CN110173283B - 一种自行式隧道拱架运输安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行式隧道拱架运输安装方法，在运输托板上设有安装台架方位转动盘，安装台架方位转动盘上设有定位系统；安装台架设置在方位转动盘上部，中间设有拱部拱架运输及安装液压门柱、右侧移动式拱架运输液压门柱和左侧移动式拱架运输液压门柱，右侧设有右侧拱架安装液压门柱、右侧折叠式液压作业台，左侧设有左侧拱架安装液压门柱、左侧折叠式液压作业台架；门柱上分别安装有拱架固定托架，拱架固定托架连接弧形的分部纵向预连接拱架。本发明的有益效果是能节省拱架安装的劳动力、便于拱架连接质量控制、节约拱架在洞内的作业时间、降低作业安全风险、减少洞内环境污染、节省钢筋网片的搭接数量。

Description

一种自行式隧道拱架运输安装方法

技术领域

本发明属于公路隧道上导坑初支拱架技术领域，涉及一种自行式隧道拱架运输安装方法。

背景技术

在隧道软弱围岩的初期支护中，经常采用拱架来加强初支结构的刚性。拱架安装作为一道非常主要的施工工序，其传统工艺作业时间相对较长，每循环一般需4—5小时；作业人员数量较多，每循环一般需8—10人；作业安全风险较大，工作人员长时间在裸露的岩体下作业；作业现场需要进行大量的拱架连接筋、钢筋网片的焊接作业，由此产生的焊接烟尘对洞内施工环境造成较大污染；由于受作业空间限制，拱架安装、焊接质量难以保证。目前采用的传统隧道拱架安装工艺作业时间较长、劳动强度大、用工数量多、施工安全风险大、作业环境污染严重、安装质量难以控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自行式隧道拱架运输安装方法，本发明的有益效果是能节省拱架安装的劳动力、便于拱架连接质量控制、节约拱架在洞内的作业时间、降低作业安全风险、减少洞内环境污染、节省钢筋网片的搭接数量。

本发明所采用的技术方案是运输托板上设有安装台架方位转动盘，安装台架方位转动盘上设有纵向定位系统和横向定位系统；安装台架设置在方位转动盘上部，与方位转动盘横向定位系统连接，安装台架四角设有安装台架液压撑腿，中间设有拱部拱架运输及安装液压门柱、右侧移动式拱架运输液压门柱和左侧移动式拱架运输液压门柱，右侧设有右侧拱架安装液压门柱、右侧折叠式液压作业台，左侧设有左侧拱架安装液压门柱、左侧折叠式液压作业台架；拱部拱架运输及安装液压门柱、右侧移动式拱架运输液压门柱和左侧移动式拱架运输液压门柱上分别安装有拱架固定托架，拱架固定托架连接弧形的分部纵向预连接拱架，将预先分部连接好的拱架与拱架固定托架连接稳固后，采用龙门吊依次分层吊装在移动式拱架运输液压门柱上，并进行固定后自行运输至洞内作业现场，现场进行拱架安装台车定位和拱架安装。

进一步，拱架安装台车定位包括

(1)方位转换：在台车的运输托板与拱架安装台架之间设置一个方位转动盘，当台车运行到拱架安装现场后，将转动盘水平旋转大致90°，使台车的安装台架纵向方位与隧道横断面方向平行；

(1)纵向定位：在转动盘与运输托板尾部之间设置一个双向牵引台车纵向定位系统，将转动盘与拱架安装台架一体沿隧道纵向由运输托板中间位置牵引至尾端拱架安装位置；

(2)横向定位：在转动盘中心位置设置一个拱架安装台架横向定位系统，通过左右移动对台架进行横向定位，之后，对安装台架方位转动盘再次进行方位调整并固定；

(3)竖向定位：在拱架安装台架底部的四角处分别设置一根安装台架液压撑腿，当拱架安装台架定位完毕后打开安装台架液压撑腿支撑至地面，通过液压调试使拱架安装台架底部在同一水平面上，并保证设备的安装台架在稳固状态下工作。

