CN106545349A - 一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置及安装方法，装置包括相互配合的铰接扣和铰接槽，铰接扣和铰接槽通过铰接轴连接，铰接扣通过铰接轴进行旋转，卡合固定到铰接槽内。应用于约束混凝土拱架时，装置上开设有排气孔，并配有注浆检测装置，当浆液均匀流出一定量时表明拱架灌注完成。本发明结构简单，实用性强，应用在隧道拱架自动化装配施工中，可大大减轻人工劳动负担，提高施工效率，减少施工周期，更具有经济性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置及安装方法。
背景技术
隧道作为地下空间的一种表现形式，已经是未来发展的大趋势。在这个地下空间大开发、大利用的时代，隧道拱架支护作为维护围岩稳定性起了重要作用，国内隧道拱架施工仍依靠人工托举、拼装来完成，机械化水平偏低。传统的施工方式重要存在以下缺点：(1)劳动强度大，施工效率低；(2)人工操作，拼接拱架存在一定误差，影响施工的质量；(3)传统的常规拱架施工工序繁琐，影响施工工期；(4)人工在较破碎、高地应力等复杂地质条件下的隧道施工，安全性难以保障，人工施工更加困难。
近年来，国内已生产出解决隧道中拱架快速安装的相应设备，传统的支护拱架已然不能满足快速发展的高新设备要求，在隧道作业中无法配合新式设备的实施，故此类产品一直未能真正的广泛应用到工程实际中去。因此，现阶段急需对传统的支护拱架进行改进，而拱架节点一般采用法兰或套管进行连接，有很大的改良空间，其主要存在的问题是：(1)现场施工中，主要人工抬举拱架进行安装，速度慢，劳动强度大；(2)无法满足隧道拱架自动化装配的要求；(3)在围岩破碎、高地应力等复杂地质条件下的隧道施工时，人工抬举拱架对接节点，存在安全问题。
因此，选择合适的拱架连接方式对隧道快速施工、减轻工人劳动强度、提高施工效率显得尤为重要。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置及安装方法，本发明能够实现隧道拱架自动化施工的实施，有利于缩短施工周期，提高施工效率，减轻人工劳动强度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，包括相互配合的铰接扣和铰接槽，铰接扣和铰接槽通过铰接轴连接，铰接扣通过铰接轴进行旋转，卡合固定到铰接槽内。
所述铰接扣设有凸起，铰接槽内部中空，凸起与中空部分相配合。
所述铰接扣上端为方形基座，下端设有凸起，在靠近基座处设有一圈卡槽。
所述铰接槽的中空部分的形状及大小与铰接扣的凸起相配合。
所述铰接槽内与铰接扣上的卡槽相对应的位置处设有弹簧销。
所述弹簧销包括销体、弹簧和螺帽，销体可通过挤压弹簧进行伸缩。
所述销体与铰接扣的凸起的母线倾斜度相配合。
所述铰接扣和铰接槽上设置有排气孔。
所述铰接扣与铰接槽外侧非卡合位置设置有槽口，通过槽口与拱架进行焊接。
基于上述装置的安装方法，包括以下步骤：
1)节点焊接，将节点装置焊接到隧道拱架；
2)拱架拼装及运输，将灌注好的拱架拼装、折叠，并运送至掌子面；
3)拱架安装，利用机械手抓住拱架的拱顶位置缓慢举升至指定高度，利用另一机械手将拱架伸展开，节点装置绕着铰接轴活动，铰接扣卡合固定到铰接槽中，完成整榀拱架的安装；
4)拱架固定和衬砌，拱架安装完成后，对拱脚打设锁脚锚杆进行固定，两榀拱架间焊接连接筋、挂网，并喷射混凝土。
所述步骤1)中，若应用于约束混凝土拱架，需进行混凝土灌注，利用注浆泵对每节拱架灌注核心混凝土，通过铰接扣或铰接槽上设置的排气孔排气。
优选的，步骤1)在节点排气口处放置注浆检测装置，注浆检测装置包括对接管口、吸铁石、导管构成，对接管口与排气口相连接，并利用吸铁石使其封闭密实，浆液由导管均匀流出。
本发明的有益效果为：
(1)本发明结构简便易实施，适应性强；
(2)本发明可配合各种不同截面形状的隧道拱架，如型钢拱架、格栅钢架、矿用U型钢拱架、方钢约束混凝土拱架、圆钢约束混凝土拱架等，并可根据拱架截面的大小来调整节点的尺寸；
(3)本发明有助于隧道拱架实现自动化施工，减轻人工劳动强度，缩短施工工期。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的铰接扣平面图；
图3为本发明的铰接槽平面图；
图4为本发明的铰接槽剖面图；
图5为本发明的注浆检测装置示意图。
其中，1、铰接扣，2、铰接槽，3、槽口，4、销轴，5、铰接轴，6、卡槽，7、排气孔，8、弹簧销，9、螺帽，10、弹簧，11、销体，12、对接管口，13、吸铁石，14、导管
