一种用于明挖隧道预制块衬砌的安装装置

1.本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种用于明挖隧道预制块衬砌的安装装置。


背景技术：

2.明挖法是指一种先将地面挖开，在露天情况下修筑衬砌，然后再覆盖回填土的地下工程施工方法。多用于浅埋隧道。明挖法是软土区地下工程施工中最基本、最常用的施工方法，传统的衬砌修筑方法是采用现浇混凝土，在隧道开挖完成后进行绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土等多道工序，施工进度缓慢，对现场作业场地面积要求较高，作业成本高，施工周期长。针对传统衬砌修筑方法存在的缺陷，本领域技术人员尝试将预制块衬砌运用到隧道的施工中，即在隧道开挖完成后将若干横截面为曲边梯形的预制块拼装成弧形衬砌，但现有拼接安装过程中存在拼接安装效率低、施工作业难度大等问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于明挖隧道预制块衬砌的安装装置，它可以用于明挖隧道预制块衬砌的安装。本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有移动台车，所述移动台车包括牵引车头以及上端开口的车厢；所述车厢内安装有用于存放预制块衬砌的存放机构，所述存放机构上方设置有用于夹取预制块衬砌并进行堆砌的夹取堆放机构，所述车厢上设置有用于支撑堆砌完成的预制块衬砌的支撑机构；所述预制块衬砌包括长度为l的第一预制块与长度为l的第二预制块，所述第一预制块与第二预制块长度方向的横截面均为曲边梯形。进一步，所述存放机构包括第一导向轮、第一存放箱、第二存放箱、出料口；所述车厢的底部安装有若干第一导向轮，所述车厢沿移动台车运动方向中轴线的两侧均设置有用于对预制块衬砌进行限位的第一限位组件；所述第一限位组件外侧的车厢内分别安装有上、下端均开口的第一存放箱与第二存放箱，所述第一存放箱内存放有若干层叠放置的第一堆砌模块，所述第一堆砌模块均包括两个第二预制块，所述第二存放箱内存放有若干层叠放置的第二堆砌模块，所述第二堆砌模块包括一个第二预制块以及分别堆放在所述第二预制块两侧的两个第一预制块；所述第一存放箱与第二存放箱底部的两侧壁上均开设有出料口，所述第一存放箱与第二存放箱的外侧均设置有用于将第一存放箱或第二存放箱最下层的第一堆砌模块或第二堆砌模块推送到第一限位组件之间的第一推送组件，以及用于支撑第一存放箱或第二存放箱倒数第二层第一堆砌模块或第二堆砌模块的支撑放置组件。进一步，所述第一限位组件包括开设在所述车厢内沿竖直方向的第一滑槽，所述
第一滑槽内滑动设置有第一滑块，所述第一滑块与第一滑槽的底部通过第一弹簧连接，所述第一滑块外侧上端均设置有导向斜面。进一步，所述第一推送组件包括安装在所述车厢侧壁上的第一电动伸缩杆以及固接在所述第一电动伸缩杆伸缩端的推块。进一步，所述支撑机构包括分别安装在所述第一存放箱或第二存放箱两端的升降模块，两端的升降模块之间连接有横梁，所述横梁上固接有若干支撑板，所述第一预制块与第二预制块的底部均开设有与所述支撑板配合的夹取槽；所述升降模块包括竖直安装的第一螺杆、导柱，所述第一螺杆上螺纹连接有升降块，所述升降块沿所述导柱滑动，所述升降块的侧壁上安装有轴线方向与所述移动台车运动方向垂直的第二螺杆，所述横梁的两端分别与两侧的第二螺杆螺纹连接；所述第一螺杆与第二螺杆分别与一个驱动电机的动力输出轴连接。进一步，所述支撑机构包括第一弧形支撑板、弧形支撑架、t形滑槽、第二弧形支撑板、第三弧形支撑板、第一滑板、滑动支撑板、第二导向轮、第二电动伸缩杆、齿条、第一电机、第一齿轮；所述第一弧形支撑架安装在所述移动台车的后侧，所述弧形支撑架滑动设置在所述移动台车上，所述移动台车上开设有沿所述移动台车运动方向设置的t形滑槽，所述弧形支撑架包括平行设置的第二弧形支撑板、第三弧形支撑板，所述第二弧形支撑板与第三弧形支撑板之间通过第一滑板连接，所述第一滑板沿所述t形滑槽滑动；所述第二弧形支撑板与第三弧形支撑板之间滑动设置有若干滑动支撑板，若干滑动支撑板沿所述第二弧形支撑板与第三弧形支撑板弧形截面的圆心等角度设置，所述滑动支撑板上均安装有若干第二导向轮，所述第三弧形支撑板的侧壁上安装有用于驱动所述滑动支撑板滑动的若干第二电动伸缩杆；所述第一滑板的侧壁上安装有齿条，所述移动台车上安装有第一电机，所述第一电机的动力输出端安装有第一齿轮，所述第一齿轮与所述齿条啮合传动。