteåket er utstyrt med justeringsmuligheter for tilpasning til den aktuelle tunnel. Dette muliggjør maskinell montering av plater og armeringsnett og unødvendig manuelt arbeid unngås. Det er beskrevet en metode for monteringen og manøvreringen av løfteåket.

Description

Anordning og metode for montering av skumplater og armeringsnett til bruk ved tunnelbygging i fjell

Felt for oppfinnelsen

Oppfinnelsen dreier seg om forbedring av utstyr og metode for montering av isoiasjonsplater og armeringsnett i tunneler

Bakgrunn

En vanlig brukt konstruksjon av en tunnel, særlig I Norge, innbefatter måter å forhindre vann i veibanen i tunnelen, og samtidig isolere tunneien, Ved temperaturer under frysepunktet vil det kunne dannes issvuller som vil utgjøre en trafikkfare.

En typisk konstruksjon er vist i fig 1

I den ferdig utsprengte tunnelprofilen er det satt inn bolter (1) som sementeres inn i fjellet med en bordybde dybde på typisk ca 60 cm. Boltene har gjenger med muttere og skiver for å posisjonere skumplatene(2). Boltene settes inn i fjellet etter et program slik at endene representerer en nøyaktig forhåndsdefinert flate som danner grunnlag for den videre montering. Et tverrsnitt av tunneien vil være en kurve (3) der radien varierer. Det kan heks. være en annen radius mot tunneitaket enn på sidene.

På disse boltene monteres skumplatene (2), og posisjonen av disse sikres med muttere og skiver (4).

Deretter monteres armeringsnett (22), og tilslutt pålegges sprøytebetong (8).

Den nederste delen av tunneisidene kan være en armert, betongkant (jerseykant) støpt på stedet, eller en prefabrikert profil (9)

Det er en rekke detaljer i disse prosessene som det ikke skal kommes inn på her.

Dagens monteringsprosess

Monteringen av skumplatene foregår ved at platene, som kan være opptil 3 rø brede og typisk 20-25 m lange, anbringes nær tunneitaket ved hjelp av en iøfteinnretning. Montørene befinner seg på en plattform som følger løfteinnretningen. Platene trykkes manuelt inn på boltene, og sikres ved skive og mutter. Det er mulig å montere heie platen i sin fulle lengde på over20 m, men man kan også deie piaten i to for å lette monteringen, f, eks ved først å montere 2/3 og deretter 1/3 av piaten.

For å sikre at det ikke blir åpning mellom platene vil det være en overlapp så resultatet blir en sammenhengende skumflate i tunnelens lengde. Det er innlysende at det er fysisk krevende å montere platene, operatøren må i stor grad arbeide med hendene over hodet. En plate på over 20 meter lengde og bredde 3 m kan veie 30-40 kg.

Det neste trinnet vil være å montere armeringsnett som en forberedelse til påføring av sprøytebetong.

Armeringsnettene monteres på noenlunde samme vis som skumplatene.

Nettene kan eksempelvis kan ha en bredde på 2 m, en lengde fra 5 m og oppover, og vil for 2 x 5 m veie typisk over 20 kg. Også disse blir montert for hånd ved hjelp av et spesialkonstruert løfteutstyr. Armeringsnetene må ha en overlapp for å sikre kvaliteten på betongen.

Det sier seg selv at montørene, som må arbeide opp mot tunneltaket, har en krevende arbeidsstilling, og det er tungt arbeide,

Prosessen, ifølge dagens metode, både montering av skumplatene og armeringsnettene, er meget arbeidskrevende, 3-5 personer er nødvendige etter de spesifikasjoner som gjelder

Når armeringsnettene er ferdig posisjonert blir det: påført sprøytebetong.

Foreliggende oppfinnelse, som I det etterfølgende skal gjennomgås I detalj, beskriver utstyr og metode for forbedret og forenklet montering av skumplater og armeringsnett i slike tunneller

Sentralt i oppfinnelsen er et iøfteåk som kan posisjonere skumplater eller armeringsnett nært opp mot bolteendene som er festet i tunneltaket.

