一种盾构隧道预制箱涵件精调拼装装置的制作方法

1.本发明涉及盾构隧道预制箱涵件拼接技术领域，具体涉及一种盾构隧道预制箱涵件精调拼装装置。


背景技术：

2.在大直径盾构隧道施工过程中，通常需要在隧道底部铺设箱涵作为排水通道或人员应急逃生的通道，箱涵的施工步骤较为繁琐，传统施工方案采用架设普通模板进行现浇混凝土施工，施工速度缓慢。为提高施工效率，使用预制构件（管片、箱涵和中隔墙）进行同步施工的方式已经成为主流。
3.预制箱涵件中间设有涵洞、顶部为平面、底部为弧形面，预制箱涵件拼装方式为吊装拼接一般采用如申请号为202010218871.6所公开的适用于底拱后部拼装的隧道掘进机及底拱拼装方法，该发明包括后配套拖车，过渡拖车与后配套拖车后方相连，过渡拖车上有箱涵件吊机，过渡拖车下部连接有滑动小车，可以实现掘进机在后部拼装底拱的同时保障无轨胶轮车正常通行。但是箱涵件吊机难以快速精确的调整箱涵件拼接位置，需要施工人员逐个调整预制箱涵件来达到精确调节拼装，以致在箱涵件对接时耗费大量的时间与人力。


