一种铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法及一体化作业平台制造技术

技术编号：40664769 阅读：4 留言：0更新日期：2024-03-18 18:58

本发明专利技术公开了一种铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法及一体化作业平台，在隧道外的制造场地分别制造构成钢拱架的顶部单元和外侧单元，按设定间距将多个顶部单元并列拼装，构成包含多榀钢拱架的顶部组合结构；将顶部组合结构通过一体化作业平台运输，将外侧单元通过其他运输车运输；在隧道内作业面附近确定钢拱架的安装位置并精准放样；在安装位置通过一体化作业平台将顶部组合结构旋转调整至安装平面内并顶升，将外侧单元连接至顶部组合单元而构成多榀钢拱架；对多榀钢拱架的精确定位并锚定至隧道围岩内；向钢拱架与岩面之间的间隙喷射混凝土。提高了安装操作的便利性，实现了一次定位即可保证多榀拱架的安装精度。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道工程，尤其提供了一种铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法及一体化作业平台。

技术介绍

1、近年来，随着我国交通运输业的发展，迅速推动了铁路工程建设进程。铁路隧道初期支护是隧道稳定的主要承载结构，是密贴于围岩的柔性结构与控制围岩变形松弛的主要支护手段，而二次衬砌是在围岩与初期支护变形稳定的情况下修筑的，初期支护是二次衬砌的基础。

2、隧道拱架是初期支护主要受力承载体，是隧道初期支护结构的基础，与网片、锚杆、喷射砼构成初期支护整体，增加结构的稳定性。一方面要将隧道开挖后围岩的地层压力通过拱架弧形结构传递到地下，而且还有效的阻止围岩由于开挖产生的扰动而进入塑性状态，可限制围岩产生有害形变，进一步提高围岩的稳定性。隧道拱架还可以保证施工安全，美观，以及为了确保运营过程总的稳定耐久，减少阻力。

3、传统的隧道初支钢拱架施工多采用多功能台架安装或采用三臂拱架安装机单榀、逐单元安装，在施工工艺方面，工序时间长，人工作业量大，安装功效低，拱架成型质量不易控制，难以保证拱架安装质量。如何能够快速精准、高质量的完成隧道拱架施工，是铁路隧道拱架施工所要解决一个技术问题。

技术实现思路

1、基于此，本专利技术提供了一种一种铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法及一体化作业平台，减少隧道内加工制造作业量，提高了安装操作的便利性，实现了一次定位即可保证多榀拱架的安装精度。

2、为了达到上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，包括：</p>

3、s100.在隧道外的制造场地分别制造构成钢拱架的顶部单元和外侧单元，按设定间距将多个所述顶部单元并列拼装，构成包含多榀钢拱架的顶部组合结构；

4、s200.将所述顶部组合结构通过一体化作业平台运输，将所述外侧单元通过其他运输车运输，分开运输至隧道内的作业面附近；

5、s300.在隧道内作业面附近确定钢拱架的安装位置，对所述安装位置精准放样，定位出顶部组合结构的中线位置以及拱脚位置；

6、s400.在安装位置通过所述一体化作业平台将所述顶部组合结构旋转调整至安装平面内并顶升，将外侧单元连接至顶部组合单元而构成多榀钢拱架；

7、s500.对所述多榀钢拱架的精确定位并锚定至隧道围岩内；

8、s600.向所述钢拱架与岩面之间的间隙喷射混凝土。

9、可选地，在隧道外进行顶部组合结构拼装时，相邻的各榀钢拱架之间通过纵向布置的连接钢筋焊接固定，在连接钢筋及钢拱架外铺设钢筋网。

10、可选地，在运输过程中，所述顶部组合结构与一体化作业平台的行驶方向平行布置，到达安装位置后，调整所述顶部组合结构至与一体化作业平台的行驶方向垂直。

11、可选地，在钢拱架安装过程中，当钢拱架与围岩之间有较大空隙，沿所述钢拱架外缘间隔布置混凝土预制块楔紧。

12、可选地，所述钢拱架的拱脚采用纵向托梁和锁脚锚杆加强支承，钢拱架各处与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护作用。

13、可选地，在钢拱架安装前向隧道围岩初喷混凝土、在钢拱架安装后复喷混凝土，以使得钢拱架与岩面之间的间隙填充密实。

14、可选地，所述钢拱架的预加工及拼装的步骤包括：将顶部单元按照a单元、b单元的形式分别制造，所述a单元包含钢拱架的弧形中心部分，所述b单元包含钢拱架的靠近弧形中心部分，将所述a单元和b单元组合构成b+a+b形式的顶部单元，将多个所述b+a+b顶部单元并列拼装形成钢拱架顶部组合结构，将外部单元按照c单元和d单元的形式分别制造，所述c包含所述钢拱架的第一端，所述d包含所述钢拱架的第二端。