进一步，所述夹取堆放机构包括安装在所述车厢内且位于所述第一限位组件上方的安装轴，所述安装轴的轴线与所述第二弧形支撑板与第三弧形支撑板弧形截面的圆心的连线重合；所述安装轴上安装有若干组分别用于夹取第一堆砌模块与第二堆砌模块的夹取组件。进一步，所述夹取放置组件包括通过轴承转动安装在所述安装轴上的套筒，以及固定安装在所述安装轴上的第二电机，所述套筒的一端固接有第二齿轮，所述第二电机的动力输出轴上固接有第三齿轮，所述第二齿轮与所述第三齿轮啮合传动；所述套筒的侧壁上还安装有第三电动伸缩杆，所述第三电动伸缩杆的伸缩端固接有夹手，所述第一预制块与第二预制块上均开设有与所述夹手配合进行夹持的夹持孔。由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点：1、本技术通过夹取堆放机构夹取车厢内的预制块衬砌，并将预制块衬砌堆放到待安装的明挖隧道弧顶进行堆砌，安装过程中通过支撑机构进行支撑，实现明挖隧道弧顶的快速拼装，降低施工难度和施工成本。2、本技术中设置横截面均为曲边梯形且长度不同第一预制块与第二预制块进行
隧道的拼装，第一预制块与第二预制块在重力的作用下自动压紧，隧道结构稳定，装配难度低。3、本技术中堆砌过程中先通过夹取堆放机构将第一堆砌模块堆放到矩形预制块上，再通过夹取堆放机构将第二堆砌模块堆放到第一堆砌模块上，第二堆砌模块堆放完成后，夹取堆放机构松开第一堆砌模块，启动第二电动伸缩杆推动滑动支撑板向车厢一侧滑动，使滑动支撑板的一端放置到车厢后侧的第一弧形支撑板上，实现对第一堆砌模块进行支撑；再驱动夹取堆放机构夹取下一组第一堆砌模块，依次循环完成衬砌的拼装，安装效率高，稳定性高。本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
4.本发明的附图说明如下。图1为本发明预制块衬砌安装完成后的结构示意图。图2为本发明移动台车的结构示意图。图3为本发明移动台车装配时的结构示意图。图4为本发明的结构俯视图。图5为本发明图4中d-d处的剖视图。图6为本发明支撑机构的结构示意图。图7为本发明图3中a处的局部放大图。图8为本发明图5中b处的局部放大图。图9为本发明图5中c处的局部放大图。图10为本发明第二预制块的结构示意图。图中：1-移动台车；2-牵引车头；3-车厢；4-矩形预制块；5-第一预制块；6-第二预制块；7-第一导向轮；8-第一存放箱；9-第二存放箱；10-出料口；11-第一滑槽；12-第一滑块；13-第一弹簧；14-导向斜面；15-第一电动伸缩杆；16-推块；17-横梁；18-支撑板；19-夹取槽；20-第一螺杆；21-导柱；22-升降块；23-第二螺杆；24-第一弧形支撑板；25-弧形支撑架；26
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t形滑槽；27-第二弧形支撑板；28-第三弧形支撑板；29-第一滑板；30-滑动支撑板；31-第二导向轮；32-第二电动伸缩杆；33-齿条；34-第一电机；35-第一齿轮；36-安装轴；37-套筒；38-第二电机；39-第二齿轮；40-第三齿轮；41-第三电动伸缩杆；42-夹手；43-夹持孔。
具体实施方式
