CN113653504A - 用于隧道内的中隔墙、其安装设备和安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于隧道内的中隔墙、其安装设备和安装方法，包括若干依次拼接形成墙体的预制中隔墙；所述预制中隔墙包括承接基底和预制墙体；所述预制中隔墙为一体式结构，所述预制墙体垂直固定在所述基底上；所述预制墙体拼接侧设置有对应的凹槽配合结构，用以实现相邻预制中隔墙间的紧密咬合连接；在本发明提供的中隔墙中，所述预制墙体拼接侧设置有对应的凹槽配合结构及安装抓取孔能使在隧道施工过程中，中隔墙安装周期缩短，降低成本投入，同时增加中隔墙整体结构的完好性。

Description

用于隧道内的中隔墙、其安装设备和安装方法

技术领域

本发明涉及盾构隧道施工技术领域，具体涉及一种用于隧道内的中隔墙、其安装设备和安装方法。

背景技术

中隔墙现在已广泛应用于地铁隧道施工中，它能够对隧道内的工件进行分隔。现有的中隔墙主要由T形基底和预制墙体组成；T形基底采用现场浇筑的方式浇筑形成在隧道内的地面上，然后通过运输工具将预制好的预制墙体安装至T形基底上。

现阶段，为了将上述结构的中隔墙安装至隧道中，通常是先在隧道内进行T形基底的浇筑施工，然后通过平板运输车将事先预制好的预制墙体运输至安装地点；接着再利用拼装用的机械手抓取预制墙体，并将预制墙体调整至合适的安装角度；进一步再利用临时的支撑杆将预制墙体的顶部进行支撑固定；最后利用浇筑的方式将预制墙体与T形基底浇筑结合成一体。

相关的中隔墙以及中隔墙的安装方法尽管应用较为广泛，但是仍然存在着较多不足。例如：由于隧道空间狭小，采用T形基底与预制墙体相结合的方式容易导致施工周期延长；预制墙体与T形基底之间需要采用较多的支撑结构，以避免预制墙体相对T形基底发生偏斜；还有在中隔墙安装过程中，先要在隧道内浇筑T形基底，将隧道内的空间一分为二，因此隧道内水平运输的空间被降低，增加了后续安装预制墙体时的困难程度，势必影响施工工期，也会增大安全风险；另外，在将预制墙体安装到T形基底上时，还需要进行钢筋焊接、切割以及二次浇注等操作，这些过程也同样会影响中隔墙的施工工期和经济效益。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于隧道内的中隔墙，以解决现有的中隔墙需多次现场浇筑、施工工期长及中隔墙拼装过程中出现缝隙较大的问题。

本发明的目的之二在于提供一种用于安装中隔墙的安装设备，以解决现有安装设备的结构复杂，操作不便的问题。

本发明的目的之三在于提供一种用于中隔墙的安装方法，以解决现有安装方法施工周期长、操作步骤繁琐的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种用于隧道内的中隔墙，包括若干依次拼接形成墙体的预制中隔墙；所述预制中隔墙包括承接基底和预制墙体；所述预制中隔墙为一体式结构，所述预制墙体垂直固定在所述基底上；所述预制墙体拼接侧设置有对应的凹槽配合结构，用以实现相邻预制中隔墙间的紧密咬合连接。

优选的，所述预制墙体重心处设置有安装抓取孔。

设计一种用于安装中隔墙的安装设备，包括支架、抓取机构及运输机构；所述支架底部设有滑轮，通过驱动所述滑轮在轨道上行走实现将整机移动至中隔墙施工安装位置，所述支架安装有升降油缸，所述运输机构包括固定于所述支架升降油缸杠杆上的滑轨机构，及滑配于所述滑轨机构的纵向移动机构，所述纵向移动机构纵向一侧连接有纵向调节油缸，所述纵向调节油缸的缸体安装在所述滑轨机构一侧的固定架上，所述纵向移动机构中部安装有横向调节油缸，所述横向调节油缸的缸体设置在所述纵向移动机构上，所述横向调节油缸的杠杆上固定有所述抓取机构，所述抓取机构包括固定在所述横向调节油缸杠杆上的安装座及与所述安装座连接的中隔墙固定座。

