隧道边墙钢筋定位器和定位方法与流程

本发明涉及隧道支护设备，尤其涉及隧道边墙钢筋的定位设备和定位方法。

背景技术：

隧道衬砌施工时，边墙钢筋绑扎过程中钢筋定位非常困难,无法对钢筋进行精确三维定位，经常出现钢筋间距忽大忽小、钢筋保护层厚度过大或过小、钢筋紧贴防水板导致戳伤防水板、下料过长引起钢筋浪费等问题，严重影响衬砌施工质量，造成隧道结构耐久性差。现有技术中有一些钢筋定位器，但这些钢筋定位器不能对钢筋进行绝对定位(即X、Y、Z方向的三维定位)、钢筋定位器间距不易或不能调整、不能对边墙内层钢筋和外层钢筋同时定位(特别是对边墙钢筋高低不等的情况)。尚未发现对边墙钢筋进行三维精确定位的方法及设备。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种能同时对边墙内层、外层钢筋进行精确三维定位的方法及设备，特别是对高低不等的边墙钢筋一次性定位，且操作方便、效率较高的钢筋定位器，同时精确定位有助于钢筋标准化下料、减少或避免钢筋浪费。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种隧道边墙钢筋定位器，包括仰 拱栈桥、钢筋定位臂机构、定位杆和定位夹，所述仰拱栈桥的同一侧至少设置有两组钢筋定位臂机构，每组钢筋定位臂机构包括由内到外依次铰接的大臂、中臂和小臂，所述大臂的内侧端铰接在仰拱栈桥的外侧，由第一伸缩缸驱动大臂绕铰接点转动实现水平方向的转动，中臂由三个在竖直平面内呈“Z”字形布置的第二伸缩缸构成，实现小臂在竖直平面的转动或伸缩，小臂包括上下间隔设置的两个臂杆，每个臂杆上设置有一个第三伸缩缸实现臂杆的伸缩，两个所述臂杆的内侧端之间设置有第四伸缩缸用于调整小臂的两臂杆之间的距离；同一侧的两组钢筋定位臂机构的小臂之间通过四根定位杆相连，其中两根定位杆上下间隔设在小臂的内侧，另外两根定位杆上下间隔设在小臂的外侧，每根定位杆上间隔固定地分布有若干定位夹，位于内侧上方的定位杆上的钢筋定位夹与位于外侧下方的定位杆上的钢筋定位夹对应设置，位于内侧下方的定位杆上的钢筋定位夹与位于外侧上方的定位杆上的钢筋定位夹对应设置，且内侧上方与内侧下方的定位杆的钢筋定位夹错开设置。

作为上述方案的优选，所述大臂呈“U”形，且“U”的开口端朝向内侧，并通过两个端头上下间隔地铰接在仰拱栈桥上，所述第一伸缩缸相对大臂上下居中设置以保证大臂受力平衡。

进一步，所述小臂的臂杆能相对于中臂转动，确保钢筋定位器可以收折，从而占用较小的空间。

同时，本发明还提供了一种利用上述隧道边墙钢筋定位器进行隧道边墙钢筋的定位方法，包括以下步骤：

第一步,对仰拱栈桥进行定位，仰拱栈桥一端支承在已铺好的仰拱上，另一端支撑在未铺设仰拱一侧，仰拱栈桥的中心线与隧道中心线平行；第二步， 通过伸长、缩短、旋转钢筋定位器的各个臂，使钢筋定位器在隧道纵断面内的位置得到确定，再调整钢筋定位夹之间的距离使钢筋定位器在隧道长度方向的位置得到确定，从而实现了对钢筋定位器的三维定位；第三步，用钢筋定位夹夹住边墙钢筋，从而实现对边墙钢筋的三维定位。

最好是，所述仰拱栈桥的中心线与隧道中心线在同一竖直面内。

本发明的有益效果：可以对隧道边墙高低不同的内层钢筋、外层钢筋同时进行三维定位，两个臂杆的内侧端之间设置有第四伸缩缸用来调整小臂的两臂杆之间的距离，以适应高低不同的边墙钢筋；定位精度高，钢筋间距规范，有利于提升衬砌施工质量；钢筋可以标准化下料，避免或减少钢筋浪费；定位器间距容易调整、机械化程度高，降低工人劳动强度。