技术实现要素：

4.本发明旨在一定程度上解决上述存在的技术问题，提供一种盾构隧道预制箱涵件精调拼装装置，解决了预制箱涵件对接时费时费力的问题，保障了预制箱涵件的拼装质量。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种盾构隧道预制箱涵件精调拼装装置，包括车体、步进装置、伸缩装置和精调总成，所述车体为前后延伸分布的长形结构并能在预制箱涵件的涵洞内前后移动；所述精调总成安装在所述车体的前端，所述精调总成包括有箱涵件托板，所述箱涵件托板用于托举预制箱涵件的涵洞顶部并精调预制箱涵件的位置；所述步进装置配合安装在所述车体上并能沿着所述前后方向往返移动，所述步进装置包括左右两个对称分布的步进撑靴，两个步进撑靴用于固定支撑预制箱涵件的涵洞左右侧壁；所述伸缩装置一端连接在所述车体的前端、另一端连接在所述步进装置上。
6.进一步的，所述精调总成还包括h型基架、精调凹型导向台、精调纵向平台和精调横向平台，所述精调凹型导向台固定在所述h型基架的横梁上，所述精调纵向平台前后纵向滑动连接在所述精调凹型导向台上，所述精调横向平台左右横向滑动连接在所述精调纵向平台上，所述精调横向平台顶面中心位置球铰接所述箱涵件托板，所述精调横向平台和箱涵件托板之间的不同侧面分别球铰接有精调倾角油缸、精调仰角油缸和精调转角油缸从而调节箱涵件托板的左右倾角、前后仰角和水平面转角。
7.进一步的，所述步进装置还包括几形步进架和两个步进撑靴油缸，几形步进架是“几”字形的型材架，两个步进撑靴分别通过滑杆插接在所述几形步进架左右外侧，每个步进撑靴油缸的一端铰接在所述几形步进架上、另一端铰接在所述步进撑靴上，所述步进撑靴油缸控制所对应的步进撑靴左右横向移动；所述车体上沿着前后方向设有导轨，所述几形步进架的中间部分通过滑块配合在导轨上进行前后滑动。
8.进一步的，所述h型基架由左右两根竖直向的立柱和中间一根横梁组成，所述h型基架的立柱下端设有能上下滑动的撑靴柱，所述撑靴柱的下端铰接有撑靴；所述h型基架的立柱外侧铰接有精调竖向油缸，所述精调竖向油缸另一端铰接在所述撑靴柱上。
9.进一步的，所述车架前端左右两侧对称设有牛角连接块，所述h型基架左右两侧分别设有竖直向的圆柱导向销，所述牛角连接块对应滑动连接在所述圆柱导向销。
10.进一步的，所述车体包括车架和多个导向轮，车架是由多个横梁和纵梁拼接而成，所述车架的下方通过两排支撑腿安装有两个左右平行对称分布的滑靴，两排支撑腿外侧通过悬臂梁安装所述导向轮。
11.进一步的，所述箱涵件托板上固定有多个箱涵件竖向定位销，所述步进撑靴的外侧面固定有多个箱涵件横向定位销。
12.本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：1、步进装置通过两个步进撑靴固定在已拼接完成的预制箱涵件的涵洞内，精调总成位于待拼接预制箱涵件的涵洞内，通过精调总成实现了待拼接预制箱涵件的托举和六自由度精确调整，步进装置与车体配合实现整个预制箱涵件精调拼装装置在各个预制箱涵件的涵洞中移动；本发明可靠的保障了预制箱涵件位姿的精确调整，操作简单，有效降低了预制箱涵件拼接人力投入，提高了预制箱涵件拼接效率，保障了预制箱涵件拼接质量；2、精调总成由撑靴、撑靴柱、精调竖向油缸、h型基架、精调倾角油缸、箱涵件托板、精调仰角油缸、精调转角油缸、精调横向油缸、精调横向平台、精调纵向油缸、精调凹型导向台和精调纵向平台组成，通过各个油缸配合，对待拼接预制箱涵件进行托举和六自由度精确调整，且调节过程稳定；3、步进装置包括几形步进架、两个步进撑靴油缸和两个步进撑靴，通过两个步进撑靴可以使步进装置固定在已拼接预制箱涵件的涵洞内，方便精调总成在待拼接预制箱涵件内工作。
附图说明
13.图1为本发明盾构隧道预制箱涵件精调拼装装置结构示意图；图2为本发明精调总成结构示意图；图3为本发明车体结构示意图；图4为本发明步进装置结构示意图；图5为本发明预制箱涵件结构简图；其中：1、圆柱导向销，2、精调总成，201、撑靴，202、撑靴柱，203、精调竖向油缸，
204、h型基架，2041、牛角连接块安装座，205、精调倾角油缸，206、箱涵件托板，2061、箱涵件竖向定位销，207、精调仰角油缸，208、精调转角油，209、精调横向油缸，210、精调横向平台，211、精调纵向油缸，212、精调凹型导向台，213、精调纵向平台，3、步进油缸，4、牛状车体，401、牛状车架，4011、牛角连接块，4012、步进油缸安装座a，4013、四腿两滑靴，402、导向轮，5、步进装置，501、π状步进撑靴，5011、箱涵件横向定位销，502、步进撑靴油缸，503、几形步进架，5031、滑块，5032、步进油缸安装座b。
具体实施方式
14.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
15.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
16.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
17.如图1所示，本实施例公开一种盾构隧道预制箱涵件精调拼装装置主要包括精调总成2、伸缩装置、车体4和步进装置5组成，在本实施例中，伸缩装置选用步进油缸3。
18.如图2所示，精调总成2由撑靴201、撑靴柱202、精调竖向油缸203、h型基架204、精调倾角油缸205、箱涵件托板206、精调仰角油缸207、精调转角油缸208、精调横向油缸209、精调横向平台210、精调纵向油缸211、精调凹型导向台212和精调纵向平台213组成。h型基架204由左右两根竖直向的立柱和中间一根横梁组装而成，撑靴201、撑靴柱202和精调竖向油缸203数量均为两个，撑靴201球铰接在撑靴柱202下端，铰接的撑靴用于撑靴面与涵洞的管片表面匹配贴合，撑靴柱202与h型基架204立柱的下端滑动连接，精调竖向油缸203分别铰接在撑靴柱202和h型基架204立柱外侧壁上，通过精调竖向油缸203，能使精调总成2整体升高，并能通过撑靴201支撑在涵洞的底面。h型基架204两侧立柱外侧固定有牛角连接块安装座2041，在牛角连接块安装座2041上安装有竖直向的圆柱导向销1。
19.h型基架204横梁上固定有精调凹型导向台212，精调凹型导向台212的表面加工有凹槽，精调凹型导向台212凹槽上方与精调纵向平台213前后纵向滑动连接，精调纵向油缸