优选的，所述安装座一侧中部设置有连接铰座，所述连接铰座两侧的安装座上还设置有微调铰座，且所述微调铰座上固定有微调油缸。

优选的，所述连接铰座上铰接有回转液压装置安装座，所述回转液压装置与所述中隔墙固定座连接后安装在所述液压装置安装座上。

优选的，所述液压回转装置包括与所述中隔墙固定座连接的驱动轴、固定于所述驱动轴且垂直连接于所述中隔墙固定座的纵向微调油缸及与所述驱动轴通过连接组件铰接的旋转油缸。

优选的，所述中隔墙固定座设置有与中隔墙安装抓取孔配合的销钉。

一种中隔墙安装方法，基于上述中隔墙及中隔墙安装设备而实施，包括以下步骤：

S1，运输车辆将预制中隔墙运输至施工安装指定位置；

S2，所述用于安装中隔墙的安装设备通过驱动装置驱动所述支架底部滑轮，将整机移动至预制中隔墙安装指定位置，并测量所述抓取机构与待安装中隔墙的位置关系；

S3，调节所述纵向移动机构上的纵向调节油缸、横向调节油缸及支架上的升降油缸，使得抓取机构的中心与中隔墙上设置的安装抓取孔重合，操作所述纵向移动机构上的横向调节油缸，将所述抓取机构上预制中隔墙固定座上的钢销与所述预制中隔墙上的安装抓取孔重合，***后固定；

S4，启动所述支架升降油缸，将预制中隔墙升起与运输车辆脱离，运输车辆驶离施工安装位置；

S5，继续通过所述支架升降油缸上升使预制中隔墙升至隧道上下空间的中心位置；

S6，操作所述横向调节油缸，将预制中隔墙移动至隧道中心线位置；

S7，操作所述抓取机构液压回转装置，使得旋转油缸带动驱动轴旋转，从而使中隔墙安装座带动待安装中隔墙旋转90°，达到安装状态；

S8，安装设备通过步进电机行走至待拼装位置，分别对中隔墙进行拼装姿态的横向、纵向角度进行精调；通过液压回转装置中的纵向微调油缸的伸缩，调节中隔墙纵向平面内角度与已安装中隔墙保持一致；通过铰接于微调铰座上的微调油缸的伸缩，液压回转装置安装座以与所述抓取机构安装座之间铰接点为中心横向平面内摆动，从而实现与液压回转装置固定连接的中隔墙的横向平面内角度调节，然后通过纵向移动油缸将待安装中隔墙与已安装中隔墙贴合，通过升降油缸使中隔墙底面下降至安装面后固定；

S9，连接墙底和墙间螺栓，稳定后取出所述抓取机构完成一组安装。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

1.本发明利用一体式中隔墙结构缩短了施工周期，降低了成本投入，拼接槽的设计使中隔墙两两拼接过程中贴合更加紧密，增加了隧道整体中隔墙结构完整性。

2.本发明提供的安装设备能够更好的应用于中隔墙的安装工作，能够在狭小的隧道环境中快速安装中隔墙，有利于降低工人的劳动强度、进一步缩短施工周期。

3. 本发明提供的安装方法充分利用了本发明提供的安装设备和中隔墙的特点，极大程度提高了中隔墙的安装速度，同时也提高了中隔墙的安装精度和整体强度。

附图说明

图1为预制中隔墙主视结构示意图。

图2为预制中隔墙俯视结构示意图。

图3为中隔墙安装设备工作状态结构示意图。

图4为中隔墙安装设备俯视图。

图5为智能化控制视觉伺服控制流程图。

图6为智能化控制施工流程图。

以上各图中，1为预制中隔墙，11为承接基底，12为预制墙体，121为拼接槽，2为安装抓取孔，3为支架，31为滑轮，4为抓取机构，41安装座，5为运输机构，51为滑轨机构，52为纵向移动机构，6为升降油缸，7为纵向调节油缸，8为固定架，9为横向调节油缸，10为连接铰座，11为微调铰座，12为微调油缸，13为回转液压装置安装座，14为回转液压装置，15为预制中隔墙固定座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在本发明技术方案的描述中，需要理解的是，如涉及术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

