一种隧道管片安装机构及其安装方法与流程

1.本发明涉及隧道管片技术领域，具体是一种隧道管片安装机构及其安装方法。


背景技术：

2.隧道管片又称盾构管片，是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。隧道管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，隧道管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。隧道管片的生产通常采用高强抗渗混凝土，以确保可靠的承载性和防水性能，生产主要利用成品管片模具在密封浇灌混凝土后即可成型。隧道管片安装时，在环管片拼装后，利用盾构千斤顶均匀施加压力，充分紧固轴向连接螺栓，盾构继续掘进后，在盾构千斤顶推力、脱出盾尾后土(水)压力的作用下衬砌会产生变形，拼装时紧固的连接螺栓会松弛，用扭矩扳手等，再一次紧固连接螺栓，在紧固连接螺栓前，可能由于螺旋松动导致前排的隧道管片掉落造成工程事故，损害施工人员的人身安全。针对这种情况，现提出一种隧道管片安装机构及其安装方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种隧道管片安装机构及其安装方法，能够有效解决上述情况，本发明安装机构结构稳定可靠、功能实用，设有可自行移动的隧道管片支撑结构，还可以根据实际使用场景调节角度、高度与半径，适用范围广泛，极大提高了隧道管片安装的安全性，在安装隧道管片时定位准确，固定性好，能够有效卡住隧道管片，防止其在转动安装时脱落、晃动，采用倾斜升降设计，节省了安装空间，拆卸检查方便快捷。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种隧道管片安装机构，安装机构包括对称分布的支撑组件，所述支撑组件包括侧板，侧板下设有对称分布的安装柱，安装柱内均设有升降柱，侧板之间设有第二液压杆，第二液压杆两端均设有侧面支撑组件，侧面支撑组件包括移动架，移动架一侧设有第一支撑架和第二支撑架；
6.所述侧板上方设有顶部支撑组件，顶部支撑组件包括第三支撑架，侧板一侧设有移动组件，移动组件包括安装架，安装架一侧设有活动架，活动架上设有转盘，转盘上设有安装组件，安装组件包括第一安装板，第一安装板一侧设有第二安装板，第二安装板上设有第二移动板，第二移动板上设有对称分布的限位组件。
7.进一步地，所述侧板一侧设有第一滑轨，安装柱外侧设有对称分布的第一安装块与第二安装块，升降柱与安装柱滑动配合，安装柱外设有对称分布的第一液压杆，第一液压杆尾端设有第一安装座，第一安装座与第一安装块固定连接，第一安装座与第一液压杆尾端转动连接；
8.所述升降柱外侧设有对称分布的第三安装块与第四安装块，第一液压杆伸缩端与第四安装块转动连接，第三安装块上设有支撑螺杆，支撑螺杆上设有螺母，升降柱下端设有
对称分布的第三安装板，支撑螺杆穿过第二安装块，第一液压杆推动安装柱升降调节高度。
9.进一步地，所述第三安装板之间设有阵列分布的移动轮，移动轮上均设有凹槽和第一齿轮，凹槽与轨道转动配合，移动轮内设有第一转轴，第一转轴与移动轮固定连接，移动轮之间设有辅助齿轮，辅助齿轮分别与第一齿轮啮合，辅助齿轮内设有第二转轴，第二转轴与辅助齿轮转动连接，一组第一转轴一端设有第一电机，第一电机带动第一转轴转动；
10.所述侧板之间设有第四安装板，第四安装板上设有第二液压杆，第二液压杆两端的伸缩端均设有推动板。
11.进一步地，所述推动板均与移动架固定连接，移动架上方设有第一移动板，移动架两端下设有第一滑块，第一滑块与第一滑轨滑动配合，移动架上设有阵列分布的第二转动块，第一移动板上设有阵列分布的第三转动块，安装柱之间设有第五安装板，第五安装板上设有阵列分布的第四转动块；
12.所述第一移动板与第二支撑架之间设有阵列分布的第三液压杆，第一支撑架与移动架之间设有阵列分布的第四液压杆，第一支撑架与第五安装板之间设有第五液压杆；
