一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法技术

本发明专利技术提供一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法，所述的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备包括控制模块、底座、抓紧机构、升降机构和手持式控制终端，所述的升降机构设置在底座上，升降机构上设置有激光测距模块，升降机构上部设置有支撑杆；所述的抓紧机构设置在底座下端，所述的控制模块的主控器与升降机构的千斤顶、抓紧机构的液压缸和手持式控制终端的从控制器电连接。本发明专利技术结构简单、设计合理且成本低，便于钢架拱顶单元的安装，减少人工劳动强度，提高施工效率，降低安全风险，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法
本专利技术属于隧道初期支护钢架安装
，尤其涉及一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法。
技术介绍
目前国内隧道施工过程中，隧道初期支护钢架安装主要采用人工借助开挖台架的方式，以双向四车道公路隧道台阶法为例，上台阶常见有3个钢架单元，钢架单元借助装载机运送到开挖台架上，左右侧钢架单元工人通过滑动旋转就位较为快速，钢架拱顶单元临时放置在开挖台架上也较容易，但钢架拱顶单元和钢架两侧单元连接较为费劲，存在做业人数多，需要4-5人才能完成，工人劳动强度较大，施工效率低、安全风险大的问题。为了减少工人劳累，加快施工进度，钢架安装辅助设备开发日益受到重视。目前常见的支护钢架安装辅助设备有立拱台车和拱架安装车，但是，立拱台车是在现有开挖台架上增加升降、平移、顶升系统；拱架安装车是利用机械臂抓举钢架，利用机械臂工作台投送工人到拱顶完成钢架连接，此都存在成本高、进度慢的问题，且仍处于试验推广阶段，未能普遍使用。
技术实现思路
为了克服现有工人劳动强度较大，施工效率低、安全风险大、成本高且进度慢的问题，本专利技术提供一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法，其结构简单、设计合理且成本低，便于钢架拱顶单元的安装，减少人工劳动强度，提高施工效率，降低安全风险，实用性强。本专利技术的目的之一在于：本专利技术中所采用的千斤顶升降推动升降杆升降，从而将钢架单元顶升，便于工作人员将钢架单元连接，相比传统人工安装减少2-3人，省力省时。本专利技术的目的之二在于：本专利技术中所采用的机械爪由液压缸控制开合，使得机械爪能快速稳定的抓在开挖台架上，从而便于工作人员省时省力安装钢架单元。本专利技术的目的之三在于：本专利技术中所采用的激光测距模块能检测钢架单元上升的高度，便于工作人员实时掌握，以使钢架单元升至预定安装高度。本专利技术的目的之四在于：本专利技术中所采用的手持式控制终端进行远程操作支撑杆的升降而实现钢架单元的升降，一方面工作人员不用值守在设备上，减少人力投入，另一方面有利于工作人员远距离微调，快速对准钢架连接钢板上的螺丝孔，以快速安装钢架单元。本专利技术采用的技术方案为：一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，包括控制模块、底座、抓紧机构、升降机构和手持式控制终端，所述的升降机构设置在底座上，升降机构上设置有激光测距模块，升降机构上部设置有支撑杆；所述的抓紧机构设置在底座下端，所述的控制模块的主控器与升降机构的千斤顶、抓紧机构的液压缸和手持式控制终端的从控制器连接。所述升降机构包括千斤顶和升降杆，所述的千斤顶安装在底座上，升降杆安装在千斤顶顶端，所述升降杆外套设有防护套，所述升降杆上部设置有供搭载钢架的支撑杆，所述支撑杆横向伸出防护套并向外延伸，所述的支撑杆的伸出端上设有挡板；激光测距模块位于支撑杆的下方。所述抓紧机构包括设置在底座的十字形支架和四个设置在十字形支架端部的机械爪，所述机械爪包括连接板、设置在连接板两端的第一机械爪与第二机械爪和驱动所述第一机械爪与所述第二机械爪开合的液压缸，所述连接板的顶部通过连接杆与十字形支架的端部固定连接。