【技术实现步骤摘要】
一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法
[0001]本专利技术涉及隧道施工
，具体地说，涉及一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法。
技术介绍
[0002]管片拼装机是盾构设备里重要的组成部分之一，在施工过程中，伴随着盾构掘进机的开挖、排渣，不断地向前推进，后方的管片拼装机将预先准备的衬砌管片拼装于开挖的隧道内壁，所以管片拼装机识别、夹取和拼装管片的速度直接影响了整个隧道施工的质量和速度。
[0003]目前国内外的管片拼装机大多数都是只能实现单个管片的夹取与拼装，拼装速度缓慢，而且控制系统多采用单一控制系统，智能化程度不高，所以在拼装效率和智能拼装方面上还有待进一步的提高。
[0004]在专利申请号为“202011070434.0”、专利名称为“一种超大断面异形管片拼装机”中公开了一种适用于异形隧道的超大断面管片拼装结构，能够满足同时对多管片的高效拼装，但是由于结构的特殊性，仅能应用于异形隧道，而目前我国的大部分盾构施工中多数采用的依旧是圆形施工隧道，因此亟待研究一种适用于常规隧道施工的多管片同时拼装的智能管片拼装机构，来提高拼装效率，节省大量的拼装时间与人力。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，本专利技术能够同时左右两侧交错地按拼装顺序拼装多块管片，管片拼装效率得到了极大提高，节省大量的拼装时间与人力。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，具体包括以...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：（一）、在盾构机的盾尾安装一种双滑轨四拼式管片拼装机，双滑轨四拼式管片拼装机包括两根平移梁和圆环盘体，两根平移梁左右间隔且沿前后方向水平固定连接在盾构机的盾尾，两根平移梁的前端部和后端部之间均固定连接有加强梁，圆环盘体的中心线沿前后方向水平设置，圆环盘体套在两根平移梁的外部并与两根平移梁滑动连接，每根平移梁的上部均设置有位于圆环盘体后侧且用于驱动圆环盘体前后移动的推进油缸，圆环盘体的后侧安装有回转机构，回转机构的左侧设置有左部双抓取装置，圆环盘体的前侧安装有旋转机构，旋转机构的右侧设置有右部双抓取装置，前侧的加强梁上设置有控制箱，控制箱内设置有控制系统，控制系统分别与推进油缸、回转机构、旋转机构、左部双抓取装置和右部双抓取装置信号连接；（二）、将待拼装的管片A1、A2、A3、B1、B2、K按拼装顺序运送至指定位置；（三）、控制系统控制右部双抓取装置夹取管片A1、A2，控制旋转机构和右部双抓取装置动作实现准确拼装管片A1、A2；（四）、控制系统控制左部双抓取装置夹取管片A3、B1，控制回转机构和左部双抓取装置动作实现准确拼装管片A3、B1；（五）、控制系统控制右部双抓取装置夹取管片B2，控制旋转机构和右部双抓取装置动作实现准确拼装管片B2；（六）、控制系统控制左部双抓取装置夹取管片K，控制回转机构和左部双抓取装置动作实现准确拼装管片K，从而完成一环管片的拼装；（七）、控制系统控制旋转机构、回转机构、右部双抓取装置和左部双抓取装置回复到初始位置，控制两个推进油缸推动圆环盘体向前移动到指定位置后，重复步骤（二）～（六）完成下一环管片的拼装；（八）、下一环管片拼装完成后，控制系统控制旋转机构、回转机构、右部双抓取装置、左部双抓取装置和两个推进油缸回复到初始位置，双滑轨四拼式管片拼装机整体随盾构机前进两环管片的距离，重复步骤（二）～（七）再完成两环管片的拼接，如此重复操作，便可完成整个隧道掘进过程中管片的拼装。