矩形断面隧道管片拼装的机械装置的制作方法

本发明涉及隧道盾构技术领域，具体涉及一种矩形断面隧道管片拼装的机械装置。

背景技术：

随着科技的进步和发展，城市地下空间开始进行的大规模开发，由于盾构法施工技术具有对地上、地下构筑物和周边环境影响小，保证交通通行、减少道路中断和管线搬迁等优点，于是盾构法施工技术被越来越多地应用于城市道路、地下共同沟、地铁隧道等的施工，纵观国内外盾构技术的发展，其越来越趋向于多元化。在隧道断面方面，除了向圆形隧道发展以外，也向矩形断面隧道发展。

而在矩形断面隧道的发展中，由于矩形盾构的形状特殊，在对矩形隧道的管片进行拼装时，若采用传统圆形盾构的管片拼装机，则其适应性较差，从而影响管片拼装的质量。并且，在矩形断面隧道施工过程中会遇到断面空间较小的情况，从而导致管片拼装时存在下述技术难题：

由于空间有限，不能使用传统的中心回转式支撑的拼装机形式；

由于空间有限，拼装机与盾构机盾壳之间没有多余的空间来调节管片的姿态，从而影响管片的拼装；

另外，管片拼装时，由于盾构机的特殊形式，盾构机的中心部分有其他设备，因此拼装机在施工时需要绕开中心部分进行管片拼装。

技术实现要素：

本发明所要解决的是断面空间较小时无法使用传统中心回转式支撑拼装机，以及需绕开盾构机中心部分进行管片的拼装等技术问题。

为实现上述技术效果，本发明公开了一种矩形断面隧道管片拼装的机械装置，包括：

矩形导轨框架，所述矩形导轨框架内侧具有一矩形导轨；

矩形导轨行走机构，所述矩形导轨行走机构装设于矩形导轨框架上，且能沿矩形导轨移动；

管片拼装机械手，所述管片拼装机械手连接于矩形导轨行走机构。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的改进在于，所述矩形导轨行走机构包括主动导轨行走装置和从动导轨行走装置，并且从动导轨行走装置铰接于主动导轨行走装置；所述主动导轨行走装置具有驱动设备。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的进一步改进在于，所述从动导轨行走装置通过一伸缩装置与主动导轨行走装置铰接连接。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的进一步改进在于，所述伸缩装置包括T型架和与T型架连接的伸缩架，所述T型架铰接于所述主动导轨行走装置；所述伸缩架铰接于所述从动导轨行走装置。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的进一步改进在于，所述T型架与所述伸缩架之间连接有一液压油缸。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的进一步改进在于，所述管片拼装机械手包括：

拼装手长臂，所述拼装手长臂连接于T型架；

拼装手短臂，所述拼装手短臂连接于拼装手长臂。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的进一步改进在于，T型架和拼装手长臂之间连接有一液压油缸。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的进一步改进在于，拼装手长臂和拼装手短臂之间连接有一液压油缸。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的进一步改进在于，所述驱动设备包括液压马达和减速箱。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置，设置矩形导轨，并在该矩形导轨上设置沿该矩形导轨移动的主动导轨行走装置和从动导轨行走装置。本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置，首先将各液压油缸锁死，通过主动导轨行走装置的移动带动整个机械装置移动，由此对管片进行粗略定位，然后再通过各液压油缸的调节对管片进行精确定位，进而完成矩形断面隧道管片的安装。本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置通过设置矩形导轨对矩形断面隧道的管片进行定位安装，可以满足管片安装所需的多个自由度，并且有效避免管片拼装时碰触到矩形盾构的中心位置。

附图说明

图1为本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的示意图；

图2为本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的俯视剖视图；

图3为本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置的侧视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参阅图1所示，本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置，包括矩形导轨框架10、矩形导轨行走机构20以及管片拼装机械手30。其中，矩形导轨框架10具有一矩形状导轨12，且该矩形导轨框架10的尺寸依照矩形盾构机来设置，使该矩形导轨框架10可镶嵌于矩形盾构机的盾壳60中。所述矩形导轨行走机构20安装在矩形导轨框架10的导轨12上，并且该矩形导轨行走机构20可以沿所述矩形导轨框架10的矩形状导轨12移动，该矩形导轨行走机构20上即连接有管片拼装机械手30。

结合图1和图2，矩形导轨行走机构20包括主动导轨行走装置22和从动导轨行走装置24，该从动导轨装置24通过一伸缩装置40铰接于所述主动导轨行走装置22，且主动导轨行走装置22具有一包括液压马达和减速箱的驱动设备，该驱动设备则驱动主动导轨行走装置22在矩形导轨框架10的导轨12上移动。所述伸缩装置40包括T型架42和与该T型架42连接的伸缩架44，其中T型架42铰接于所述主动导轨行走装置22，伸缩架44铰接于所述从动导轨行走装置24，并且T型架42和伸缩架44之间连接有一液压油缸43，通过该液压油缸43控制伸缩架44的伸缩。

