【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道初支拱架工厂化机械化施工领域，具体来说，涉及一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺。
技术介绍
1、在隧道支护施工众多方案中，隧道拱架施工对于隧道安全最为重要，隧道拱架本身具有一定强度，能够抗弯，自身质地较硬，待隧道拱架施工成型后，隧道内工作环境会明显改善，隧道拱架在隧道施工中起着至关重要的作用。它们为工人提供了一个安全稳定的工作环境，同时也为隧道的最终结构提供了临时支撑。
2、目前行业内传统台架作业，采用的是先将拱架单元运送到隧道掌子面，人工通过作业台架进行每个单元连接，每榀拱架单元连接好后，再焊接两榀拱架之间钢筋网片，连接钢筋。
3、而传统台架作业工艺存在以下不足之处：
4、1、需要大量人力，作业人员强度高；
5、2、洞内进行拱架安装，人工作业误差较大，拱架安装质量和钢筋网片、连接钢筋焊接质量无法有效保障；
6、3、传统工艺为先使拱架成为线状受力，在连接钢筋网片和连接钢筋形成整体面状受力，而申报工艺为洞外形成整体模块，在洞内安装时直接为整体结构，现场作业形成一种整体保护，安全性显著提升。
7、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，具备机械化作业、提升作业效率及缩短工序时长的优点，进而解决传统台架作业需要大量人力，作业人员强度高，人工作业误差较
3、(二)技术方案
4、为实现上述机械化作业、提升作业效率及缩短工序时长的优点，本专利技术采用的具体技术方案如下：
5、一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，该隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺包括以下步骤：
6、s1、对上下台阶的高度和拱架单元的结构进行优化处理；
7、s2、设计洞外拱架预拼装台架，并进行拱架工厂化集约化加工；
8、s3、将优化后的拱架单元依据掌子面进尺，并按照2榀或3榀拱架进行预拼；
9、s4、利用拱架拼装机在预拼装台架上提取预拼好的拱架单元，并运输至掌子面等待安装，其余单元通过装载机运至掌子面等待安装；
10、s5、通过拱架拼装机的主臂对拱架单元进行旋转并安装至设计位置，通过拱架拼装机的左、右辅臂提升边墙拱架并与拱架单元进行连接，完成拱架拼装。
11、进一步的，对上下台阶的高度和拱架单元的结构进行优化处理包括以下步骤：
12、s11、将上台阶的高度由7.5m优化至8.2m，将下台阶的高度优化到3.54m；
13、s12、对拱肩c单元和边墙d单元进行优化，将d单元保留直形段，将弧形段增加至c单元中。
14、进一步的，设计洞外拱架预拼装台架，并进行拱架工厂化集约化加工包括以下步骤：
15、s21、基于拱架单元，设计拱架预拼装台架；
16、s22、根据设计图纸，在钢筋场加工预拼装台架所需的半成品；
17、s23、将加工后的半成品运送至预拼装区域进行安装，形成预拼装台架。
18、进一步的，拱架预拼装台架包括架体平台和作业平台；
19、架体平台由底座、竖向支撑及顶部支撑组成；
20、作业平台由纵向支撑及钢筋网作业平台组成。
21、进一步的，底座由两根纵向支撑杆和六根横向支撑杆组成，且两根纵向支撑杆与六根横向支撑杆焊接连接；
22、底座上设置有可移动拱架承托和承托滑道，用于不同拱架间距的拱架拼装及拱架端头固定。
23、进一步的，竖向支撑由四组八根的竖向支撑杆组成，且竖向支撑杆与底座的四根横向支撑杆焊接连接；
24、顶部支撑由四根与竖向支撑杆顶部焊接连接的横向支撑杆构成，用于预拼装拱架的安置。
25、进一步的，纵向支撑由若干与竖向支撑杆焊接连接的纵向支撑杆组成；
26、钢筋网作业平台由放置在纵向支撑杆上的钢筋网组成，且钢筋网与纵向支撑杆焊接连接。
27、进一步的，将优化后的拱架单元依据掌子面进尺，并按照2榀或3榀拱架进行预拼包括以下步骤：
28、s31、通过台架提升设备将拱顶a单元拱架吊放至预拼装台架顶部，同时将拱肩b单元拱架提拉至预设部位，使拱顶a单元拱架和拱肩b单元拱架的连接板位置重合，等待连接。
29、s32、作业人员在作业平台上用连接螺栓将拱顶a单元拱架和拱肩b单元拱架连接板连接在一起，并按设计要求完成钢筋网片及连接钢筋的焊接工作，通过提吊设备将预拼完成的拱架单元放置在成品存放区的预拼装台架上存放，完成拱架预拼工序。
30、进一步的，利用拱架拼装机在预拼装台架上提取预拼好的拱架单元，并运输至掌子面等待安装，其余单元通过装载机运至掌子面等待安装包括以下步骤：
31、s41、将拱架拼装机移动至成品存放区，并通过拱架拼装机的主臂末端托台提取预拼好的拱架单元；
32、s42、通过起升拱架拼装机的主臂并旋转主臂托台，将拱架单元放置在拱架拼装机上，并通过拱架拼装机的自行走功能将拱架单元运输至掌子面等待安装，其余单元通过装载机运输至掌子面。
33、进一步的，通过拱架拼装机的主臂对拱架单元进行旋转并安装至设计位置，通过拱架拼装机的左、右辅臂提升边墙拱架并与拱架单元进行螺栓连接包括以下步骤：