2.根据权利要求1所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：左侧的平移梁的左侧面和右侧的平移梁的右侧面上均沿前后方向开设有跑道形导槽，圆环盘体的内圆周左侧中部和右侧中部均固定设置有长条滑块，左侧的长条滑块匹配卡接滑设在左侧的跑道形导槽内，右侧的长条滑块匹配卡接滑设在右侧的跑道形导槽内，两个推进油缸均沿前后方向水平设置，推进油缸的活塞杆向前伸出，左侧的推进油缸的缸体后端铰接在左侧的平移梁的上表面后侧部，左侧的推进油缸的活塞杆前端铰接在圆环盘体的内圆周左侧部且位于左侧的长条滑块的上方，右侧的推进油缸的缸体后端铰接在右侧的平移梁的上表面后侧部，右侧的推进油缸的活塞杆前端铰接在圆环盘体的内圆周右侧部且右侧的长条滑块的上方，圆环盘体的前侧圆环面中部一体成型有同中心的环型凸起轨道。3.根据权利要求2所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：回转机构包括回转盘和第一液压马达，回转盘为圆环型滑块结构，回转盘与圆环盘体同中心，回转盘的外径大于圆环盘体的外径，回转盘的内径大于圆环盘体的内径并小于环型凸起轨道的直径，回转盘同中心转动安装在圆环盘体的后侧，回转盘的内圆周前侧边沿部一体成型
有第一内齿圈，第一液压马达沿前后方向水平固定安装在圆环盘体的内圆周左侧中上部，第一液压马达的动力轴位于后侧，第一液压马达的动力轴后端固定安装有与第一内齿圈啮合传动连接的第一外齿轮，第一液压马达上设置有第一角度编码器，第一液压马达通过第一外齿轮和第一内齿圈的啮合传动驱动回转盘回转，回转盘的内圆周前侧边沿一体成型有两个径向对称的限位块，控制系统分别与第一液压马达和第一角度编码器信号连接。4.根据权利要求3所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：旋转机构包括旋转盘和第二液压马达，旋转盘为前后通透且上侧敞口的半圆环型滑块结构，旋转盘的圆心与圆环盘体的中心重合，旋转盘的外径小于圆环盘体的外径并大于环型凸起轨道的直径，旋转盘的内径大于圆环盘体的内径并小于环型凸起轨道的直径，旋转盘的后侧面开设有与环型凸起轨道匹配滑动卡接的半圆环卡槽，旋转盘滑动连接在环型凸起轨道上进而围绕圆环盘体的中心转动安装在圆环盘体的前侧，旋转盘的内圆周后侧边沿部一体成型有第二内齿圈，第二液压马达沿前后方向水平固定安装在圆环盘体的内圆周右侧中下部，第二液压马达的动力轴位于前侧，第二液压马达的动力轴前端固定安装有与第二内齿圈啮合传动连接的第二外齿轮，第二液压马达上设置有第二角度编码器，第二液压马达通过第二外齿轮和第二内齿圈的啮合传动驱动旋转盘回转，控制系统分别与第二液压马达和第二角度编码器信号连接。5.根据权利要求4所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：左部双抓取装置包括第一方形导轨梁、第一方管型滑块、第一液压油缸、第一摆动筒、第一回转筒和两个第一机械臂，第一方形导轨梁沿前后方向水平设置，第一方形导轨梁设置在回转盘的左侧，回转盘的外圆周左侧部固定连接有竖直连接板，竖直连接板与回转盘的中心线垂直，第一方形导轨梁的后端面固定连接在竖直连接板的前侧面上，第一方形导轨梁的后端部右侧面与回转盘的外圆周左侧部固定连接，第一方形导轨梁上设有四轨滑槽，第一方管型滑块滑动套在第一方形导轨梁上，第一方管型滑块的四侧内壁