结合图1和图3，管片拼装机械手30包括拼装手长臂32和拼装手短臂34，拼装手长臂32与T型架42连接，并且拼装手长臂32与T型架42之间连接有一液压油缸48，通过该液压油缸48控制拼装手长臂32的伸缩，从而使拼装手长臂32控制管片50在隧道轴向方向的移动；拼装手短臂34与拼装手长臂32连接，并且拼装手短臂34与拼装手长臂32之间连接有一液压油缸33，通过该液压油缸33控制拼装手短臂34的伸缩，从而使拼装手短臂34将管片50提起，并控制管片50在隧道径向方向的移动。所述拼装手短臂8的端部装设有一管片夹具(此为现有技术，图中未示)，用以夹住管片50。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置在对管片进行拼装时，如图1至图3所示，首先将主动导轨行走装置22和从动导轨行走装置24同时置于矩形导轨框架10的导轨12的底部水平轨道上，并将T型架42与伸缩架44之间的液压油缸43缩短至最小行程，然后调节拼装手长臂32与T型架42之间的液压油缸48，使与拼装手长臂32连接的拼装手短臂34位于所需安装管片50的正上方，而后调节拼装手短臂34与拼装手长臂32之间的液压油缸33，使拼装手短臂34的管片夹具夹住管片50，并将该管片50沿竖直方向提起。此时，将各个液压油缸锁死，整个管片拼装的机械装置成为整体，启动主动导轨行走装置22的驱动设备，该驱动设备驱动主动导轨行走装置22沿矩形导轨框架10的矩形导轨12移动，由此带动整个管片拼装的机械装置沿矩形导轨框架10的矩形导轨12移动，待主动导轨行走装置22移动到安装管片50的指定位置时，调节驱动设备，从而终止主动导轨行走装置22的大距离移动。

若管片50安装的位置在矩形隧道的水平面，则主动导轨行走装置22和从动导轨行走装置24同时位于管片50安装位置的该侧矩形导轨的水平轨道上，此时将从动导轨行走装置24锁死，然后调节T型架42与伸缩架44之间的液压油缸43，该液压油缸43的伸缩促使主动导轨行走装置22在该侧水平轨道上移动，从而带动T型架42和与该T型架42连接的管片拼装机械手30移动，由此调整管片50在隧道径向的位置。

若管片50安装的位置在矩形隧道的竖直面，则主动导轨行走装置22和从动导轨行走装置24同时位于管片50安装位置的该侧矩形导轨的竖直轨道上，此时将从动导轨行走装置24锁死，然后调节T型架42与伸缩架44之间的液压油缸43，该液压油缸43的伸缩促使主动导轨行走装置22在该侧竖直轨道上移动，从而带动T型架42和与该T型架42连接的管片拼装机械手30移动，由此调整管片50在隧道轴向的位置。

若管片50安装的位置为矩形隧道的水平面和竖直面交接处，则主动导轨行走装置22和从动导轨行走装置24分别位于矩形导轨相邻两侧的水平和竖直轨道上，此时锁死从动导轨行走装置24或主动导轨行走装置22中的任一行走装置，然后调节T型架42与伸缩架44之间的液压油缸43，该液压油缸43的伸缩促使另一未锁死的行走装置在矩形导轨上移动，从而对T型架42和与该T型架42连接的管片拼装机械手30的角度和位置进行调节，由此调整管片50的角度和位置。

待管片50的位置调节完成后，调节拼装手长臂32与T型架42之间的液压油缸48，以及拼装手短臂34与拼装手长臂32之间的液压油缸33，由此调节拼装手长臂32和拼装手短臂34，完成管片50的拼装到位。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置通过设置矩形导轨，并在该矩形导轨上安装主动导轨行走装置和从动导轨行走装置，从而使本发明管片拼装的机械装置能够对矩形隧道各个位置的管片进行拼装。此外，主动导轨行走装置和从动导轨行走装置的分别设置，相互配合，既可以调节管片的轴向或径向位置，还可以调节管片的角度。

本发明矩形断面隧道管片拼装的机械装置很好地解决了，由于矩形盾构机内部空间有限，不能使用传统中心回转式支撑形式的拼装机；断面较小的矩形隧道没有多余的空间进行管片姿态调整；矩形盾构机结构特殊，需要预留中心空间等技术难题，并且提高了管片拼装的效率，并保证管片拼装的安全。