Løfteåket er slik konstruert at den siden som vender mot tunneltaket har en kurve som tilsvarer kurven (3) trukket mellom bolteendene. Som nevnt vil denne kurven være kalkulert etter et eget dataprogram, og den vil representere tverrsnittskonturen i den ferdige tunnelen. For å kunne tilpasse åkets kurve til takets kurve vil åket bestå av 3 eller flere ledd der vinkelen mellom leddene kan reguleres f.eks.ved hjelp av aktuatorer. Posisjonen til aktuato rene blir bestemt av et dataprogram,

Oppfinnelsen vil også dekke enhver annen konstruksjon som har den samme effekt, nemlig at åkets, eller løfteinnretningens, overside tilpasser seg tunneikurven (3)

Løfteåket vil før løftingen mot tunneltaket ligge flatt mot tunnelgulvet. Når åket løftes, med en enkel kraniøsning, vil det innstille seg på den forhåndskaikulerte profil og bringes opp mot tunneltaket, Skumplaten vil maskinelt, evt, med kun enkel og lett hjelp av operatøren, kunne presses direkte inn på boltene og sikres med muttere og skiver, Dette vil være lite anstrengende for montøren som styrer løfteåket fra sin arbeidsplattform og ikke trenger manuelt å løfte noe.

Før den ovenfor beskrevne monteringsprosess mot tunneltaket skal skumpiatene bringes i startposisjon for løfting. Det foregår slik at løfteåket ved hjelp av vacuum sugekopper løfter skumpiatene, som ligger i stabler på langs i tunnelen. Platene kan ha en lengde fra 10» 20 m og en bredde på opptil 3 m. Åket med plate løftes så høyt at det kan snus 180 grd om egen akse

Denne prosessen gjøres ved hjelp av et kraftig rotorhode som kan roteres ved elektro- eller hydaullske syiindre i alle tre akser, uavhengig av hverandre.

Rotorhodet er festet på en mobilkran, monteringskran e.i. og opereres av denne.

Når åket er snudd har det riktig posisjon for montering, med skumpiatene på oversiden. Åket dreies deretter slik at dets lengdeakse er vinkelrett på tunnelens lengdeakse og løftingen kan starte, og bringe åket i riktig posisjon opp mot tunneltaket.

Løfteåket: har innretninger for å side/og eller/ lengdeforskyve skumplaten før den settes fast. Dette både for å korrigere posisjonen i forhold til foregående plate, og å sørge for en viss ønsket overlapp.

Monteringen av armeringsnettene vil foregå på samme møte som med skumpiatene, Åket er utstyrt med gripeinnretnlnger som tar tak i nettene, tre og tre og bringer dem opp mot de ferdig monterte skumpiatene. Når nettene er kommet i riktig posisjon frigjøres gripeinnretningene. I åket er det aktuatorer som da kan forskyve de to ytterste nettene mot midten for å sikre overlapp., og derved betongkvaliteten. Denne prosessen kan også gjøres før løftet.

Endelig festes nettene ved hjelp av spesiaiskruer som skrues inn i skumplaten over, og som er slik konstruert at de sikrer den korrekte avstand mellom nett og skumplate.

Den her beskrevne monteringsprosess, både for skumpiater og armeringsnett, er meget arbeids- og tidsbesparende i forhold til dagens metode, og ikke minst mindre belastende for montørene.

I motsetning til dagens metode som krever 3-5 personer i monteringsarbeidet vil man ved bruk av foreliggende innretning og metode kunne greie seg med 1-2 personer.

Løfteinnretningen kan være enkel, f. eks. av typen montasjekran eilermobilkran.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

I det følgende vil innretningen nærmere beskrives.

Figur 2, 3 og 4 viser løfteåket i en utførelse med 3 ledd, sett fra siden, sett ovenfra og i perspektiv med en del detaljer fremhevet. Åket kan ha flere ledd, avhengig av den aktuelle monteringssituasjonsituasjon, som f.eks.tunnelprofi! og størrelsen på skumplatene. Åket er i figur 2 i startposisjon for å løfte skumpiater. Figur 3 viser åket snudd 180 grd om sin lengdeakse, sett fra siden. Figur 4 viser åket sett fra siden, posisjonert med riktig kurve for løfting opp mot tunneltaket

Figur 5 viser anordninger for løfting av armeringsnettene. ( Disse detaljene er ikke vist på figur 2)

Liste over hovedelementer:

10. ramme

11. justerbare armer for løfting av skumpiater

12. manøvringsplate for løfting og rotasjon av åk

13. ledd for kurvejustering av åk

14. aktuator for kurvejustering

15. sugekopp med feste

16. aktuator for lengdejustering av åket

17. aktuator for sidejustering av åket

18. løftepunkt for møntenngskran

19. justerbare gripekiør for armeringsnett

20. aktuatorer for å styre gripekiør

21. aktuator for iengdeforskyving av armeringsnett

22. armeringsnett

løfteåket er detaljert illustrert i i Fig 2., Fig 3 og Fig 4. I disse illustrasjonene består åket av tre ledd, men kan også ha flere ledd. Lengden av åket kan med tre ledd eksempelvis være ca 7 m. Oersom lange plater skal monteres kan det være aktuelt med flere ledd for å bedre sikre tilpasningen til tunneltaket.