13.所述第一支撑架与第二支撑架固定连接，第一支撑架一侧设有阵列分布的第五转动块与第六转动块，第二支撑架一侧设有阵列分布的第七转动块，第三液压杆尾端与第三转动块转动配合，第三液压杆伸缩端与第七转动块转动配合，第四液压杆尾端与第二转动块转动配合，第四液压杆伸缩端与第五转动块转动配合，第五液压杆尾端与第四转动块转动配合，第五液压杆伸缩端与第六转动块转动配合。
14.进一步地，所述顶部支撑组件包括支架，支架上设有阵列分布第六液压杆，第六液压杆固定在支架上，第六液压杆伸缩端与第三支撑架固定连接，第六液压杆推动第三支撑架调节高度。
15.进一步地，所述安装架与盾构机后端固定连接，安装架一侧设有对称分布的第七液压杆与导向杆，第七液压杆伸缩端与活动架固定连接，导向杆上设有对称阵列分布的限位块，活动架内设有第一开槽，活动架上设有第二开槽，第一开槽内设有对称分布的滚轮，滚轮与导向杆转动配合；
16.所述第二开槽内设有第二电机，第二电机输出端设有第二齿轮，活动架一侧设有对称分布的限位轮，限位轮内设有转动配合的转盘，转盘一侧设有轴向分布的齿条，齿条与第二齿轮啮合，第二电机通过第二齿轮带动齿条转动，齿条带动转盘转动。
17.进一步地，所述第一安装板与转盘固定连接，第一安装板上设有对称阵列分布的第一开孔和对称分布的第二开孔，第一安装板两端均设有第八液压杆，第八液压杆尾部与第二开孔转动配合，第一安装板与第二安装板之间设有阵列分布的调节板，调节板两端均设有第三转轴，一端的第三转轴与第一开孔转动配合。
18.进一步地，所述第二安装板上设有对称阵列分布的第三开孔和对称分布的第四开孔，另一端的第三转轴与第三开孔转动配合，第八液压杆伸缩端与第四开孔转动配合，第八液压杆带动第二安装板移动调节位置，第二安装板下设有对称分布的提升槽，提升槽下设有滑动槽；
19.所述第二移动板内设有第三开槽，第二移动板上设有对称分布的第二滑轨，限位组件包括对称分布的夹紧架，夹紧架一侧均设有第九液压杆，第九液压杆固定在第二移动板上，第九液压杆伸缩端与夹紧架固定连接，夹紧架两端均设有第二滑块，第二滑块与第二
滑轨滑动配合，夹紧架在第三开槽内移动，夹紧架下端设有夹紧板，夹紧板上设有夹紧槽。
20.进一步地，所述第二移动板下方设有隧道管片，隧道管片上设有对称分布的安装孔，安装孔内均设有吊装螺母。
21.一种隧道管片安装方法，所述安装方法包括以下步骤：
22.步骤一：工作人员将吊装螺母安装在安装孔内，滑车将隧道管片穿过支撑组件输送至安装组件前方；
23.步骤二：第二电机带动转盘转动，转盘带动安装组件调节角度，第七液压杆推动活动架移动，活动架带动转盘移动，转盘推动安装组件移动，使吊装螺母插入提升槽内，当吊装螺母达到提升槽底部时停止，第九液压杆带动夹紧架移动，夹紧架带动夹紧板展开，夹紧槽卡紧吊装螺母；
24.步骤三：第八液压杆收缩，调节板转动，第二安装板升起，带动隧道管片升起，第七液压杆推动活动架后退，转盘转动，带动隧道管片转动至安装位置，转盘、第七液压杆、第八液压杆配合推动隧道管片安装至指定位置，工作人员手动紧固连接螺栓，盾构千斤顶顶住隧道管片，拼接一整圈后停止；
25.步骤四：盾构机前进，第一转轴带动移动轮转动，移动轮带动支撑组件移动，第二液压杆推动侧面支撑组件展开，第三液压杆、第四液压杆和第五液压杆推动第一支撑架与第二支撑架支撑侧面的隧道管片，第六液压杆推动第三支撑架支撑顶部隧道管片，盾构千斤顶撤回，工作人员再一次紧固连接螺栓；
26.步骤五：重复步骤一至步骤四，继续拼装下一圈隧道管片。
27.本发明的有益效果：
28.1、本发明安装机构结构稳定可靠、功能实用，设有可自行移动的隧道管片支撑结构，还可以根据实际使用场景调节角度、高度与半径，适用范围广泛，极大提高了隧道管片安装的安全性；
29.2、本发明安装机构在安装隧道管片时定位准确，固定性好，能够有效卡住隧道管片，防止其在转动安装时脱落、晃动，采用倾斜升降设计，节省了安装空间，拆卸检查方便快捷。
附图说明
30.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
31.图1是本发明安装机构结构示意图；
32.图2是本发明安装机构部分结构示意图；
33.图3是本发明支撑组件结构示意图；
34.图4是本发明图3中a处结构放大示意图；
35.图5是本发明支撑组件部分结构示意图；
36.图6是本发明安装机构部分结构示意图；