15、可选地，s400包括：s410.通过一体化作业平台的主机械臂将承载的顶部组合结构旋转调整角度，使得顶部组合结构与安装面平行，然后顶升至安装位置附近；s420.通过一体化作业平台的副机械臂吊装所述外侧单元，将外侧单元固定连接至顶升后的顶部组合结构。

16、可选地，s500包括：s510.定标高，确定a单元拱顶中线以及b单元拱脚标高；s520.定里程及垂直度，确定其中一榀钢拱架的里程，并确定钢拱架的安装里程和垂直度；s530.定中线，在上一循环拱顶和开挖工作面测定中线点，采用激光辅助定位新安装钢拱架的中线；s540.确定c单元和d单元所在位置。

17、为了达到上述目的，第二方面，本专利技术提供了一种铁路隧道钢拱架整体式安装施工一体化作业平台，包括主车、下旋转平台、主机械臂、承载架、上旋转平台和副机械臂；所述下旋转平台能够绕竖向中心转轴转动的设置在所述主车上；所述承载架通过能够变幅及伸缩调节的主机械臂与下旋转平台连接；所述上旋转平台能够绕中心轴转动的设置在所述承载架上，上旋转平台设置有用于固定放置所述顶部组合结构的支撑部；所述副机械臂独立的设置在所述主车上，副机械臂设置有与外侧单元适配的吊具。

18、本专利技术所提供的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法的技术优势主要体现在：

19、第一方面，实现了多榀钢拱架在隧道外的加工厂内整体预制、洞内整体式安装操作，洞内人员高空作业量和焊接作业量大大减少，施工速度及安装精度大幅提高，并且，降低了低瓦斯隧道动火作业时间及频率，安全性大幅提高；

20、第二方面，研发了一体化作业平台，实现了对钢拱架的运输、安装一体化，安装机主臂及副臂提升系统可对拱架在洞内整体式安装，提高了安装操作的便利性，便于拱架安装和紧急情况的及时处置；

21、第三方面，在隧道内，通过一体化作业平台的主机械臂实现顶部组合结构的整体角度旋转和顶升，然后通过副机械臂连接外侧单元，最后精准定位，通过灵活操控机械臂的姿态，实现了一次定位即可保证多榀拱架的安装精度。

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【技术保护点】

1.一种铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，在隧道外进行顶部组合结构(3)拼装时，相邻的各榀钢拱架之间通过纵向布置的连接钢筋(4)焊接固定，在连接钢筋(4)及钢拱架外铺设钢筋网(5)。

3.根据权利要求1所述的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，在运输过程中，所述顶部组合结构(3)与一体化作业平台(6)的行驶方向平行布置，到达安装位置后，调整所述顶部组合结构(3)至与一体化作业平台(6)的行驶方向垂直。

4.根据权利要求1所述的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，在钢拱架安装过程中，当钢拱架与围岩之间有较大空隙，沿所述钢拱架外缘间隔布置混凝土预制块楔紧。

5.根据权利要求1所述的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，所述钢拱架的拱脚采用纵向托梁和锁脚锚杆加强支承，钢拱架各处与锚杆露头及钢筋网(5)焊接，以增强其联合支护作用。

6.根据权利要求1所述的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，在钢拱架安装

7.根据权利要求1所述的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，所述钢拱架的预加工及拼装的步骤包括：将顶部单元(1)按照A单元(11)、B单元(12)的形式分别制造，所述A单元(11)包含钢拱架的弧形中心部分，所述B单元(12)包含钢拱架的靠近弧形中心部分，将所述A单元(11)和B单元(12)组合构成B单元(12)+A单元(11)+B单元(12)形式的顶部单元(1)，将多个所述B单元(12)+A单元(11)+B单元(12)并列拼装形成钢拱架顶部组合结构(3)，将外部单元按照C单元(21)和D单元(22)的形式分别制造，所述C包含所述钢拱架的第一端，所述D包含所述钢拱架的第二端。

8.根据权利要求1所述的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，，所述S400包括：

9.根据权利要求1所述的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，所述S500包括：

10.一种铁路隧道钢拱架整体式安装施工一体化作业平台(6)，其特征在于：

...

【技术特征摘要】

1.一种铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求1所述的铁路隧道钢拱架整体式安装施工工法，其特征在于，在钢拱架...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，刘利，贺常松，段军军，朱瑞扩，韦有波，钱政权，冯飞，尚颋，蒋大良，李凯，黄玉亮，
申请(专利权)人：中铁十八局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：

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