本發(fā)明涉及一種用于隧道初期支護(hù)拱架立設(shè)施工的新型機(jī)械裝置與操作方法。

背景技術(shù)：

在國內(nèi)的隧道施工過程中，為提高圍巖穩(wěn)定性和施工安全性，軟弱圍巖通常需要進(jìn)行拱架安裝支護(hù)。在安裝支護(hù)時(shí)，一般采用鋼拱或花拱的拱架形式，并配以鋼筋網(wǎng)噴射混凝土來提高支護(hù)強(qiáng)度?，F(xiàn)階段，隧道拱架安裝工作多采取人工作業(yè)，首先是用運(yùn)輸車將預(yù)制好的剛拱架運(yùn)輸至指定地點(diǎn)，人工卸下拱架，利用挖掘機(jī)吊著拱架，與此同時(shí)利用另一挖掘機(jī)將工人運(yùn)送到剛拱架下，固定錨桿，將拱架依次連接成環(huán)狀，進(jìn)行安裝。單件拱架重達(dá)一百公斤左右，每個(gè)臺(tái)班人次一般為十幾人，人工作業(yè)強(qiáng)度大，安全性差，并且高空作業(yè)危險(xiǎn)性、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，安裝效率低?，F(xiàn)有設(shè)備或方法難以實(shí)現(xiàn)隧道初支拱架立設(shè)施工的自動(dòng)化與高效化，有必要開發(fā)一種更高效更優(yōu)性能的隧道拱架安裝機(jī)械裝置。因此，需要設(shè)計(jì)一種用于隧道初期支護(hù)拱架立設(shè)施工的新型機(jī)械裝置以解決以上問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述技術(shù)的不足，提供一種操作簡(jiǎn)便、工作性能安全可靠的隧道初期支護(hù)拱架立設(shè)施工的新型機(jī)械裝置與操作方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種用于隧道初期支護(hù)拱架立設(shè)施工的新型機(jī)械裝置，包括一個(gè)自行平臺(tái)，在所述的自行平臺(tái)上上一個(gè)伸縮臂控制臺(tái)和兩個(gè)機(jī)械臂控制臺(tái)，在所述的兩個(gè)機(jī)械臂控制臺(tái)分布在伸縮臂控制臺(tái)的兩側(cè)，在所述的伸縮臂控制臺(tái)上設(shè)有能上下伸縮的伸縮臂，在所述的伸縮臂的頂部設(shè)有用于安裝拱架的卡槽i；在每個(gè)機(jī)械臂控制臺(tái)上設(shè)有一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)一定角度的機(jī)械臂，在機(jī)械臂的末端設(shè)有用于安裝拱架的卡槽ii；所述的伸縮臂實(shí)現(xiàn)拱頂處的拱架單元安裝，所述的機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)拱肩和拱腰處的拱架單元安裝。

進(jìn)一步的，所述的自行平臺(tái)由高強(qiáng)度鋼板組成，在該平臺(tái)的底部設(shè)有兩對(duì)驅(qū)動(dòng)輪，移動(dòng)靈活，以保證上部機(jī)械穩(wěn)定，方便將立拱架升舉至安裝位置進(jìn)行安裝。

進(jìn)一步的，每個(gè)所述的機(jī)械臂控制臺(tái)上設(shè)有兩個(gè)操控手柄，其中一個(gè)操控手柄控制機(jī)械臂的伸縮長度，另一個(gè)操控手柄控制機(jī)械臂的彎曲角度，使得機(jī)械臂可以根據(jù)隧道半徑進(jìn)行長度及彎曲角度的調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述的伸縮臂控制臺(tái)上設(shè)有一個(gè)控制按鈕，所述的控制按鈕控制伸縮臂伸縮。

進(jìn)一步的，所述的卡槽i、ii的形狀為一個(gè)與拱架外型相配合的槽狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的伸縮臂控制臺(tái)安裝在自行平臺(tái)的中心位置，所述的兩個(gè)機(jī)械臂控制臺(tái)相對(duì)于所述的伸縮臂控制臺(tái)左右對(duì)稱。

進(jìn)一步的，所述的伸縮臂設(shè)置有兩個(gè)，兩個(gè)伸縮臂在伸縮臂控制臺(tái)的控制下同時(shí)升降，實(shí)現(xiàn)拱頂處的拱架單元安裝。