37.图7是本发明侧面支撑组件结构示意图；
38.图8是本发明顶部支撑组件结构示意图；
39.图9是本发明安装机构部分结构示意图；
40.图10是本发明移动组件部分结构示意图；
41.图11是本发明移动组件部分结构示意图；
42.图12是本发明安装机构部分结构示意图；
43.图13是本发明隧道管片结构示意图；
44.图14是本发明安装组件结构示意图；
45.图15是本发明安装组件部分结构示意图；
46.图16是本发明安装组件部分结构示意图；
47.图17是本发明安装组件部分结构示意图；
48.图18是本发明限位组件结构示意图。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
51.一种隧道管片安装机构，如图1
‑
图18所示，安装机构包括对称分布的支撑组件1，支撑组件1包括侧板11，侧板11下设有对称分布的安装柱13，安装柱13内均设有升降柱15，侧板11之间设有第二液压杆17，第二液压杆17两端均设有侧面支撑组件2，侧面支撑组件2包括移动架21，移动架21一侧设有第一支撑架26和第二支撑架27，侧板11上方设有顶部支撑组件3，顶部支撑组件3包括第三支撑架33，侧板11一侧设有移动组件4，移动组件4包括安装架41，安装架41一侧设有活动架42，活动架42上设有转盘43，转盘43上设有安装组件5，安装组件5包括第一安装板51，第一安装板51一侧设有第二安装板54，第二安装板54上设有第二移动板55，第二移动板55上设有对称分布的限位组件56。
52.侧板11一侧设有第一滑轨12，安装柱13外侧设有对称分布的第一安装块131与第二安装块132，升降柱15与安装柱13滑动配合，安装柱13外设有对称分布的第一液压杆14，第一液压杆14尾端设有第一安装座141，第一安装座141与第一安装块131固定连接，第一安装座141与第一液压杆14尾端转动连接；
53.升降柱15外侧设有对称分布的第三安装块151与第四安装块152，第一液压杆14伸缩端与第四安装块152转动连接，第三安装块151上设有支撑螺杆153，支撑螺杆153上设有螺母155，升降柱15下端设有对称分布的第三安装板154，支撑螺杆153穿过第二安装块132，第一液压杆14推动安装柱13升降调节高度，高度达到后，拧紧螺母155使支撑螺杆153与第二安装块132固定位置；
54.第三安装板154之间设有阵列分布的移动轮16，移动轮16上均设有凹槽161和第一齿轮162，凹槽161与轨道转动配合，移动轮16内设有第一转轴163，第一转轴163与移动轮16固定连接，移动轮16之间设有辅助齿轮164，辅助齿轮164分别与第一齿轮162啮合，辅助齿轮164内设有第二转轴165，第二转轴165与辅助齿轮164转动连接，一组第一转轴163一端设
有第一电机166，第一电机166带动第一转轴163转动，第一转轴163带动移动轮16转动，移动轮16带动支撑组件1移动；
55.侧板11之间设有第四安装板171，第四安装板171上设有第二液压杆17，第二液压杆17两端的伸缩端均设有推动板172。
56.推动板172均与移动架21固定连接，移动架21上方设有第一移动板211，移动架21两端下设有第一滑块212，第一滑块212与第一滑轨12滑动配合，移动架21上设有阵列分布的第二转动块213，第一移动板211上设有阵列分布的第三转动块214，安装柱13之间设有第五安装板22，第五安装板22上设有阵列分布的第四转动块221，第一移动板211与第二支撑架27之间设有阵列分布的第三液压杆23，第一支撑架26与移动架21之间设有阵列分布的第四液压杆24，第一支撑架26与第五安装板22之间设有第五液压杆25；
57.第一支撑架26与第二支撑架27固定连接，第一支撑架26一侧设有阵列分布的第五转动块261与第六转动块262，第二支撑架27一侧设有阵列分布的第七转动块271，第三液压杆23尾端与第三转动块214转动配合，第三液压杆23伸缩端与第七转动块271转动配合，第四液压杆24尾端与第二转动块213转动配合，第四液压杆24伸缩端与第五转动块261转动配合，第五液压杆25尾端与第四转动块221转动配合，第五液压杆25伸缩端与第六转动块262转动配合，第三液压杆23、第四液压杆24和第五液压杆25调节第一支撑架26与第二支撑架27的角度和半径。