实施例1：一种用于隧道内的中隔墙，参见图1至图2，包括若干依次排列形成墙体的预制中隔墙1；所述预制中隔墙1包括承接基底11和预制墙体12，所述预制中隔墙1为一体式结构，且所述预制墙体12垂直固定在所述基底11上；所述承接基底11采用20套M36螺杆与底部弧形件栓接，底部弧形件预埋M36螺纹套管，所述基底还设置有直径66螺栓通孔和直径126沉孔，连接螺栓调节量单侧15mm；所述预制墙体12重心附近设置有安装抓取孔2，所述安装抓取孔2呈等腰三角形分布，直径70mm，所述预制墙体12拼装贴合侧还设置有凹型拼接槽2，用以实现相邻预制中隔墙1间的紧密咬合连接。

实施例2：一种用于安装中隔墙的安装设备，参见图3至图4，包括支架3、抓取机构4及运输机构5；所述支架3通过设置与其底部的滑轮31放置在轨道上， 用于通过轨行式电机减速机驱动滑轮31实现将整机移动至预制中隔墙施工安装位置，支架3上部通过升降油缸6固定有运输机构5。

所述运输机构5包括固定于所述支架3升降油缸杠6杆上的滑轨机构51，及滑配于所述滑轨机构51的纵向移动机构52，所述滑轨机构51固定于支架升降油缸6的缸杆上，用于通过支架升降油缸6实现对运输机构5高低位置的调节，所述纵向移动机构52的一侧与纵向调节油缸7的缸杆连接，所述纵向调节油缸7的缸体放置在所述滑轨机构51一侧的固定架8上，纵向移动机构52的中部设有横向调节油缸9，所述横向调节油缸9的缸体放置在纵向移动机构52上，所述横向调节油缸9的缸杆上固定有抓取机构4；所述抓取机构安装座41的一侧固定在横向调节油缸9的缸杆上，另一侧中部设有连接铰座10，连接铰座10两侧的安装座41上分别通过微调铰座11铰接固定有微调油缸12，连接铰座10上铰接固定有回转液压装置安装座13，所述回转液压装置14固定于所述回转液压装置安装座13上，液压回转装置4包括与所述中隔墙固定座15连接的驱动轴、固定于所述驱动轴且垂直连接于所述中隔墙固定座15的纵向微调油缸及与所述驱动轴通过连接组件铰接的旋转油缸；所述回转液压装置14上设有预制中隔墙固定座15，所述预制中隔墙固定座15上设置有与所述安装抓取孔2相配合的钢销，在抓取预制中隔墙时，所述钢销与所述安装抓取孔2重合，通过钢销***后使得预制中隔墙1紧密贴合在所述预制中隔墙固定座15上，并由回转液压装置14带动预制中隔墙1旋转至竖向安装状态，所述微调油缸12的另一端与回转液压装置安装座13两侧的微调铰座11铰接固定，用于通过两侧的微调油缸12实现预制中隔墙1横向切面内微调。

实施例3：一种中隔墙安装方法，基于上述实施例1和实施例2中的中隔墙和中隔墙安装设备而实施，包括以下步骤：

S1，运输车辆将预制中隔墙1运输至施工安装指定位置。

S2，所述用于安装中隔墙的安装设备通过驱动装置驱动所述支架底部滑轮31，将整机移动至预制中隔墙1施工安装指定位置，并测量所述抓取机构4与待安装中隔墙1的距离。

S3，调节所述纵向移动机构52上的纵向调节油缸7、横向调节油缸9及支架3上的升降油缸6，使得抓取机构4的中心与中隔墙1上设置的安装抓取孔2重合，操作所述纵向移动机构上的横向调节油缸9，将所述抓取机构上预制中隔墙固定座上的钢销与所述预制中隔墙上的安装抓取孔重合，***后固定。