211整体前后纵向分布，精调纵向油缸211分别与精调纵向平台213和精调凹型导向台212铰接，通过精调纵向油缸211的伸缩，来控制精调纵向平台213相对精调凹型导向台212前后纵向滑动。精调纵向平台213上方与精调横向平台210左右横向滑动连接，精调横向油缸209左右横向分布，精调横向油缸209分别与精调横向平台210和精调纵向平台213铰接，通过精调横向油缸209的伸缩，能控制精调横向平台210相对精调纵向平台213左右横向滑动。精调横向平台210顶面中心位置球铰接箱涵件托板206。精调倾角油缸205、精调仰角油缸207和精调转角油缸208分别与精调横向平台210和箱涵件托板206球铰接从而调节箱涵件托板的左右倾角、前后仰角和水平面转角。其中，精调倾角油缸205竖直分布，精调倾角油缸205的一端球铰接在精调横向平台210的右侧、另一端球铰接在箱涵件托板206的右侧；精调仰角油缸207竖直分布，精调仰角油缸207的一端球铰接在精调横向平台210的前侧、另一端球铰接在箱涵件托板206的前侧；精调转角油缸208前后横向分布，精调转角油缸208的一端球铰接在精调横向平台210的顶面左侧、另一端球铰接在箱涵件托板206的底面左侧。精调倾角油缸205、精调仰角油缸207和精调转角油缸208相互配合实现箱涵件左右倾角、前后仰角和水平面转角三自由度转角精调。箱涵件托板206的顶面上固定有两个左右对称分布的箱涵件竖向定位销2061，箱涵件竖向定位销2061用于箱涵件托起时箱涵件快速定位。
20.如图3所示，在本实施例中，车体4为前后延伸分布的长形结构并能在预制箱涵件的涵洞内前后移动。车体4包括车架401和四个导向轮402，车架401是由三根横梁和两根纵梁拼接而成，车架401的下方通过两排支撑腿安装有两个左右平行对称分布的滑靴4013，滑靴4013为前后延伸的滑板结构，方便在涵洞内滑动。车架401的两排支撑腿外侧通过悬臂梁安装导向轮402，导向轮402用于在精调拼装装置步进时防止整个装置侧偏。车架401前端横梁左右两侧对称固定有牛角连接块4011，在该横梁中间位置上固定有步进油缸安装座a4012。精调总成2通过圆柱导向销1与车体4的牛角连接块4011滑动连接，滑动连接用于精调总成2托起箱涵件过程中防止带动车体悬空。
21.如图4所示，步进装置5包括几形步进架503、两个步进撑靴501和两个步进撑靴油缸502，几形步进架503是由型材横杆、型材竖杆和型材纵杆拼接而成的“几”字形的型材架，两个步进撑靴501分别通过滑杆插接在几形步进架503左右外侧，每个步进撑靴油缸502的一端铰接在几形步进架503上、另一端铰接在步进撑靴501上，步进撑靴油缸控制所对应的步进撑靴左右横向移动。步进撑靴501撑板中心固定有箱涵件横向定位销5011，箱涵件横向定位销5011用于步进装置5与箱涵件快速定位及防止在步进过程中步进装置5向后滑移。
22.在车体4上沿着前后方向设有导轨，几形步进架503的中间部分通过滑块5031配合在车体4的导轨上进行前后滑动，在几形步进架503横梁上固定有步进油缸安装座b5032。步进油缸3两头分别铰接在车体4前部的步进油缸安装座a4012和步进装置5后部的步进油缸安装座b5032上。
23.如图5所示，以在盾构隧道底部铺设箱涵作为排水通道或人员应急逃生的通道为例，预制箱涵件在加工时，为了配合本发明进行使用，在涵洞的顶部加工有两个托板定位销孔，在涵洞的左右两侧壁分别加工有一个步进撑板定位销孔，通过箱涵件吊机将若干个预制箱涵件从后往前依次放置在盾构隧道内，但是箱涵件吊机难以快速精确的调整箱涵件拼接位置，需要施工人员通过本发明所述盾构隧道预制箱涵件精调拼装装置调整预制箱涵件来达到精确调节拼装。
24.为了方便描述，预制箱涵件从后往前依次标号为0号件、1号件、2号件
……
，本发明所述盾构隧道预制箱涵件精调拼装装置具体工作过程如下：1、施工人员将0号件人工调整达到标准的精确拼装位置，将0号件作为标准位置；2、将盾构隧道预制箱涵件精调拼装装置移动到0号件的涵洞内，步进装置5处于0号件的涵洞内，步进撑靴501在步进撑靴油缸的作用下展开并接触涵洞侧壁，使箱涵件横向定位销插入涵洞的步进撑板定位销孔内，从而使步进装置5固定在0号件的涵洞内，步进油缸3伸长，使车体带动精调总成2往前移动到1号件的涵洞内适当位置；3、精调总成2位于1号件的涵洞内，通过撑靴201和撑靴柱202在竖直方向上的移动，使箱涵件托板的箱涵件竖向定位销插入1号件涵洞的托板定位销孔内，从而实现1号件的托起和竖直方向上的精调，通过精调纵向平台213在纵向移动实现1号件的前后纵向精调，通过精调横向平台210在横向移动实现1号件的左右横向精调，通过精调横向平台210和箱涵件托板206的球铰接副实现1号件的转角精调，精调倾角油缸205、精调仰角油缸207和精调转角油缸208相互配合实现箱涵件左右倾角、前后仰角和水平面转角三自由度转角精调；通过精调总成2实现预制箱涵件在空间六自由度的精确调整，使1号件与0号件精确对接；4、精调竖向油缸回缩，使箱涵件托板脱离1号件，步进油缸3进一步伸长，使车体带动精调总成2往前移动到2号件的涵洞内适当位置，精调总成2重复步骤3的动作，使2号件与1号件精确对接；5、步进装置5的步进撑靴油缸回缩，使步进撑靴501收回，在步进油缸3的作用下，将步进装置5往前移动到1号件的涵洞内，使步进撑靴501展开，使箱涵件横向定位销插入1号件涵洞的步进撑板定位销孔内，从而使步进装置5固定在1号件内；精调竖向油缸回缩，使箱涵件托板脱离2号件，步进油缸3进一步伸长，使车体带动精调总成2往前移动到3号件的涵洞内适当位置，精调总成2重复步骤3的动作，使3号件与2号件精确对接；6、重复上述步骤3-5，逐个对预制箱涵件进行精调对接。
25.本发明通过精调总成实现了预制箱涵件的托举和六自由度精确调整，步进装置与牛状车体配合实现了预制箱涵件精调拼装装置在箱涵件中的移动，本发明可靠的保障了预制箱涵件位姿的精确调整，操作简单，有效降低了预制箱涵件拼接人力投入，提高了预制箱涵件拼接效率，保障了预制箱涵件拼接质量。
26.可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本 发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。