进一步，拱架安装包括

(1)拱部拱架安装：拱部拱架运输及安装液压门柱设置在拱架安装台架中心的固定位置，当台架定位完成后，通过液压立柱直接顶推拱部拱架至拱部安装位置；

(2)右侧拱架安装：在右侧移动式拱架运输液压门柱的下端设置水平移动轨道，门柱设置为液压升降式立柱，通过横移、顶推将右侧拱架移送至右侧拱架安装液压门柱的顶端，并对拱架进行对中、垂直调整及固定后，顺时针转动右侧拱架安装液压门柱至设定位置，再由液压推杆将拱架推送至右侧拱架安装位置；

(3)左侧拱架安装：在左侧移动式拱架运输液压门柱的下端设置水平移动轨道，门柱设置为液压升降式立柱，通过横移、顶推将左侧拱架移送至左侧拱架安装液压门柱的顶端，并对拱架进行对中、垂直调整及固定后，逆时针转动左侧拱架安装液压门柱至设定位置，再由液压推杆将拱架推送至左侧拱架安装位置；

(4)打开右侧折叠式液压作业台，左侧折叠式液压作业台架，人工进行拱架连接钢板高强螺栓的安装；

(5)同样，采用台车右侧折叠式液压作业台和左侧折叠式液压作业台架焊接本循环拱架与上循环拱架间的钢筋网片、连接筋。

附图说明

图1是自行式隧道拱架运输及安装台车侧式图；

图2是自行式隧道拱架运输及安装台车俯视图；

图3是拱部拱架安装示意图；

图4是右侧拱架安装示意图；

图5是左侧拱架安装示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明自行式隧道拱架运输及安装台车结构如图1和图2所示，包括运输托板1，安装台架方位转动盘2，纵向定位系统3，横向定位系统4，安装台架液压撑腿5，拱部拱架运输及安装液压门柱6，右侧移动式拱架运输液压门柱7，左侧移动式拱架运输液压门柱8，右侧拱架安装液压门柱9，左侧拱架安装液压门柱10，右侧折叠式液压作业台11，左侧折叠式液压作业台架12，拱架固定托架13，分部纵向预连接拱架14。运输托板1底部安装有轮子，运输托板1上设有安装台架方位转动盘2，安装台架方位转动盘2上设有纵向定位系统3和横向定位系统4，安装台架方位转动盘2上部设有安装台架(与横向定位系统4连接)，安装台架四角设有液压撑腿5，安装台架中部设有拱部拱架运输及安装液压门柱6、右侧移动式拱架运输液压门柱7和左侧移动式拱架运输液压门柱8，安装台架右侧设有右侧拱架安装液压门柱9、右侧折叠式液压作业台11，安装台架左侧设有左侧拱架安装液压门柱10、左侧折叠式液压作业台架12；拱部拱架运输及安装液压门柱6、右侧移动式拱架运输液压门柱7和左侧移动式拱架运输液压门柱8上分别安装有拱架固定托架13，拱架固定托架13连接弧形的分部纵向预连接拱架14。首先，在钢筋加工场对隧道初支拱架按设计进行分段加工、分部纵向预连接，吊装在台车安装台架上；然后自行运输至洞内作业现场，台车尾端对应与隧道掌子面方向，采用台车定位系统将安装设备进行方位转换、纵向、横向定位；最后，采用液压门架进行拱架快速、精准安装拱架。

拱架运输：

将预先分部纵向连接好的拱架14与拱架固定托架13连接稳固后，采用龙门吊依次分层吊装在移动式拱架运输液压门柱上(自下而上依次为左侧移动式拱架运输液压门柱8、右侧移动式拱架运输液压门柱7、拱部拱架运输及安装液压门柱6)，并进行固定后自行运输至洞内作业现场。由于受隧道洞内空间限制，拱架安装设备宜采用拖挂式运输车，以便于车辆在工作面附近掉头，使设备尾端能贴近隧道拱架安装的中心位置。

