二衬作业用防水板自动铺设机的制作方法

本实用新型涉及隧道二衬作业防水板铺设技术领域，特别涉及一种二衬作业用防水板自动铺设机。

背景技术：

目前国家加强社会基础工程建设，每年大量的铁路工程需要施工，在多山多丘陵地区不可避免的需要开采隧道，隧道施工中，能否正确选择隧道开挖方法，是影响隧道结构稳定及施工安全的重要考虑因素，尤其是软弱围岩在开挖过程中，不同的开挖方法及施工步骤会产生不同的围岩松动圈，引起围岩应力重新分布，从而影响围岩稳定性，对施工进度也会产生一定的影响，通常情况下，软弱围岩隧道一般采用台阶法或分部开挖法，但随着我国铁路隧道建设的快速发展和人工费用的不断升高，施工机械化已成为铁路隧道建设的发展必然。

成兰铁路从茂县至松潘段与岷江断裂带走向基本平行，线路大部分以隧道的工程形式通过。而平安隧道是其中最重要的控制性隧道之一，它位于茂县境内，隧道总体穿越石大关断层和以大店子倒转向斜、水沟子弧形倒转背斜，给隧道建设带来很大的困难，我们采用Ⅳ级围岩全环开挖法，那么实现机械化配套快速施工成为工作的难点。

在Ⅳ级围岩全环开挖过程中，需要进行二衬作业，二衬是指经加固后的坑道四周仍需继续二次加固来做的工作，在坑道开挖时沿着掌子面向前开进，而其后已挖成的坑道四面则需要加固，二次衬砌保证了隧道在运营使用中永久稳定、安全和美观，特别是在不良特殊地质段初期支护很难保证围岩结构长期稳定，需要模筑砼二次衬砌立即加强围岩变形支撑，初期支护也很难封闭山体内水系而导致隧道内仍有渗漏水，这就需要防排水系统结合二次衬砌来保证隧道的不渗不漏。二次衬砌也承受软弱围岩的蠕变压力，膨胀性地压或浅埋隧道受到的附加荷载等。在出现较大自然的变化，如地震、山体出现了偏压及过大的压力水等等破坏力很强的自然灾害时，隧道初期支护不能完全保证围岩的稳定，这就需要进行二次衬砌以加强山体变化的支撑稳定。因此，在平安隧道施工中二衬施工是重中之重，其中防水板的施工更为重要，如何利用机械自动化进行防水板自动铺设和焊接是此项目的重要内容。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二衬作业用防水板自动铺设机，能自动完成隧道二衬施工作业中防水板自动铺设和焊接，大大提高工作效率和防水板的铺设精度。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

二衬作业用防水板自动铺设机，在隧道纵向两侧地面上设置两根轨道，所述轨道的上设置底梁，所述底梁的一端设有驱动轮，另一端设有从动轮，所述驱动轮和从动轮设于所述轨道和底梁之间，包括设于所述底梁上的多根立柱、纵向梁、横向梁、一对平行的环向轨道、防水板铺设行走小车和焊接行走小车，所述立柱的顶部通过横向梁连接形成多个互相连接的门架，所述门架和纵向梁之间设置横移机构，所述纵向梁连接横向连接杆，所述横向连接杆的两端与所述环向轨道铰接，防水板铺设行走小车安装在外侧的环向轨道上，所述焊接行走小车安装在内侧的环向轨道上。

进一步地，所述横移机构包括分别设于所述横向梁两端的两个横移支座、升降气缸和横移气缸、所述升降气缸固定在所述横移支座上，所述升降气缸的输出轴连接纵向梁，所述两个横移支座之间连接横移支架，所述横移气缸的输出轴连接所述横移支架。

进一步地，所述环向轨道包括顶部固定弧形轨道和活动弧形轨道，所述横向连接杆的两端与所述顶部固定弧形轨道的末端铰接，所述横向连接杆与所述顶部固定弧形轨道的中部通过连接柱相连。

进一步地，所述固定弧形轨道和活动弧形轨道的外侧均安装有齿条，所述防水板铺设行走小车和焊接行走小车的车座上均安装有步进电机，所述步进电机的输出轴上设有驱动齿轮，所述驱动齿轮和所述齿条啮合。

进一步地，所述防水板铺设行走小车包括用于卷放防水板的卷布装置、用于将防水板压合到隧道壁上的碾压装置和设于所述碾压装置上用于调节碾压装置角度的调节装置。

进一步地，所述卷布装置包括设于防水板铺设行走小车底座上的卷布电机和支撑臂，所述卷布电机上设有第一链轮，所述支撑臂上设有第二链轮，所述第一链轮和第二链轮通过链条相连，所述支撑臂上还设有卷布轴。

进一步地，所述碾压装置包括设置于行走装置上的支撑杆、与所述支撑杆铰接的调节臂和设于所述调节臂上的碾压轮。

进一步地，所述调节装置包括液压调节杆和阻尼减振弹簧，所述液压调节杆的一端与所述支撑杆铰接，另一端连接阻尼减振弹簧，所述阻尼减振弹簧的另一端与调节臂相连。

进一步地，所述立柱与调节丝杆的一端与铰接，所述调节丝杆的另一端与所述活动弧形轨道铰接，所述调节丝杆的上方设有人工操作平台。

进一步地，所述焊接行走小车上设有热熔焊接机。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型克服了现有的防水板铺设时存在劳动强度大导致施工质量低下的问题，能够实现隧道二衬作业过程中自动焊接防水板和自动铺设防水板，大大的减轻了劳动强度，保证了施工质量和效率，对施工环境要求低，结构简单、操作方便，人工操作平台方便施工需要，工作人员可以通过操控电控制箱使铺设机到达隧道横截面任意位置。