應(yīng)用上述裝置實(shí)現(xiàn)隧道初期支護(hù)立拱架安裝，包括以下步驟：

1)安裝立拱架時(shí)，控制兩對(duì)驅(qū)動(dòng)輪，將隧道初期支護(hù)拱架立設(shè)施工的新型機(jī)械裝置放置在相應(yīng)位置；

2)安裝拱頂處的a單元立拱架時(shí)，將本機(jī)械裝置移至隧道中心相應(yīng)位置，將a單元拱架置于伸縮臂拱架組裝系統(tǒng)的卡槽內(nèi)并固定，通過操控旋鈕調(diào)節(jié)伸縮臂長度，使a單元立拱架與隧道拱頂表面貼合，完成拱頂處立拱架的安裝；

3)安裝拱肩處的b單元拱架時(shí)，將本機(jī)械裝置移至相應(yīng)位置，將b單元拱架置于機(jī)械手臂拱架組裝系統(tǒng)的卡槽內(nèi)并固定，通過操控手柄調(diào)節(jié)兩側(cè)機(jī)械手臂長度和彎曲角度，使b單元立拱架與隧道表面相貼合，完成拱腰和拱腳處立拱架的安裝；

4)安裝拱腰處的c單元拱架時(shí)，參照安裝拱肩處的b單元拱架的步驟；

5)根據(jù)安裝要求，依次前進(jìn)移動(dòng)裝置，重復(fù)1～4操作過程，完成初支拱架立設(shè)施工。

本發(fā)明研究了一種用于隧道及地下工程中初支立拱架安裝的新型機(jī)械裝置與操作方法，解決了現(xiàn)有由人工升舉立拱架導(dǎo)致的起吊后拱架移動(dòng)困難、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，提高了施工效率，保障了施工人員的安全。與前人研究相比，本發(fā)明裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)自行平臺(tái)系統(tǒng)強(qiáng)度高、穩(wěn)定性高、可自動(dòng)行走，大大提高施工人員的效率和安全性；

2)伸縮臂拱架組裝系統(tǒng)負(fù)責(zé)升舉立拱架、控伸縮臂，安裝拱頂處的a單元拱架，機(jī)械手臂拱架組裝系統(tǒng)負(fù)責(zé)安裝拱肩b單元拱架及拱腰c(diǎn)單元拱架，分工明確，組裝方便，操作簡(jiǎn)便；

3)位于平臺(tái)之上的伸縮臂、機(jī)械手臂，操作時(shí)根據(jù)隧道半徑進(jìn)行調(diào)整，對(duì)具體隧道斷面適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)具體工況實(shí)時(shí)實(shí)地進(jìn)行調(diào)節(jié)；

4)機(jī)動(dòng)操控系統(tǒng)中的機(jī)械臂控制臺(tái)和伸縮臂控制臺(tái)，操作簡(jiǎn)便，便捷高效。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)左側(cè)視圖；

圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)正視圖；

圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)左側(cè)視圖(裝配a、b單元拱架)；

圖4為本發(fā)明結(jié)構(gòu)正視圖(裝配a、b單元拱架)。

其中，1、自行平臺(tái)，2、傳動(dòng)皮帶，3、機(jī)械手臂，4-1、卡槽，4-2卡槽，5、伸縮臂，6、機(jī)械臂控制臺(tái)，7、伸縮臂控制臺(tái)，8、操控旋鈕，9、操控手柄，10、a單元拱架，11、b單元拱架。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有設(shè)備或方法難以實(shí)現(xiàn)隧道初支拱架立設(shè)施工的自動(dòng)化與高效化，有必要開發(fā)一種更高效更優(yōu)性能的隧道拱架安裝機(jī)械裝置。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用于隧道初期支護(hù)拱架立設(shè)施工的新型機(jī)械裝置以解決以上問題。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1所示，提供了一種用于隧道及地下工程中初支立拱架安裝的新型機(jī)械裝置，包括自行平臺(tái)系統(tǒng)、拱架機(jī)械組裝系統(tǒng)和機(jī)動(dòng)操控系統(tǒng)。

自行平臺(tái)系統(tǒng)包括一個(gè)自行平臺(tái)1，該平臺(tái)由高強(qiáng)度鋼板組成，平臺(tái)下方包括兩對(duì)驅(qū)動(dòng)輪；移動(dòng)靈活，以保證上部機(jī)械穩(wěn)定，方便將立拱架升舉至安裝位置進(jìn)行安裝；