拱架安装台车定位；

(1)方位转换：在台车的运输托板与拱架安装台架之间设置一个安装台架方位转动盘2，当台车运行到拱架安装现场后，将转动盘水平旋转大致90°，使台车的安装台架纵向方位与隧道横断面方向平行(垂直隧道纵向方向)。

(1)纵向定位：在转动盘与运输托板尾部之间设置一个双向牵引台车纵向定位系统3，将转动盘与拱架安装台架一体沿隧道纵向由运输托板中间位置牵引至尾端拱架安装位置。

(2)横向定位：在转动盘中心位置设置一个拱架安装台架横向定位系统4，通过左右移动对台架进行横向定位。之后，对安装台架方位转动盘2再次进行方位调整并固定。

(3)竖向定位：在拱架安装台架底部的四角处分别设置一根安装台架液压撑腿5，当拱架安装台架定位完毕后打开安装台架液压撑腿5支撑至地面，通过液压调试使拱架安装台架底部在同一水平面上，并保证设备的安装台架在稳固状态下工作。

拱架安装；

采用隧道拱架安装台车进行拱架安装的工艺顺序如下：

(1)拱部拱架安装：拱部拱架运输及安装液压门柱6设置在拱架安装台架中心的固定位置，当台架定位完成后，通过液压立柱直接顶推拱部拱架至拱部安装位置，如图3所示。

(2)右侧拱架安装：在右侧移动式拱架运输液压门柱7的下端设置水平移动轨道，门柱设置为液压升降式立柱，通过横移、顶推将右侧拱架移送至右侧拱架安装液压门柱9的顶端，并对拱架进行对中、垂直调整及固定后，顺时针转动右侧拱架安装液压门柱9至设定位置，再由液压推杆将拱架推送至右侧拱架安装位置，如图4所示。

(3)左侧拱架安装：在左侧移动式拱架运输液压门柱8的下端设置水平移动轨道，门柱设置为液压升降式立柱，通过横移、顶推将左侧拱架移送至左侧拱架安装液压门柱10的顶端，并对拱架进行对中、垂直调整及固定后，逆时针转动左侧拱架安装液压门柱10至设定位置，再由液压推杆将拱架推送至左侧拱架安装位置，如图5所示。

(4)打开右侧折叠式液压作业台11，左侧折叠式液压作业台架12，人工进行拱架连接钢板高强螺栓的安装。

(5)同样，采用台车右侧折叠式液压作业台11和左侧折叠式液压作业台架12焊接本循环拱架与上循环拱架间的钢筋网片、连接筋。

本发明方法以高速公路单向行驶的分离式隧道为例，假设隧道单洞的拱架安设长度为1000m。

(1)假设隧道上导坑每循环掘进进尺为3m，按原有工艺进行拱架安装需9人，作业时间为4.5h；

(2)假设采用本隧道拱架安装台车所需的的作业人员为3人(每循环工资为200元/人)，作业时间2h(原有工艺为4.5h)，则单洞每循环隧道拱架安装作业人员减少6人，作业时间减少2.5h；

本发明经验证如下表1所示：

表1

由上表表明，采用自行式隧道拱架运输及安装台车进行隧道拱架安装，大大地节约了拱架安装的作业人员及作业时间，有效提高了工作效率，成本节约效果显著；大幅度降低了作业安全风险及焊接烟尘污染，而且有利于拱架安装质量控制。

本发明的优点还在于：

1、分层设计的移动式拱架运输液压门柱及方位转动盘，从空间要求上解决了拱架整体式运输的难题。

2、设有方位转动盘的台车定位系统及旋转式拱架安装液压门柱，能够快速、精准地进行拱架安装。

3、设置的能够旋转的折叠式液压作业台架，便于人工配合作业。

4、采用轮胎式拖挂车，便于台车的长距离行走及掉头。

5、采用隧道拱架分部预连接作业、及拱架运输与安装为一体的轮胎式隧道拱架运输与安装台车的实用性应用技术，属于行业内独创工艺技术，在全国乃至世界都属于领先的新型实用技术。