所述控制模块至少包括主控器以及与主控器相接的第一无线通信模块和第一液晶触摸屏，所述控制模块通过第一无线通信模块与手持式控制终端进行数据通信，所述主控器的输入端与激光测距模块的输出端相接。所述手持式控制终端包括从控制器以及与从控制器相接的第二无线通信模块和第二液晶触摸屏。所述主控器的输出端与液压缸之间设置有第一电磁阀；主控器的输出端与千斤顶之间设置有第二电磁阀。所述防护套的顶部设置有顶板。所述第一无线通信模块和第二无线通信模块均为蓝牙、WIFI或者Zigbee无线通信模块。所述从控制器和主控器均为MSP430F149单片机。一种隧道初期支护钢架安装辅助设备的施工方法，具体步骤为：钢架包括依次连接的第一钢架单元、第二钢架单元和第三钢架单元，首先将第一钢架单元和所述第三钢架单元临时固定，第二钢架单元临时放置于第一钢架单元和第三钢架单元之间，将该辅助装置放置在开挖台架的钢筋网工作平台上；通过第二无线通信模块作用于主控器控制第一电磁阀打开，液压缸进油，液压缸收缩带动机械爪闭合，完成该辅助设备的安装，且使第二钢架单元的长度中心安装在支撑杆上；通过所述手持式遥控器中第二液晶触摸屏操作升命令，从控制器通过第二无线通信模块和第一无线通信模块发送升命令至主控器，主控器控制第二电磁阀打开，千斤顶伸长带动升降杆上升，从而使安装在支撑杆上的第三钢架单元上升，在第三钢架单元上升的过程中，激光测距模块对第三钢架单元的上升距离进行检测，并将检测到的上升距离发送至主控器，主控器通过第一无线通信模块和第二无线通信模块发送至从控制器，当从控制器接收到的上升距离满足安装距离设定值时，通过所述手持式遥控器中第二液晶触摸屏操作停止命令，从控制器通过第二无线通信模块和第一无线通信模块发送停止命令至主控器，主控器控制第二电磁阀断开，千斤顶和升降杆停止上升；工作人员将第二钢架单元的一端滑移和转动，使所述第二钢架单元的一端与所述第一钢架单元靠近拱顶的一端连接孔重合并安装，之后，通过所述手持式遥控器中第二液晶触摸屏操作继续升命令，从控制器通过第二无线通信模块和第一无线通信模块发送继续升命令至主控器，主控器控制第二电磁阀打开，千斤顶伸长带动升降杆继续上升直至达到下一个上升距离设定值时，工作人员将第二钢架单元的另一端滑移和转动，使所述第二钢架单元的另一端与所述第三钢架单元靠近拱顶的一端连接孔重合并连接，完成隧道的钢架安装。本专利技术的有益效果为：1、所采用的千斤顶升降推动升降杆升降，从而将钢架单元顶升，便于工作人员将钢架单元连接，相比传统人工安装减少2-3人，省力省时。2、所采用的机械爪由液压缸控制开合，使得机械爪能快速稳定的抓在开挖台架上，从而便于工作人员省时省力安装钢架单元。3、所采用的激光测距模块能检测钢架单元上升的高度，便于工作人员实时掌握，以使钢架单元升至预定安装高度。4、所采用的手持式控制终端进行远程操作支撑杆的升降而实现钢架单元的升降，一方面工作人员不用值守在设备上，减少人力投入，另一方面有利于工作人员远距离微调，快速对准钢架连接钢板上的螺丝孔，以快速安装钢架单元。附图说明图1为本专利技术的机构示意图。图2为本专利技术(除去防护套和顶板)的结构示意图。图3为本专利技术的电路原理框图。图4为本专利技术隧道支护的结构示意图。图中，附图标记为：1、底座；1-1、把手；2、从控制器；3、机械爪；4、连接板；5、连接杆；6、十字形支架；7、千斤顶；8、升降杆；9、支撑杆；10、激光测距模块；11、挡板；12、防护套；13、液压缸；14、主控器；15、顶板；16、第一电磁阀；17、第二电磁阀；18、第一无线通信模块；19、第二无线通信模块；20、第一液晶触摸屏；22、第二液晶触摸屏；22-1、第一钢架单元；22-2、第三钢架单元；22-3、第二钢架单元；22、隧道。具体实施方式为了克服现有工人劳动强度较大，施工效率低、安全风险大、成本高且进度慢的问题，本专利技术提供如图1-4所示的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法，其结构简单、设计合理且成本低，便于钢架拱顶单元的安装，减少人工劳动强度，提高施工效率，降低安全风险，实用性强。