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，包括通过铰接轴5进行连接的铰接扣1和铰接槽2，所述的铰接扣1设有圆台型凸起，铰接槽2内部中空，铰接扣1通过铰接轴5进行旋转，卡合固定到铰接槽2内。
所述的铰接扣1上端为方形基座，下端设有圆台型凸起，在靠近基座处设有一圈卡槽6。
所述的铰接槽2，凹槽的形状及大小与铰接扣1的圆台型凸起相配合，凹槽内与铰接扣上的卡槽相对应的位置处设有弹簧销8。
进一步的，所述的铰接槽上的弹簧销8，由销体11、弹簧10和螺帽9构成，销体11可通过挤压弹簧10进行伸缩。
更进一步的，所述的弹簧销11销头经过特殊打磨，与铰接扣1下端的圆台型凸起的母线倾斜度相配合。
优选的，若应用于约束混凝土拱架，则所述的铰接扣和铰接槽上设置有排气孔7。
所述的铰接扣与铰接槽外侧非卡合位置设置有槽口3，通过槽口3与拱架进行焊接。
进一步的，所述的槽口3可根据隧道中所用隧道拱架的截面形状加工成圆形或方形。
铰接扣1通过销轴4转动，下端圆台型凸起挤压弹簧销8，使得铰接扣1的卡槽6位置与铰接槽2上的弹簧销8重合，销体11被弹簧弹出起到固定作用。
一种快速的隧道拱架节点装置安装方法，包括以下步骤：
1)节点焊接，将节点装置焊接到隧道拱架；
优选的，若应用与约束混凝土拱架，则需进行混凝土灌注，利用注浆泵对每节拱架灌注核心混凝土，并在节点排气口处放置注浆检测装置，浆液均匀流出3kg左右时，证明核心混凝土已灌满；
2)拱架拼装及运输，将灌注好的拱架拼装、折叠，并运送至掌子面；
3)拱架安装，利用装配机进行机械化安装，机械手抓住拱架的拱顶位置缓慢举升至指定高度，利用另一台设备将拱架伸展开，节点装置绕着铰接轴活动，铰接扣卡合固定到铰接槽中，完成整榀拱架的安装。
4)拱架固定和衬砌，拱架安装完成后，对拱脚打设锁脚锚杆进行固定，两榀拱架间焊接连接筋、挂网，并喷射混凝土。
优选的，步骤1)所述的注浆检测装置包括对接管口12、吸铁石13、导管14构成，对接管口12与排气口7相连接，并利用吸铁石使其封闭密实，浆液由导管均匀流出。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，其特征是：包括相互配合的铰接扣和铰接槽，铰接扣和铰接槽通过铰接轴连接，铰接扣通过铰接轴进行旋转，卡合固定到铰接槽内。
2.如权利要求1所述的一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，其特征是：所述铰接扣设有凸起，铰接槽内部中空，凸起与中空部分相配合。
3.如权利要求1所述的一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，其特征是：所述铰接扣上端为方形基座，下端设有凸起，在靠近基座处设有一圈卡槽；所述铰接槽内与铰接扣上的卡槽相对应的位置处设有弹簧销。
4.如权利要求1所述的一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，其特征是：所述铰接槽的中空部分的形状及大小与铰接扣的凸起相配合。
5.如权利要求4所述的一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，其特征是：所述弹簧销包括销体、弹簧和螺帽，销体可通过挤压弹簧进行伸缩。
6.如权利要求5所述的一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，其特征是：所述销体与铰接扣的凸起的母线倾斜度相配合。
7.如权利要求1所述的一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，其特征是：所述铰接扣和铰接槽上设置有排气孔。
8.如权利要求1所述的一种适用于隧道拱架自动化装配的节点装置，其特征是：所述铰接扣与铰接槽外侧非卡合位置设置有槽口，通过槽口与拱架进行焊接。
9.基于如权利要求1-8中任一项所述的装置的安装方法，其特征是：包括以下步骤：
1)节点焊接，将节点装置焊接到隧道拱架；
2)拱架拼装及运输，将灌注好的拱架拼装、折叠，并运送至掌子面；
3)拱架安装，利用机械手抓住拱架的拱顶位置缓慢举升至指定高度，利用另一机械手将拱架伸展开，节点装置绕着铰接轴活动，铰接扣卡合固定到铰接槽中，完成整榀拱架的安装；
4)拱架固定和衬砌，拱架安装完成后，对拱脚打设锁脚锚杆进行固定，两榀拱架间焊接连接筋、挂网，并喷射混凝土。
10.如权利要求9所述的安装方法，其特征是：所述步骤1)中，若应用于约束混凝土拱架，需进行混凝土灌注，利用注浆泵对每节拱架灌注核心混凝土，通过铰接扣或铰接槽上设置的排气孔排气。
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