上设有匹配滑动卡接在四轨滑槽内的凸块，第一液压油缸沿前后方向水平设置在第一方形导轨梁的上方且位于竖直连接板和第一方管型滑块之间，第一液压油缸的活塞杆向前伸出，第一液压油缸的缸体后端铰接在竖直连接板的前侧面上侧部，第一液压油缸的活塞杆前端铰接在第一方管型滑块的上表面后侧中部并设置有第一位移传感器，第一摆动筒和第一回转筒均竖向设置，第一摆动筒和第一回转筒由上至下设置在第一方管型滑块的正下方，第一摆动筒的上表面固定设置有第一铰接座，第一方管型滑块的下表面右侧部一体成型有下侧、左侧和右侧均敞口的第一C型耳座，第一铰接座的上侧部通过第一伺服电机轴转动连接在第一C型耳座的两块耳板上，第一伺服电机轴驱动第一摆动筒左右摆动连接在第一方管型滑块的底部，第一回转筒的顶部转动连接在第一摆动筒的底部，第一摆动筒的内部偏心处固定安装有第三液压马达，第三液压马达竖向设置，第三液压马达的动力轴向下穿过第一摆动筒的底板和第一回转筒的顶板并伸入到第一回转筒内，第一回转筒内同中心固定安装有第三内齿圈，第三液压马达的动力轴下端伸入到第三内齿圈中并固定安装有与第三内齿圈啮合传动连接的第三外齿轮，第一回转筒的内部固定安装有两个关于第三内齿圈前后对称的第四液压马达，第四液压马达竖向设置，第一回转筒的底部转动安装有两个第一旋转筒，第一旋转筒的中心线竖向设置，两个第一旋转筒分别与两个第四液压马达上下一一对应，前侧的第四液压马达的动力轴向下穿过第一回转筒的底板和前侧的第一旋转筒的顶板并伸入到前侧的
第一旋转筒内，后侧的第四液压马达的动力轴向下穿过第一回转筒的底板和后侧的第一旋转筒的顶板并伸入到后侧的第一旋转筒内，两个第一旋转筒内均同中心固定安装有第四内齿圈，两个第四液压马达的动力轴下端分别对应伸入到相应的第四内齿圈中并固定安装有与相应的第四内齿圈啮合传动连接的第四外齿轮，两个第一机械臂的结构相同且前后对称安装在两个第一旋转筒的底部，两个第一机械臂的下端均安装有第一抓取机构；前侧的第一机械臂包括第一小臂和第一大臂，第一小臂的上端通过第二伺服电机轴转动连接在前侧的第一旋转筒的底部，第一小臂的下端通过第三伺服电机轴与第一大臂的上端转动连接；前侧的第一抓取机构包括第一视觉传感装置、第一夹持板、第一转动油缸、第一倾斜油缸、第七液压马达和第一吊装螺栓，第一视觉传感装置的后侧面通过第四伺服电机轴转动连接在第一大臂的下端，第一夹持板水平设置在第一视觉传感装置的下方，第一夹持板的垂直投影尺寸大于第一视觉传感装置的垂直投影尺寸，第一夹持板的顶部中心通过球铰链铰接在第一视觉传感装置的底部，第一转动油缸前高后低倾斜设置在第一视觉传感装置的左侧且位于第一夹持板的左侧部上方，第一转动油缸的两端分别铰接在第一视觉传感装置的后侧面左侧部和第一夹持板的上表面中部左侧，第一倾斜油缸左低右高倾斜设置，第一倾斜油缸的两端分别铰接在第一视觉传感装置的左侧面上侧中部和第一夹持板的左侧边沿中部，第七液压马达竖向固定安装在第一夹持板的底部中心，第七液压马达的动力轴下端同轴固定连接第一吊装螺栓，第一夹持板上设置有第一称重传感器，第一视觉传感装置内部设置有第一相机、第一激光雷达传感器和第一IMU；控制系统分别与第一液压油缸、第一位移传感器、第一伺服电机轴、第三液压马达、第四液压马达、第二伺服电机轴、第三伺服电机轴、第四伺服电机轴、第一转动油缸、第一倾斜油缸、第七液压马达、第一称重传感器、第一相机、第一激光雷达传感器和第一IMU信号连接。6.