一种隧道仰拱填充自动找平装置及方法与流程

本发明涉及隧道仰拱填充，尤其提供了一种隧道仰拱填充自动找平装置及方法。

背景技术：

1、在一些铁路隧道施工过程中，设计轨面至仰拱填充面高度较低，一般在50cm左右,仰拱填充采用专用混凝土，仰拱衬砌与仰拱填充分开浇筑，填充面一次浇筑至设计标高，为便于运营期间排水，道床板与梯形排水沟之间设置2％横坡。隧道中心预埋内径钢筋混凝土管用于排水，填充面中心及两侧为梯型水槽。

2、仰拱填充浇筑及收面时，由于仰拱栈桥与填充面之间空间较小，人员找平及收面不便，劳动强度较大，施工效果较差；且栈桥上部常有重载车辆同行，人员在栈桥下施工存在安全风险。目前，技术人员开发了两种工作方法：一种是依托仰拱栈桥为基础研发找平装置，找平装置标高受栈桥行车影响大，填充面标高不易控制；另一种是单独设置两根纵向主梁，带动找平装置进行刮平，主梁截面较大，移动不便，且加工成本较高。

技术实现思路

1、为此，本发明提供了一种隧道仰拱填充自动找平装置及方法，以适用于仰拱栈桥与填充面之间空间较小的工作场合，达到提高的施工精度，降低人员劳动强度和施工安全风险的目的。

2、为达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种隧道仰拱填充自动找平装置，包括纵向布料小车和刮平器；所述纵向布料小车设置在仰拱栈桥上并能够纵向往复移动，所述刮平器沿着横向设置在纵向布料小车下方，中心梯形排水槽模板对所述刮平器靠近仰拱栈桥的一端滑动支撑、外侧梯形排水槽模板对所述刮平器的远离仰拱栈桥的一端滑动支撑，所述纵向布料小车与刮平器驱动连接，通过所述纵向布料小车带动刮平器纵向往复移动而对隧道仰拱浇筑的混凝土找平。

3、可选地，所述纵向布料小车设置有竖向升降机构，所述竖向升降机构活动端朝下伸出并与刮平器可拆卸的驱动连接，通过竖向升降机构调节刮平器高度，带动刮平器降低至中心梯形排水槽模板与外侧梯形排水槽模板上，或，带动刮平器升高而离开中心梯形排水槽模板与外侧梯形排水槽模板，通过可拆卸连接，以便于找平过程中断开硬链接，避免仰拱栈桥载荷影响。

4、可选地，所述纵向布料小车与刮平器之间设置有竖向套管机构，所述竖向套管机构包括滑动配合的第一竖向套管和第二竖向套管，所述纵向布料小车与第一竖向套管连接，所述刮平器与第二竖向套管连接。

5、可选地，所述竖向套管机构还包括弹性件，所述弹性件设置在第一竖向套管和第二竖向套管之间，通过弹性件向刮平器施加向下的弹性压力，驱动刮平器弹性压紧在中心梯形排水槽模板与外侧梯形排水槽模板上，弹性支撑，能够避免刮平器在找平过程中与排水槽模板结合不紧，并避免刚性压紧造成滑动不畅。

6、可选地，所述刮平器包括刮平横梁、刮平板和振动器，所述竖向升降机构与刮平横梁连接，所述刮平板连接在刮平横梁底部，所述振动器安装在刮平横梁上并且动力端与刮平板驱动连接，在刮平中进行表面振动，提高刮平效率和质量效果。

7、可选地，所述仰拱栈桥沿着纵向设置有独立纵向往复移动的第一纵向布料小车和第二纵向布料小车，所述第一纵向布料小车连接所述刮平器，所述第二纵向布料小车连接有振捣机构，进行插入振捣。

8、可选地，所述振捣机构包括振捣支撑臂、振捣器和振捣棒，所述振捣支撑臂连接在第二纵向布料小车上并能够升降调节，振捣支撑臂沿横向布置并且在降低后分别与外中心梯形排水槽模板和外侧梯形排水槽模板滑动配合，所述振捣器包括多个并沿着横向阵列设置在振捣支撑臂上，所述振捣棒向下伸出并与振捣器驱动连接，通过另一纵向布料小车提高振捣效率，降低劳动强度。

9、为达到上述目的，第二方面，本发明提供了一种隧道仰拱填充自动找平方法，使用所述的隧道仰拱填充自动找平装置找平作业，步骤包括：

10、s100.在隧道仰拱基础上沿纵向固定布设中心梯形排水槽模板、外侧梯形排水槽模板，所述中心梯形排水槽模板、外侧梯形排水槽模板高出设计填充面设置；

11、s200.进行隧道仰拱填充的混凝土浇筑，边浇筑边通过振捣棒进行振捣；

12、s300.与所述纵向布料小车连接的竖向升降机构降低刮平器至中心梯形排水槽模板、外侧梯形排水槽模板上，拆除竖向升降机构与刮平器之间的驱动连接；

13、s400.纵向布料小车带动刮平器纵向移动而对浇筑的混凝土刮平，所述刮平器两端滑动支撑在中心梯形排水槽模板、外侧梯形排水槽模板上而保持状态稳定。

14、可选地，包括步骤：s500.在混凝土浇筑过程中，通过第二纵向布料小车驱动振捣支撑臂步进式纵向移动；s510.在移动过程中，振捣支撑臂升高而带动各振捣棒离开混凝土；s520.在停止过程中，振捣支撑臂降低而带动各振捣棒插入混凝土进行振捣。