På tvers av åket er montert armer (11). Armene er sleidet inn i rammen slik at de kan beveges ut og inn. Lengden av armene kan typisk være regulerbar fra ca 2.5 m til ca 3.2 meter, De reguleres manuelt og sikres med låsepinner e.i.

Derved kan de tilpasses den aktuelle skumplatebredden. I hver ende av armene (11) er det anbragt vacuum sugekopper (15) beregnet for å holde skumpiaten fast under monteringsprosessen.

Løfteåket brukes også til å montere armeringsnettene som er et senere trinn i prosessen. Åket er utstyrt med mekaniske gripere (19) illustrert i fig, 5 Griperne er høydejusterbare. Videre er det aktuatorer (20) som beveger griperne, samt en aktuator (21) for forskyvning av de to ytterste nettene mot midten av åket.

Ved åkets ledd er det anbragt aktuatorer (14) som kan innstilles slik at åkets overlinje representert ved overlinjen ti! skumpiaten, eller armeringsnettet som bæres av åket, vil tilsvare tunnelens tverrsnittskurve (3). Innstillingen av aktuatorene er fastsatt etter et program der data om tunnelens tverrsnittskurve (3) er en hovedparameter. De enkelte aktuatorene kan ti! enhver tid, også under monteringsprosessen, styres separat. Styringen av disse aktuatorene (14) er vesentlig for at kurven som representeres av oversiden av skump!atene skal stemme overens med kurven (3) I tunneltaket og derved sikre den tlisiktede nøyaktighet og lette monteringen av platene i tunneltaket

I fig 4 er det illustrert hvorledes skumplaten vil være posisjonert i prosessen. Aktuatorene {14} er på forhånd justert Inn så kurven blir riktig, men justeringen kan også gjøres under selve monteringen for å kompensere for eventuelle avvik.

For armeringsnettene, som senere skal monteres, vil det forstås at det samme system for tilpasning av kurven også vil gjelde

Sentralt på åket er en konstruksjon {12} for feste av rotorhodet Tilknyttet denne er det en aktuator{16) som har som funksjon å lengdeforskyve skumplaten (2) under monteringen, og tilsvarende en aktuator ( 17) som brukes til å sideforskyve skumplaten. De samme aktuatorene kan selvsagt også benyttes ved monteringen av nettene.

Monteringsmetode

Oppfinnelsens hovedhensikt er å forenkle og forbedre prosessen med montering av skumplater og armerlngsnett i tunneler. Krevende tungt manuelt arbeide i prosessen erstattes av maskinell håndtering. Dette oppnås ved å benytte et spesialkonstruert løfteåk beskrevet tidligere i søknaden, kombinert med enkle kranløsninger for løfting og håndtering av åket.

Monteringen av skumplater starter ved at løfteåketsom har sugekopper for å hente plater, posisjoneres over platene {2} som ligger stablet i lengderetningen i tunnelen, se figur 6. Platene, som kan være over 20 m lange, suges fast ved hjelp av vacuum sugekopper {15}. Kranen som benyttes, er via et rotorhode festet til åket I et sentralt feste {18}. Ved hjelp av dette rotorhodet løftes åk og plate så høyt at det heie kan rotere om egen lengdeakse, og dreies så 180 grd med rotorhodet. Skumplaten {2} vil nå vende opp mot tunne!taket,se figur 3, men fortsatt ligge i tunnelens lengderetning. Deretter vil montøren, ved bruk av rotorhodet, styre enheten opp mot taket I riktig posisjon med skumplaten på tvers av tunnelretningen. Denne prosessen kan foregå i en kontinuerlig bevegelse, eller, om det er praktisk, i to trinn. Når platen er kommet opp mot taket, frigjøres vacuumgriperne og posisjonen kan finjusteres i lenge- og