5.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。如图1-10所示的一种用于明挖隧道预制块衬砌的安装装置，其特征在于，包括移动台车1，所述移动台车1包括牵引车头2以及上端开口的车厢3；所述车厢3内安装有用于存放预制块衬砌的存放机构，所述存放机构上方设置有用于夹取预制块衬砌并进行堆砌的夹取堆放机构，所述车厢3上设置有用于支撑堆砌完成的预制块衬砌的支撑机构；所述预制块衬砌包括长度为l的第一预制块5与长度为2l的第二预制块6，所述第一预制块5与第二预制块6长度方向的横截面均为曲边梯形。在本发明实例中，先将矩形预制块4堆放到待安装的明挖隧道两侧，将第一预制块5于第二预制块6按要求放入存放机构中，启动移动台车1行驶到两侧的矩形预制块4之间进行明挖隧道弧顶的安装；安装过程中夹取堆放机构夹取车厢3内的第一预制块5与第二预制块6进行明挖隧道弧顶的堆砌，堆砌过程中通过支撑机构对第一预制块5或第二预制块6进行支撑，实现了明挖隧道弧顶的快速拼装，降低了施工难度和施工成本；同时本技术设置横截面均为曲边梯形且长度不同第一预制块5与第二预制块6进行隧道的拼装，第一预制块5与第二预制块6在重力的作用下自动压紧，隧道衬砌结构稳定，装配难度低。作为本发明的一种实施例，所述存放机构包括第一导向轮7、第一存放箱8、第二存放箱9、出料口10；所述车厢3的底部安装有若干第一导向轮7，所述车厢3沿移动台车1运动方向中轴线的两侧均设置有用于对预制块衬砌进行限位的第一限位组件；所述第一限位组件外侧的车厢3内分别安装有上、下端均开口的第一存放箱8与第二存放箱9，所述第一存放箱8内存放有若干层叠放置的第一堆砌模块，所述第一堆砌模块均包括两个第二预制块6，所述第二存放箱9内存放有若干层叠放置的第二堆砌模块，所述第二堆砌模块包括一个第二预制块6以及分别堆放在所述第二预制块6两侧的两个第一预制块5；所述第一存放箱8与第二存放箱9底部的两侧壁上均开设有出料口10，所述第一存放箱8与第二存放箱9的外侧均设置有用于将第一存放箱8或第二存放箱9最下层的第一堆砌模块或第二堆砌模块推送到第一限位组件之间的第一推送组件，以及用于支撑第一存放箱8或第二存放箱9倒数第二层第一堆砌模块或第二堆砌模块的支撑放置组件。在本发明实例中，第一存放箱8外侧的第一推送组件先将第一堆砌模块推送到两侧的第一限位组件中间，夹取堆放机构夹取第一堆砌模块并将其堆放到矩形预制块4上，再驱动第二存放箱9外侧的第一推送组件将第二堆砌模块推送到两侧的第一限位组件中间，夹取堆放机构夹取第一堆砌模块并将其堆放到先前堆放的第一堆砌模块上；在第一推送组件推送时，先通过支撑放置组件对第一存放箱8或第二存放箱9倒数第二层第一堆砌模块或第二堆砌模块进行支撑，便于第一推送组件将最底端的第一堆砌模块或第二堆砌模块推
出，当第一推送组件推送完成并复位后，支撑放置组件将倒数第二层第一堆砌模块或第二堆砌模块下放到第一存放箱8或第二存放箱9的最底部。作为本发明的一种实施例，所述第一限位组件包括开设在所述车厢3内沿竖直方向的第一滑槽11，所述第一滑槽11内滑动设置有第一滑块12，所述第一滑块12与第一滑槽11的底部通过第一弹簧13连接，所述第一滑块12外侧上端均设置有导向斜面14。在本发明实例中，第一堆砌模块或第二堆砌模块推送过程中均先与同侧第一滑块12的导向斜面14接触，驱动同侧的第一滑块12下行，当第一堆砌模块或第二堆砌模块与另一侧的第一滑块12的内侧接触时，同侧的第一滑块12在第一弹簧13的作用下实现复位，实现对第一堆砌模块或第二堆砌模块的限位。作为本发明的一种实施例，所述第一推送组件包括安装在所述车厢3侧壁上的第一电动伸缩杆15以及固接在所述第一电动伸缩杆15伸缩端的推块16。在本发明实例中，通过第一电动伸缩杆15驱动推块16运动，推块16将两侧的第一堆砌模块或第二堆砌模块推送到两侧的第一限位组件中间。作为本发明的一种实施例，所述支撑放置组件包括分别安装在所述第一存放箱8或第二存放箱9两端的升降模块，两端的升降模块之间连接有横梁17，所述横梁17上固接有若干支撑板18，所述第一预制块5与第二预制块6的底部均开设有与所述支撑板18配合的夹取槽19；所述升降模块包括竖直安装的第一螺杆20、导柱21，所述第一螺杆20上螺纹连接有升降块22，所述升降块22沿所述导柱21滑动，所述升降块22的侧壁上安装有轴线方向与所述移动台车1运动方向垂直的第二螺杆23，所述横梁17的两端分别与两侧的第二螺杆23螺纹连接；所述第一螺杆20与第二螺杆23分别与一个驱动电机的动力输出轴连接。