附图说明

图1为发明展开状态的结构示意图。

图2为图1的A部放大图。

图3为发明收折状态的结构示意图。

图4为图3的B部放大图。

图5为定位夹由打开到锁紧状态的示意图。

图6为隧道、钢筋、钢筋定位器的关系图。

图7为钢筋在钢筋定位器上的安装示意图。

图8为图7的C部放大图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

结合图1—图4所示，一种隧道边墙钢筋定位器，主要由仰拱栈桥4、钢 筋定位臂机构、定位杆5和定位夹6组成。

仰拱栈桥4分左右两侧，在仰拱栈桥4的左、右侧各设置有两组钢筋定位臂机构。在仰拱栈桥4的同一侧至少应设置两组钢筋定位臂机构，但不限于两组。

每组钢筋定位臂机构由从内到外依次铰接的大臂1、中臂2和小臂3组成。大臂1的内侧端铰接在仰拱栈桥4的外侧，由第一伸缩缸7驱动大臂1绕铰接点转动实现水平方向的转动，钢筋定位器分为工作状态和收折状态(如图2、图4所示)，设置第一伸缩缸7的目的，就是为了确保钢筋定位器能在工作完成后绕大臂1的内侧铰接点水平转动实现收折，减少占用空间。最好是，大臂1也具有伸缩功能，通过另外的伸缩缸实现。

中臂2由三个在竖直平面内呈“Z”字形布置的第二伸缩缸8构成，实现小臂3在竖直平面的转动或伸缩，每个第二伸缩缸8的内端与大臂1的外侧端铰接，每个第二伸缩缸8的外端与小臂3的内侧端铰接。三个第二伸缩缸8在竖直平面内呈“Z”字形布置，其中，倾斜设置的第二伸缩缸8的内侧端与位于下方的第二伸缩缸8的内侧端共用一个铰接点，倾斜设置的第二伸缩缸8的外侧端与位于上方的第二伸缩缸8的外侧端共用一个铰接点；也可以是，倾斜设置的第二伸缩缸8的内侧端与位于上方的第二伸缩缸8的内侧端共用一个铰接点，倾斜设置的第二伸缩缸8的外侧端与位于下方的第二伸缩缸8的外侧端共用一个铰接点。

小臂3由上下间隔设置的两个臂杆组成，每个臂杆上设置有一个第三伸缩缸9实现臂杆自身的伸缩，两个臂杆的内侧端之间设置有第四伸缩缸10用于调整小臂3的两臂杆之间的距离。

同一侧的两组钢筋定位臂机构的小臂3之间通过四根定位杆5相连，其中两根定位杆5上下间隔设在小臂3的内侧，另外两根定位杆5上下间隔设在小臂3的外侧，每根定位杆2上间隔固定地分布有若干定位夹6。结合图5—图8所示，定位夹6用于固定隧道边墙钢筋11。位于内侧上方的定位杆2上的钢筋定位夹6与位于外侧下方的定位杆2上的钢筋定位夹6对应设置，位于内侧下方的定位杆2上的钢筋定位夹6与位于外侧上方的定位杆2上的钢筋定位夹6对应设置，且内侧上方与内侧下方的定位杆2的钢筋定位夹6错开设置。

最好是，大臂1呈“U”形，且“U”的开口端朝向内侧，并通过两个端头上下间隔地铰接在仰拱栈桥4上，第一伸缩缸7相对大臂1上下居中设置以保证大臂1受力平衡。

另外，小臂3的臂杆能相对于中臂2转动，如图4所示，以确保钢筋定位器收折后占用空间最小。

需要说明的是：

(1)在工作状态中，大臂1、中臂2和小臂3在竖直面内共面，始终与仰拱栈桥4的侧壁垂直；收折状态中，大臂1和中臂2在竖直面内共面，小臂3的臂杆能相对于中臂2转动形成夹角，从而确保收折后占用空间最小；收折或展开过程中，大臂1和中臂2在竖直面内共面，中臂的位于上方的第二伸缩油缸8与位于下方的第二伸缩油缸8长度相等，中臂2与小臂3之间可以转动(定位杆始终与栈桥纵向平行)；收折完成后，中臂2与小臂3垂直。

(2)通过钢筋定位臂机构来调整内层、外层钢筋在其中两个维度上的位置，通过定位夹来调整内层、外层钢筋在另外一个维度上的位置，从而实现 了三维定位，结合定位夹和多个伸缩缸，定位精度高，钢筋间距规范。

(3)两个臂杆的内侧端之间设置有第四伸缩缸用来调整小臂的两臂杆之间的距离，以适应高低不同的边墙钢筋。

一种利用上述隧道边墙钢筋定位器进行隧道边墙钢筋的定位方法，包括以下步骤：

第一步,对仰拱栈桥进行定位，仰拱栈桥一端支承在已铺好的仰拱上，另一端支撑在未铺设仰拱一侧，仰拱栈桥的中心线与隧道中心线平行；第二步，通过伸长、缩短、旋转钢筋定位器的各个臂，使钢筋定位器在隧道纵断面内的位置得到确定(二维)，再调整钢筋定位夹之间的距离使钢筋定位器在隧道长度方向的位置得到确定(一维)，从而实现了对钢筋定位器的三维定位；第三步，用钢筋定位夹夹住边墙钢筋，从而实现对边墙钢筋的三维定位。

最好是，仰拱栈桥的中心线与隧道中心线在同一竖直面内。