根据权利要求5所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：右部双抓取装置包括第二方形导轨梁、第二方管型滑块、第二液压油缸、第二摆动筒、第二回转筒和两个第二机械臂，第二方形导轨梁沿前后方向水平设置，第二方形导轨梁设置在旋转盘的前右侧，第二方形导轨梁的后端面固定连接在旋转盘的前侧面右侧部，第二方形导轨梁的前端与第一方形导轨梁的前端对齐，第二方形导轨梁上设有四轨滑槽，第二方管型滑块滑动套在第二方形导轨梁上，第二方管型滑块的四侧内壁上设有匹配滑动卡接在四轨滑槽内的凸块，第二液压油缸沿前后方向水平设置在第二方形导轨梁的上方且位于旋转盘和第二方管型滑块之间，第二液压油缸的活塞杆向前伸出，第二液压油缸的缸体后端铰接在旋转盘的前侧面右侧上部，第二液压油缸的活塞杆前端铰接在第二方管型滑块的上表面后侧中部并设置有第二位移传感器，第二摆动筒和第二回转筒均竖向设置，第二摆动筒和第二回转筒由上至下设置在第二方管型滑块的正下方，第二摆动筒的上表面固定设置有第二铰接座，第二方管型滑块的下表面右侧部一体成型有下侧、左侧和右侧均敞口的第二C型耳座，第二铰接座的上侧部通过第五伺服电机轴转动连接在第二C型耳座的两块耳板上，第五伺服电机轴驱动第二摆动筒左右摆动连接在第二方管型滑块的底部，第二回转筒的顶部转动连接在第二摆动筒的底部，第二摆动筒的内部偏心处固定安装有第五液压马达，第五液压马达竖向设置，第五液压马达的动力轴向下穿过第二摆动筒的底板和第二回转筒的顶板
并伸入到第二回转筒内，第二回转筒内同中心固定安装有第五内齿圈，第五液压马达的动力轴下端伸入到第五内齿圈中并固定安装有与第五内齿圈啮合传动连接的第五外齿轮，第二回转筒的内部固定安装有两个关于第五内齿圈前后对称的第六液压马达，第六液压马达竖向设置，第二回转筒的底部转动安装有两个第二旋转筒，第二旋转筒的中心线竖向设置，两个第二旋转筒分别与两个第六液压马达上下一一对应，前侧的第六液压马达的动力轴向下穿过第二回转筒的底板和前侧的第二旋转筒的顶板并伸入到前侧的第二旋转筒内，后侧的第六液压马达的动力轴向下穿过第二回转筒的底板和后侧的第二旋转筒的顶板并伸入到后侧的第二旋转筒内，两个第二旋转筒内均同中心固定安装有第六内齿圈，两个第六液压马达的动力轴下端分别对应伸入到相应的第六内齿圈中并固定安装有与相应的第六内齿圈啮合传动连接的第六外齿轮，两个第二机械臂结构相同且前后对称安装在两个第二旋转筒的底部，两个第二机械臂的下端均安装有第二抓取机构；前侧的第二机械臂包括第二小臂和第二大臂，第二小臂的上端通过第六伺服电机轴转动连接在前侧的第二旋转筒的底部，第二小臂的下端通过第七伺服电机轴与第二大臂的上端转动连接；前侧的第二抓取机构包括第二视觉传感装置、第二夹持板、第二转动油缸、第二倾斜油缸、第八液压马达和第二吊装螺栓，第二视觉传感装置的后侧面通过第八伺服电机轴转动连接在第二大臂的下端，第二夹持板水平设置在第二视觉传感装置的下方，第二夹持板的垂直投影尺寸大于第二视觉传感装置的垂直投影尺寸，第二夹持板的顶部中心通过球铰链铰接在第二视觉传感装置的底部，第二转动油缸前高后低倾斜设置在第二视觉传感装置的右侧且位于第二夹持板的右侧部上方，第二转动油缸的两端分别铰接在第二视觉传感装置的后侧面右侧部和第二夹持板的上表面中部右侧，第二倾斜油缸左高右底倾斜设置，第二倾斜油缸的两端分别铰接在第二视觉传感装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳秋，崔光珍，王鹏鹏，杨军胜，岑亚平，贺振东，孙春亚，赵轩，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：
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