在本发明实例中，在第一推送组件进行推送时，驱动电机（图中未示出）驱动第二螺杆23运动使支撑板18插入第一预制块5或第二预制块6的底部的夹取槽19中，对第一存放箱8或第二存放箱9底部倒数第二层的第一预制块5或第二预制块6进行支撑，当第一推送组件将第一存放箱8或第二存放箱9最底部的第一预制块5或第二预制块6推送到第一限位组件中间并复位后，驱动电机（图中未示出）驱动第一螺杆20运动使第一存放箱8或第二存放箱9底部倒数第二层的第一预制块5或第二预制块6下落到第一存放箱8或第二存放箱9的底部。作为本发明的一种实施例，所述支撑机构包括第一弧形支撑板24、弧形支撑架25、t形滑槽26、第二弧形支撑板27、第三弧形支撑板28、第一滑板29、滑动支撑板30、第二导向轮31、第二电动伸缩杆32、齿条33、第一电机34、第一齿轮35；所述第一弧形支撑架24安装在所述移动台车1的后侧，所述弧形支撑架25滑动设置在所述移动台车1上，所述移动台车1上开设有沿所述移动台车1运动方向设置的t形滑槽26，所述弧形支撑架25包括平行设置的第二弧形支撑板27、第三弧形支撑板28，所述第二弧形支撑板27与第三弧形支撑板28之间通过第一滑板29连接，所述第一滑板29沿所述t形滑槽26滑动；所述第二弧形支撑板27与第三弧形支撑板28之间滑动设置有若干滑动支撑板30，若干滑动支撑板30沿所述第二弧形支撑板27与第三弧形支撑板28弧形截面的圆心等角度
设置，所述滑动支撑板30上均安装有若干第二导向轮31，所述第三弧形支撑板28的侧壁上安装有用于驱动所述滑动支撑板30滑动的若干第二电动伸缩杆32；所述第一滑板29的侧壁上安装有齿条33，所述移动台车1上安装有第一电机34，所述第一电机34的动力输出端安装有第一齿轮35，所述第一齿轮35与所述齿条33啮合传动。在本发明实例中，当移动台车1行驶到两侧的矩形预制块4之间后，启动第一电机34，驱动支撑架25沿t形滑槽26向牵引车头2一侧运动，堆砌过程中先通过夹取堆放机构将第一堆砌模块堆放到矩形预制块4上，再通过夹取堆放机构将第二堆砌模块堆放到第一堆砌模块上，第二堆砌模块堆放完成后，夹取堆放机构松开第一堆砌模块，启动第二电动伸缩杆32推动滑动支撑板30向车厢一侧滑动，使滑动支撑板30的一端放置到车厢后侧的第一弧形支撑板24上，实现对第一堆砌模块进行支撑；再驱动夹取堆放机构夹取下一组第一堆砌模块，依次循环完成衬砌的拼装。作为本发明的一种实施例，所述夹取堆放机构包括安装在所述车厢3内且位于所述第一限位组件上方的安装轴36，所述安装轴36的轴线与所述第二弧形支撑板27与第三弧形支撑板28弧形截面的圆心的连线重合；所述安装轴36上安装有若干组分别用于夹取第一堆砌模块与第二堆砌模块的夹取组件。在本发明实例中，所述夹取组件的数量为五组，通过第一、三、五组夹取组件对第二堆砌模块进行夹取并安装，通过第二、四组夹取组件对第一堆砌模块进行夹取并安装；安装过程第二、四组夹取组件先将第一堆砌模块堆放到矩形预制块4上，第一、三、五组夹取组件再将第二堆砌模块堆放到第一堆砌模块上，当第二堆砌模块堆放完成后，第二、四组夹取组件松开第一堆砌模块，再进行下一组第一堆砌模块的夹取及安装。作为本发明的一种实施例，所述夹取放置组件包括通过轴承转动安装在所述安装轴36上的套筒37，以及固定安装在所述安装轴36上的第二电机38，所述套筒37的一端固接有第二齿轮39，所述第二电机38的动力输出轴上固接有第三齿轮40，所述第二齿轮39与所述第三齿轮40啮合传动；所述套筒37的侧壁上还安装有第三电动伸缩杆41，所述第三电动伸缩杆41的伸缩端固接有夹手42，所述第一预制块5与第二预制块6上均开设有与所述夹手42配合进行夹持的夹持孔43。在本发明实例中，夹取时，第二电机38驱动套筒37转动，使第三电动伸缩杆41竖直向下，启动第三电动伸缩杆41伸出，第三电动伸缩杆41伸缩端的夹手42插入第一预制块5或第二预制块6的夹持孔43中并进行夹持，夹持完成后，第三电动伸缩杆41缩回，第二电机38驱动套筒37转动，使第三电动伸缩杆41及其夹持的预制块转动的所需放置的位置，驱动第三电动伸缩杆41伸出完成预制块的放置。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。