58.顶部支撑组件3包括支架31，支架31上设有阵列分布第六液压杆32，第六液压杆32固定在支架31上，第六液压杆32伸缩端与第三支撑架33固定连接，第六液压杆32推动第三支撑架33调节高度。
59.安装架41与盾构机后端固定连接，安装架41一侧设有对称分布的第七液压杆411与导向杆412，第七液压杆411伸缩端与活动架42固定连接，导向杆412上设有对称阵列分布的限位块413，活动架42内设有第一开槽421，活动架42上设有第二开槽422，第一开槽421内设有对称分布的滚轮423，滚轮423与导向杆412转动配合，第二开槽422内设有第二电机424，第二电机424输出端设有第二齿轮425，活动架42一侧设有对称分布的限位轮426，限位轮426内设有转动配合的转盘43，转盘43一侧设有轴向分布的齿条431，齿条431与第二齿轮425啮合，第二电机424通过第二齿轮425带动齿条431转动，齿条431带动转盘43转动。
60.第一安装板51与转盘43固定连接，第一安装板51上设有对称阵列分布的第一开孔511和对称分布的第二开孔512，第一安装板51两端均设有第八液压杆52，第八液压杆52尾部与第二开孔512转动配合，第一安装板51与第二安装板54之间设有阵列分布的调节板53，调节板53两端均设有第三转轴531，一端的第三转轴531与第一开孔511转动配合；
61.第二安装板54上设有对称阵列分布的第三开孔541和对称分布的第四开孔542，另一端的第三转轴531与第三开孔541转动配合，第八液压杆52伸缩端与第四开孔542转动配合，第八液压杆52带动第二安装板54移动调节位置，第二安装板54下设有对称分布的提升槽553，提升槽553下设有滑动槽554。
62.第二移动板55内设有第三开槽551，第二移动板55上设有对称分布的第二滑轨552，限位组件56包括对称分布的夹紧架561，夹紧架561一侧均设有第九液压杆562，第九液压杆562固定在第二移动板55上，第九液压杆562伸缩端与夹紧架561固定连接，夹紧架561两端均设有第二滑块563，第二滑块563与第二滑轨552滑动配合，夹紧架561在第三开槽551
内移动，夹紧架561下端设有夹紧板564，夹紧板564上设有夹紧槽565。
63.第二移动板55下方设有隧道管片6，隧道管片6上设有对称分布的安装孔61，安装孔61内均设有吊装螺母62。
64.一种隧道管片安装方法，安装方法包括以下步骤：
65.步骤一：工作人员将吊装螺母62安装在安装孔61内，滑车将隧道管片6穿过支撑组件1输送至安装组件5前方；
66.步骤二：第二电机424带动转盘43转动，转盘43带动安装组件5调节角度，第七液压杆411推动活动架42移动，活动架42带动转盘43移动，转盘43推动安装组件5移动，使吊装螺母62插入提升槽553内，当吊装螺母62达到提升槽553底部时停止，第九液压杆562带动夹紧架561移动，夹紧架561带动夹紧板564展开，夹紧槽565卡紧吊装螺母62；
67.步骤三：第八液压杆52收缩，调节板53转动，第二安装板54升起，带动隧道管片6升起，第七液压杆411推动活动架42后退，转盘43转动，带动隧道管片6转动至安装位置，转盘43、第七液压杆411、第八液压杆52配合推动隧道管片6安装至指定位置，工作人员手动紧固连接螺栓，盾构千斤顶顶住隧道管片6，拼接一整圈后停止；
68.步骤四：盾构机前进，第一转轴163带动移动轮16转动，移动轮16带动支撑组件1移动，第二液压杆17推动侧面支撑组件2展开，第三液压杆23、第四液压杆24和第五液压杆25推动第一支撑架26与第二支撑架27支撑侧面的隧道管片6，第六液压杆32推动第三支撑架33支撑顶部隧道管片6，盾构千斤顶撤回，工作人员再一次紧固连接螺栓；
69.步骤五：重复步骤一至步骤四，继续拼装下一圈隧道管片6。
70.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
71.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。