S4，启动所述支架升降油缸6，将预制中隔墙1升起与运输车辆脱离，运输车辆驶离施工安装位置。

S5，继续通过所述支架升降油缸6上升使预制中隔墙1升至隧道上下空间的中心位置。

S6，操作所述横向调节油缸9，将预制中隔墙1移动至隧道中心线位置。

S7，操作所述抓取机构4液压回转装置14，使得旋转油缸带动驱动轴旋转，从而使中隔墙固定座15带动待安装中隔墙1旋转90°，达到安装状态。

S8，安装设备通过步进电机行走至待拼装位置，分别对中隔墙1进行拼装姿态的横向、纵向角度进行精调；通过液压回转装置14中的纵向微调油缸的伸缩，调节中隔墙1纵向平面内角度与已安装中隔墙保持一致；通过铰接于微调铰座11上的微调油缸12的伸缩，液压回转装置安装座13以与所述抓取机构安装座41之间铰接点为中心横向平面内摆动，从而实现与液压回转装置固定连接的中隔墙的横向平面内角度调节，然后通过纵向移动油缸7将待安装中隔墙1与已安装中隔墙贴合，通过升降油缸6使中隔墙底面下降至安装面后固定。

S9，连接墙底和墙间螺栓，稳定后取出所述抓取机构完成一组安装。

实施例4：基于上述中隔墙安装设备及安装方法，提出一种智能化控制方法，参见图5至图6，智能化控制主要实施原则为：多传感信息融合定位***：建立安装机坐标系，以机械臂视觉定位***为核心进行坐标变换，结合视觉伺服闭环控制，辅以激光测距冗余信息，通过强鲁棒的视觉特征选取，实现安装过程中中隔墙的实时定位，以进行精确位置姿态调整。

自动检测与感知：中隔墙的智能化安装，以多传感信息融合数据为依据，利用安装机设置的机械臂视觉定位***，结合强鲁棒的视觉特征、高精度位移传感器、激光测距仪、光学传感器等检测元件，测量并检测实际相关数据，通过软件运算与分析，最终控制执行液压油缸。

自动运算与分析处理：通过多传感信息融合定位***获取外界信息，高性能工控机实时计算并判断感知是否满足工作条件，结合安装机坐标系分析信息，通过采集的位姿误差量导入PLC中解算出当前的控制量，从而使液压缸等执行元件执行当前驱动量，进而达到要求的工况。

自动决策与动作执行：根据安装机坐标系运算和PLC计算发出指令，液压控制***采用负载敏感电比例控制方案，完成中隔墙安装机自动对中与抓取、中隔墙自动旋转90度、安装机自动行走到安装位置、中隔墙精调、中隔墙安装等工序，直至安装结束。

人机交互与信息存储：根据采集信息、运算信息、执行信息储存记录，将整机***分为三个部分进行人机交互与信息存储：抓取机构、安装中隔墙和液压***。相关工作信息与参数通过人机交换界面展现，方便查阅与分析。

智能化控制***按施工顺序分为：中隔墙平行姿态调整、中隔墙抓取及翻转、中隔墙姿态精调及拼装、安装机归位姿态调整四部分先后顺序进行。

中隔墙平行姿态调整：汽车运载待安装中隔墙至指定工位，中隔墙安装设备行走至零工位工作状态，并与中隔墙进行无线通讯，通过安装设备抓取销轴安装的四个激光测距仪，调整汽车载运平台装置，使中隔墙与抓取机构相对平行及横移。通过视觉识别相机、激光测距传感器完成抓取机构及销轴与中隔墙五个中心孔位对中。

中隔墙抓取及翻转：利用定位激光测距传感器，完成抓取销轴穿入中隔墙并锁紧；按设定程序，中隔墙提升后运输汽车驶离；横向油缸回缩，中隔墙横移至隧道中心线位置；主架升降油缸起升，中隔墙起升至翻转水平中心位置；分析计算翻转油缸需伸长量，中隔墙旋转90°达到垂直状态。

中隔墙姿态精调及拼装：利用安装机两套6自由度机械臂的激光测距仪，检测距已安装中隔墙200mm时停止行走，到达精调位置；通过两套机械臂***主动视觉相机，投射结构光于参考中隔墙和待安装中隔墙并识别，计算中隔墙间相对位姿信息，通过闭环控制调整中隔墙的各姿态位置，完成精调及拼装。

安装设备归位姿态调整：中隔墙拼装完成后，合适金属垫片对底部临时固定，紧固底部螺栓和墙间螺栓，操作员按下复位按钮，抓取销轴脱离中隔墙，安装设备自动移动到零位工作位置，等待下一工序。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关部件、结构及材料进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (8)