本台车是以公路隧道上导坑初支拱架的运输及安装工艺应用技术为主要研制对象的，但在铁路、煤矿等同等类型的大断面的隧道中，按照其使用要求通过局部改造后均可使用。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种自行式隧道拱架运输安装方法，其特征在于：运输托板上设有安装台架方位转动盘，安装台架方位转动盘上设有纵向定位系统和横向定位系统；安装台架设置在方位转动盘上部，与方位转动盘横向定位系统连接，安装台架四角设有安装台架液压撑腿，中间设有拱部拱架运输及安装液压门柱、右侧移动式拱架运输液压门柱和左侧移动式拱架运输液压门柱，右侧设有右侧拱架安装液压门柱、右侧折叠式液压作业台，左侧设有左侧拱架安装液压门柱、左侧折叠式液压作业台架；拱部拱架运输及安装液压门柱、右侧移动式拱架运输液压门柱和左侧移动式拱架运输液压门柱上分别安装有拱架固定托架，拱架固定托架连接弧形的分部纵向预连接拱架，将预先分部连接好的拱架与拱架固定托架连接稳固后，采用龙门吊依次分层吊装在移动式拱架运输液压门柱上，并进行固定后自行运输至洞内作业现场，现场进行拱架安装台车定位和拱架安装；

所述拱架安装台车定位包括

(1)方位转换：在台车的运输托板与拱架安装台架之间设置一个方位转动盘，当台车运行到拱架安装现场后，将转动盘水平旋转大致90°，使台车的安装台架纵向方位与隧道横断面方向平行；

(1)纵向定位：在转动盘与运输托板尾部之间设置一个双向牵引台车纵向定位系统，将转动盘与拱架安装台架一体沿隧道纵向由运输托板中间位置牵引至尾端拱架安装位置；

(2)横向定位：在转动盘中心位置设置一个拱架安装台架横向定位系统，通过左右移动对台架进行横向定位，之后，对安装台架方位转动盘再次进行方位调整并固定；

(3)竖向定位：在拱架安装台架底部的四角处分别设置一根安装台架液压撑腿，当拱架安装台架定位完毕后打开安装台架液压撑腿支撑至地面，通过液压调试使拱架安装台架底部在同一水平面上，并保证设备的安装台架在稳固状态下工作；

所述拱架安装包括

(1)拱部拱架安装：拱部拱架运输及安装液压门柱设置在拱架安装台架中心的固定位置，当台架定位完成后，通过液压立柱直接顶推拱部拱架至拱部安装位置；

(2)右侧拱架安装：在右侧移动式拱架运输液压门柱的下端设置水平移动轨道，门柱设置为液压升降式立柱，通过横移、顶推将右侧拱架移送至右侧拱架安装液压门柱的顶端，并对拱架进行对中、垂直调整及固定后，顺时针转动右侧拱架安装液压门柱至设定位置，再由液压推杆将拱架推送至右侧拱架安装位置；

(3)左侧拱架安装：在左侧移动式拱架运输液压门柱的下端设置水平移动轨道，门柱设置为液压升降式立柱，通过横移、顶推将左侧拱架移送至左侧拱架安装液压门柱的顶端，并对拱架进行对中、垂直调整及固定后，逆时针转动左侧拱架安装液压门柱至设定位置，再由液压推杆将拱架推送至左侧拱架安装位置；

(4)打开右侧折叠式液压作业台，左侧折叠式液压作业台架，人工进行拱架连接钢板高强螺栓的安装；

(5)同样，采用台车右侧折叠式液压作业台和左侧折叠式液压作业台架焊接本循环拱架与上循环拱架间的钢筋网片、连接筋。