15、s800.所述第一纵向布料小车由仰拱栈桥横向两侧对称外伸，在第一纵向布料小车两侧对称布置两个所述刮平器；

16、s900.所述第二纵向布料小车由仰拱栈桥横向两侧对称外伸，在第二纵向布料小车两侧对称布置两个所述振捣机构；

17、s1000.向仰拱栈桥两侧对称浇筑混凝土；

18、s1100.通过第二纵向布料小车同时带动两侧的所述振捣机构同时进行混凝土的插入振捣作业；

19、s1200.通过第一纵向布料小车同时带动两侧的所述刮平器同时进行混凝土的刮平作业。

20、第一方面，依托仰拱栈桥、仰拱填充外侧梯形排水槽模板和中心梯形排水槽模板，研发仰拱填充面自动找平装置。仰拱栈桥的纵向布料小车为找平作业提供纵向走行动力，排水槽模板为找平装置提供滑道和标高控制基准面，实现对填充面标高、横纵向坡度的自动化精准控制，减少了人工找平和收面作业量，提高了施工质量。

21、第二方面，所提供的仰拱填充找平装置充分利用仰拱栈桥和自动布料小车作为走行系统，只需竖向升降机构、刮平器和具有伸缩功能的套管机构即可实现功能，操作简单方便，装置生产成本低，整个系统主要靠遥控操作，减少了作业人员数量，大幅降低了人员劳动强度和施工安全风险。

22、第三方面，作为走行滑道的中心梯形排水槽模板和外侧梯形排水槽模板严格按照设计标高定位，刮平器依据图纸设置横坡，很好的保证了填充面的标高、横坡和纵坡。采用可伸缩的竖向连接套将刮平系统和自动布料小车进行连接，解除了刮平系统和仰拱栈桥的竖向连接，在仰拱栈桥上方车辆通行时，可保证找平系统的标高不受影响。

技术特征：

1.一种隧道仰拱填充自动找平装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的隧道仰拱填充自动找平装置，其特征在于：所述纵向布料小车(2)设置有竖向升降机构(3)，所述竖向升降机构(3)的活动端朝下伸出并与刮平器(5)通过可拆卸的销轴/螺栓(31)连接，通过竖向升降机构(3)调节刮平器(5)高度，带动所述刮平器(5)降低至中心梯形排水槽模板(61)与外侧梯形排水槽模板(62)上，或带动刮平器(5)升高而离开中心梯形排水槽模板(61)与外侧梯形排水槽模板(62)。

3.根据权利要求1或2所述的隧道仰拱填充自动找平装置，其特征在于：所述纵向布料小车(2)与刮平器(5)之间设置有竖向套管机构(4)，所述竖向套管机构(4)包括滑动配合的第一竖向套管(41)和第二竖向套管(42)，所述纵向布料小车(2)与第一竖向套管(41)连接，所述刮平器(5)与第二竖向套管(42)连接。

4.根据权利要求3所述的隧道仰拱填充自动找平装置，其特征在于：所述竖向套管机构(4)还包括弹性件(43)，所述弹性件(43)设置在第一竖向套管(41)和第二竖向套管(42)之间，通过弹性件(43)向刮平器(5)施加向下的弹性压力，驱动刮平器(5)弹性压紧在中心梯形排水槽模板(61)与外侧梯形排水槽模板(62)上。

5.根据权利要求1或2所述的隧道仰拱填充自动找平装置，其特征在于：所述刮平器(5)包括刮平横梁(51)、刮平板(52)和振动器(53)，所述竖向升降机构(3)与刮平横梁(51)连接，所述刮平板(52)连接在刮平横梁(51)底部，所述振动器(53)安装在刮平横梁(51)上并且振动输出端与刮平板(52)驱动连接。

6.根据权利要求1所述的隧道仰拱填充自动找平装置，其特征在于：所述仰拱栈桥(1)沿着纵向设置有独立纵向往复移动的第一纵向布料小车(21)和第二纵向布料小车(22)，所述第一纵向布料小车(21)连接所述刮平器(5)，所述第二纵向布料小车(22)连接有振捣机构。

7.根据权利要求6所述的隧道仰拱填充自动找平装置，其特征在于：所述振捣机构包括振捣支撑臂(71)、振捣器(72)和振捣棒，所述振捣支撑臂(71)连接在第二纵向布料小车(22)上并能够升降调节，振捣支撑臂(71)沿横向布置并且在降低后分别与外中心梯形排水槽模板(61)和外侧梯形排水槽模板(62)滑动配合，所述振捣器(72)包括多个并沿着横向阵列设置在振捣支撑臂(71)上，所述振捣棒向下伸出并与振捣器(72)驱动连接。

8.一种隧道仰拱填充自动找平方法，其特征在于，使用权利要求1至7任一项所述的隧道仰拱填充自动找平装置进行找平作业，步骤包括：

9.根据权利要求8所述的隧道仰拱填充自动找平方法，其特征在于，包括步骤：

10.根据权利要求8或9所述的隧道仰拱填充自动找平方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种隧道仰拱填充自动找平装置及方法，包括纵向布料小车和刮平器，所述纵向布料小车设置在仰拱栈桥上并能够纵向往复移动，所述刮平器沿着横向设置在纵向布料小车下方，中心梯形排水槽模板对所述刮平器靠近仰拱栈桥的一端滑动支撑、外侧梯形排水槽模板对所述刮平器的远离仰拱栈桥的一端滑动支撑，所述纵向布料小车与刮平器驱动连接，通过所述纵向布料小车带动刮平器纵向往复移动而对隧道仰拱浇筑的混凝土找平。所提供的装置和方法适用于仰拱栈桥与填充面之间空间较小的工作场合，能够达到较高的施工精度，操作简便、施工速度快，大幅降低了人员劳动强度和施工安全风险。

技术研发人员：李杨,刘利,朱瑞扩,杨明,贺常松,钱政权,冯飞,钱进,毕伟,李凯,王国强
受保护的技术使用者：中铁十八局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10