本专利技术的目的之一在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，其特征在于：包括控制模块、底座(1)、抓紧机构、升降机构和手持式控制终端，所述的升降机构设置在底座(1)上，升降机构上设置有激光测距模块(10)，升降机构上部设置有支撑杆(9)；所述的抓紧机构设置在底座(1)下端，所述的控制模块的主控器(14)与升降机构的千斤顶(7)、抓紧机构的液压缸(13)和手持式控制终端的从控制器(2)连接。

【技术特征摘要】
1.一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，其特征在于：包括控制模块、底座(1)、抓紧机构、升降机构和手持式控制终端，所述的升降机构设置在底座(1)上，升降机构上设置有激光测距模块(10)，升降机构上部设置有支撑杆(9)；所述的抓紧机构设置在底座(1)下端，所述的控制模块的主控器(14)与升降机构的千斤顶(7)、抓紧机构的液压缸(13)和手持式控制终端的从控制器(2)连接。2.根据权利要求1所述的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，其特征在于：所述升降机构包括千斤顶(7)和升降杆(8)，所述的千斤顶(7)安装在底座(1)上，升降杆(8)安装在千斤顶(7)顶端，所述升降杆(8)外套设有防护套(12)，所述升降杆(8)上部设置有供搭载钢架的支撑杆(9)，所述支撑杆(9)横向伸出防护套(12)并向外延伸，所述的支撑杆(9)的伸出端上设有挡板(11)；激光测距模块(10)位于支撑杆(9)的下方。3.根据权利要求1所述的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，其特征在于：所述抓紧机构包括设置在底座(1)的十字形支架(6)和四个设置在十字形支架(6)端部的机械爪(3)，所述机械爪(3)包括连接板(4)、设置在连接板(4)两端的第一机械爪与第二机械爪和驱动所述第一机械爪与所述第二机械爪开合的液压缸(13)，所述连接板(4)的顶部通过连接杆(5)与十字形支架(6)的端部固定连接。4.根据权利要求1所述的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，其特征在于：所述控制模块至少包括主控器(14)以及与主控器(14)相接的第一无线通信模块(18)和第一液晶触摸屏(20)，所述控制模块通过第一无线通信模块(18)与手持式控制终端进行数据通信，所述主控器(14)的输入端与激光测距模块(10)的输出端相接。5.根据权利要求1所述的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，其特征在于：所述手持式控制终端包括从控制器(2)以及与从控制器(2)相接的第二无线通信模块(19)和第二液晶触摸屏(21)。6.根据权利要求1所述的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，其特征在于：所述主控器(14)的输出端与液压缸(13)之间设置有第一电磁阀(16)；主控器(14)的输出端与千斤顶(7)之间设置有第二电磁阀(17)。7.根据权利要求2所述的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，其特征在于：所述防护套(12)的顶部设置有顶板(15)。8.根据权利要求4所述的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，其特征在于：所述第一无线通信模块(18)和第二无线通信模块(19)均为蓝牙、WIFI或者Zigbee无线通信模块。...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦卫宁，潘建勤，刘进学，王亚琼，延雷，余军，江朝文，
申请(专利权)人：焦卫宁，
类型：发明
国别省市：陕西,61