1.一种用于隧道内的中隔墙，包括若干依次拼接形成墙体的预制中隔墙；所述预制中隔墙包括承接基底和预制墙体；其特征在于，所述预制中隔墙为一体式结构，所述预制墙体垂直固定在所述基底上；所述预制墙体拼接侧设置有对应的凹槽配合结构，用以实现相邻预制中隔墙间的紧密咬合连接。

2.根据权利要求1所述的用于隧道内的中隔墙，其特征在于，在所述预制墙体重心处设有安装抓取孔。

3.一种用于安装中隔墙的安装设备，其特征在于，包括支架、抓取机构及运输机构；所述支架底部设有滑轮，用于通过其在轨道上行走以实现将整机移动至中隔墙施工安装位置；所述支架上安装有升降油缸；所述运输机构包括安装于所述支架升降油缸杠杆上的滑轨机构，及滑配于所述滑轨机构的纵向移动机构，所述纵向移动机构纵向一侧连接有纵向调节油缸，所述纵向调节油缸安装在所述滑轨机构一侧的固定架上，所述纵向移动机构中部安装有横向调节油缸，该横向调节油缸的缸体设置在所述纵向移动机构上，所述横向调节油缸的杠杆上安装所述抓取机构；所述抓取机构包括固定在所述横向调节油缸杠杆上的安装座及与所述安装座连接的中隔墙固定座。

4.根据权利要求3所述的用于安装中隔墙的安装设备，其特征在于，所述安装座一侧中部设置有连接铰座，所述连接铰座两侧的安装座上还设置有微调铰座，且所述微调铰座上固定有微调油缸。

5.根据权利要求4所述的用于安装中隔墙的安装设备，其特征在于，所述连接铰座上铰接有回转液压装置安装座，所述回转液压装置与所述中隔墙固定座连接后安装在所述液压装置安装座上。

6.根据权利要求5所述的用于安装中隔墙的安装设备，其特征在于，所述液压回转装置包括与所述中隔墙固定座连接的驱动轴、固定于所述驱动轴且垂直连接于所述中隔墙固定座的纵向微调油缸及与所述驱动轴通过连接组件铰接的旋转油缸。

7.根据权利要求3所述的用于安装中隔墙的安装设备，其特征在于，所述中隔墙固定座设置有与中隔墙安装抓取孔配合的销钉。

8.一种用于权利要求1所述中隔墙安装方法，其特征在于，基于权利要求3所述的安装设备而实施，包括以下步骤：

S1，运输车辆将预制中隔墙运输至施工安装指定位置；

S2，所述用于安装中隔墙的安装设备通过驱动装置驱动所述支架底部滑轮，将整机移动至预制中隔墙安装指定位置，并测量所述抓取机构与待安装中隔墙的位置关系；

S3，调节所述纵向移动机构上的纵向调节油缸、横向调节油缸及支架上的升降油缸，使得抓取机构的中心与中隔墙上设置的安装抓取孔重合，操作所述纵向移动机构上的横向调节油缸，将所述抓取机构上预制中隔墙固定座上的钢销与所述预制中隔墙上的安装抓取孔重合，***后固定；

S4，启动所述支架升降油缸，将预制中隔墙升起与运输车辆脱离，运输车辆驶离施工安装位置；

S5，继续通过所述支架升降油缸上升使预制中隔墙升至隧道上下空间的中心位置；

S6，操作所述横向调节油缸，将预制中隔墙移动至隧道中心线位置；

S7，操作所述抓取机构液压回转装置，使得旋转油缸带动驱动轴旋转，从而使中隔墙安装座带动待安装中隔墙旋转90°，达到安装状态；

S8，安装设备通过步进电机行走至待拼装位置，分别对中隔墙进行拼装姿态的横向、纵向角度进行精调；通过液压回转装置中的纵向微调油缸的伸缩，调节中隔墙纵向平面内角度与已安装中隔墙保持一致；通过铰接于微调铰座上的微调油缸的伸缩，液压回转装置安装座以与所述抓取机构安装座之间铰接点为中心横向平面内摆动，从而实现与液压回转装置固定连接的中隔墙的横向平面内角度调节，然后通过纵向移动油缸将待安装中隔墙与已安装中隔墙贴合，通过升降油缸使中隔墙底面下降至安装面后固定；

S9，连接墙底和墙间螺栓，稳定后取出所述抓取机构完成一组安装。

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