拱架機(jī)械組裝系統(tǒng)包括拱肩b單元拱架11及拱腰c(diǎn)單元拱架組裝系統(tǒng)以及拱頂處的a單元拱架10組裝系統(tǒng)；

拱肩b單元拱架及拱腰c(diǎn)單元拱架組裝系統(tǒng)為機(jī)械臂組裝系統(tǒng)，其包括傳動(dòng)皮帶2、機(jī)械手臂3、卡槽4-2以及機(jī)械臂控制臺(tái)6；傳動(dòng)皮帶2、機(jī)械手臂5和卡槽4-2組成一個(gè)整體，方便安裝拱肩b單元拱架11及拱腰c(diǎn)單元拱架；卡槽4-2安裝在機(jī)械手臂5的末端；

拱頂處的a單元拱架組裝系統(tǒng)為伸縮臂組裝系統(tǒng)，其包括伸縮臂控制臺(tái)7伸縮臂5和卡槽4-1。

機(jī)動(dòng)操控系統(tǒng)分為機(jī)械臂控制臺(tái)6和伸縮臂控制臺(tái)7兩部分，每個(gè)機(jī)械臂控制臺(tái)各有兩個(gè)操控手柄9，其中一個(gè)操控手柄控制機(jī)械臂的伸縮長度，另一個(gè)操控手柄控制機(jī)械臂的彎曲角度，使得機(jī)械臂可以根據(jù)隧道半徑進(jìn)行長度及彎曲角度的調(diào)整。

伸縮臂控制臺(tái)7安裝在平臺(tái)兩側(cè)的伸縮臂下部，操控按鈕8負(fù)責(zé)控制伸縮臂的長度。

應(yīng)用上述裝置實(shí)現(xiàn)隧道初期支護(hù)立拱架安裝，包括以下步驟：

1)安裝立拱架時(shí)，控制兩對(duì)驅(qū)動(dòng)輪，將隧道初期支護(hù)拱架立設(shè)施工的新型機(jī)械裝置放置在相應(yīng)位置；

2)安裝拱頂處的a單元立拱架時(shí)，將本機(jī)械裝置移至隧道中心相應(yīng)位置，將a單元拱架置于伸縮臂拱架組裝系統(tǒng)的卡槽內(nèi)并固定，通過操控旋鈕調(diào)節(jié)伸縮臂長度，使a單元立拱架與隧道拱頂表面貼合，完成拱頂處立拱架的安裝；

3)安裝拱肩處的b單元拱架時(shí)，將本機(jī)械裝置移至相應(yīng)位置，將b單元拱架置于機(jī)械手臂拱架組裝系統(tǒng)的卡槽內(nèi)并固定，通過操控手柄調(diào)節(jié)兩側(cè)機(jī)械手臂長度和彎曲角度，使b單元立拱架與隧道表面相貼合，完成拱腰和拱腳處立拱架的安裝；

4)安裝拱腰處的c單元拱架時(shí)，參照安裝拱肩處的b單元拱架的步驟；

5)根據(jù)安裝要求，依次前進(jìn)移動(dòng)裝置，重復(fù)1～4操作過程，完成初支拱架立設(shè)施工。

本發(fā)明研究了一種用于隧道及地下工程中初支立拱架安裝的新型機(jī)械裝置與操作方法，解決了現(xiàn)有由人工升舉立拱架導(dǎo)致的起吊后拱架移動(dòng)困難、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，提高了施工效率，保障了施工人員的安全。與前人研究相比，本發(fā)明裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)自行平臺(tái)系統(tǒng)強(qiáng)度高、穩(wěn)定性高、可自動(dòng)行走，大大提高施工人員的效率和安全性；

2)伸縮臂拱架組裝系統(tǒng)負(fù)責(zé)升舉立拱架、控伸縮臂，安裝拱頂處的a單元拱架，機(jī)械手臂拱架組裝系統(tǒng)負(fù)責(zé)安裝拱肩b單元拱架及拱腰c(diǎn)單元拱架，分工明確，組裝方便，操作簡(jiǎn)便；

3)位于平臺(tái)之上的伸縮臂、機(jī)械手臂，操作時(shí)根據(jù)隧道半徑進(jìn)行調(diào)整，對(duì)具體隧道斷面適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)具體工況實(shí)時(shí)實(shí)地進(jìn)行調(diào)節(jié)；

4)機(jī)動(dòng)操控系統(tǒng)中的機(jī)械臂控制臺(tái)和伸縮臂控制臺(tái)，操作簡(jiǎn)便，便捷高效。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。