34、s51、将拱架拼装机前进至距掌子面6m位置处停车，并打开支腿进行支撑；
35、s52、起升拱架拼装机的主臂，旋转主臂托台将拱架单元移动至安装方位，顶升拱架单元至安装位置后稳定主臂不动；
36、s53、通过拱架拼装机的左、右辅臂将拱架单元进行左、右侧边墙拱架对接，并将拱架单元与连接螺栓、连接钢筋和钢筋网片进行连接，完成拱架单元安装工作。
37、(三)有益效果
38、与现有技术相比，本专利技术提供了隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，具备以下有益效果：
39、(1)本专利技术与传统施工工艺相比，拱架预拼能较好的提升拱架连接质量；通过洞内模块化安装，改变传统工艺受力体系，直接实现面状受力，提升施工安全，且实现了机械化作业，减少作业人员数量，实现机械化减人，有效提升作业效率，缩短工序时长。
40、(2)本专利技术通过对上下台阶的高度和拱架单元的结构的优化处理，从而能够使得拱架的工厂化生产和安装更为便捷，同时，还降低了拱架在现场进行安装的难度和复杂性，降低了现场安装时的危险性，进而提高了拱架的生产效率和安装效率，大大降低了劳动成本。
41、(3)本专利技术通过拱架拼装机的主臂和辅臂，可以方便的将拱架单元旋转至设计位置，并与边墙拱架进行连接，不仅可以在短时间内完成拱架的安装，大大提高了安装效率，同时，通过机械化的安装，不仅极大地简化了拱架的安装过程，还提高了安装精度和稳定性。
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1.一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，该隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述对上下台阶的高度和拱架单元的结构进行优化处理包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述设计洞外拱架预拼装台架，并进行拱架工厂化集约化加工包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述拱架预拼装台架包括架体平台和作业平台；
5.根据权利要求4所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述底座由两根纵向支撑杆和六根横向支撑杆组成，且两根纵向支撑杆与六根横向支撑杆焊接连接；
6.根据权利要求4所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述竖向支撑由四组八根的竖向支撑杆组成，且竖向支撑杆与底座的四根横向支撑杆焊接连接；
7.根据权利要求4所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块
8.根据权利要求1所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述将优化后的拱架单元依据掌子面进尺，并按照2榀或3榀拱架进行预拼包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述利用拱架拼装机在预拼装台架上提取预拼好的拱架单元，并运输至掌子面等待安装，其余单元通过装载机运至掌子面等待安装包括以下步骤：
10.根据权利要求1所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述通过拱架拼装机的主臂对拱架单元进行旋转并安装至设计位置，通过拱架拼装机的左、右辅臂提升边墙拱架并与拱架单元进行螺栓连接包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，该隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述对上下台阶的高度和拱架单元的结构进行优化处理包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述设计洞外拱架预拼装台架，并进行拱架工厂化集约化加工包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述拱架预拼装台架包括架体平台和作业平台；
5.根据权利要求4所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述底座由两根纵向支撑杆和六根横向支撑杆组成，且两根纵向支撑杆与六根横向支撑杆焊接连接；
6.根据权利要求4所述的一种隧道拱架洞外预拼洞内模块化机械安装工艺，其特征在于，所述竖向支...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕志强，徐志杰，高伟杰，王欢，师振中，王荣华，黄雄文，解天明，
申请(专利权)人：中交一公局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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