2）克服了以往的防水板送上隧道壁困难的现象，碾压装置可以通过液压调节杆实现角度调节，铺设比较平整，卷布装置实现了防水板的自动施放，并通过碾压装置将施放的防水布与隧道壁辗压紧密贴合，可避免防水板发生褶皱，液压调节杆设有橡胶撑靴，避免对防水板造成硬伤害。碾压隧道防水板自动铺设台车提高了防水板的铺设精度，可实现全方位自动控制运行，还设置了焊接行走小车，防水板的焊接和铺设可同时进行，节省了工时，让施工更高效。

3）自动化程度高，施工人员劳动强度小，实现了焊接行走小车和防水板铺设行走小车自由行走，施工时可使防水板自行环向铺设，无论拉铺、上移、侧推、顶推都可以与隧道围岩紧密相贴，能够保证防水板整幅宽度与环向的平整铺设，焊接行走小车上设有的热熔焊接机，可以随时实现防水板上幅与下幅之间顺利焊接，保证了工程质量，减少了机械配合及施工人员，降低了施工成本。

附图说明

图1为本实用新型二衬作业用防水板自动铺设机的结构示意图；

图2为本实用新型的防水板铺设行走小车的结构示意图；

图中，1-轨道，2-底梁，3-驱动轮，4-从动轮，5-立柱，6-纵向梁，7-横向梁，8-防水板铺设行走小车，801-卷布电机，802-支撑臂，803-第一链轮，804-第二链轮，805-链条，806-卷布轴，807-支撑杆，808-调节臂，809-碾压轮，810-液压调节杆，811-阻尼减振弹簧，9-焊接行走小车，901-热熔焊接机，10-横向连接杆，11-顶部固定弧形轨道，12-活动弧形轨道，13-横移支座，14-升降气缸，15-横移气缸，16-横移支架，17-连接柱，18-步进电机，19-调节丝杆，20-人工操作平台，21-电控制箱，22-防水板，23-隧道壁。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：

如图1所示，二衬作业用防水板自动铺设机，在隧道纵向两侧地面上设置两根轨道1，所述轨道1的上设置底梁2，所述底梁2的一端设有驱动轮3，另一端设有从动轮4，所述驱动轮3和从动轮4设于所述轨道1和底梁2之间，包括设于所述底梁2上的多根立柱5、纵向梁6、横向梁7、一对平行设置的环向轨道、防水板铺设行走小车8 和焊接行走小车9，所述立柱5的顶部通过横向梁7连接形成多个互相连接的门架，所述门架和纵向梁6之间设置横移机构，所述纵向梁6连接横向连接杆10，所述横向连接杆10的两端与所述环向轨道铰接，防水板铺设行走小车8安装在外侧的环向轨道上，所述焊接行走小车9安装在内侧的环向轨道上，底梁2上还设有电控制箱21，打开电控制箱21启动驱动轮3和从动轮4沿轨道1行驶到预铺设防水板的位置。

所述环向轨道包括，所述横向连接杆10的两端与所述顶部固定弧形轨道11的末端铰接，所述横向连接杆10与所述顶部固定弧形轨道11的中部通过连接柱顶部固定弧形轨道11和活动弧形轨道12相连。

所述固定弧形轨道11和活动弧形轨道12的外侧均安装有齿条，所述防水板铺设行走小车8 和焊接行走小车9的车座上均安装有步进电机18，所述步进电机18的输出轴上设有驱动齿轮，所述驱动齿轮和所述齿条啮合，启动步进电机18 可控制防水板铺设行走小车8 和焊接行走小车9分别在各自的轨道上自动行走，所述步进电机的电源可以安装在各自的小车的底座上。

所述横移机构包括分别设于所述横向梁7两端的两个横移支座13、升降气缸14和横移气缸15、所述升降气缸14固定在所述横移支座13上，所述升降气缸14的输出轴连接纵向梁6，所述两个横移支座13之间连接横移支架16，所述横移气缸15的输出轴连接所述横移支架16，启动升降气缸14和横移气缸15，由于12铰接，顶部固定弧形轨道11和活动弧形轨道可以调整顶部固定弧形轨道11和活动弧形轨道12的之间角度和相对位置，从而调整防水板铺设行走小车8 和焊接行走小车9与隧道壁23的相对位置。

如图2所示，所述防水板铺设行走小车8包括用于卷放防水板的卷布装置、用于将防水板压合到隧道壁上的碾压装置和设于所述碾压装置上用于调节碾压装置角度的调节装置。

所述卷布装置包括设于防水板铺设行走小车8底座上的卷布电机801和支撑臂802，所述卷布电机801上设有第一链轮803，所述支撑臂802上设有第二链轮804，所述第一链轮803和第二链轮804通过链条805相连，所述支撑臂802上还设有随着第二链轮804一同旋转用于卷起或展开防水板22的卷布轴806，防水板22卷设在卷布轴806上，通过卷布电机801带动第二链轮804旋转，从而带动卷布轴806旋转，实现卷布轴806将防水板22卷起或铺开，大大地减少了劳动力，操作也十分简单。

所述碾压装置包括设置于行走装置上的支撑杆807、与所述支撑杆807铰接的调节臂808和设于所述调节臂808上的碾压轮809，通过控制调节臂808使碾 压轴806靠近和远离隧道壁23，然后碾压轮809的滚动下将防水板22压合到隧道壁上使其紧密贴合。

所述调节装置包括液压调节杆810和阻尼减振弹簧811，所述液压调节杆810的一端与所述支撑杆807铰接，另一端连接阻尼减振弹簧811，所述阻尼减振弹簧811的另一端与调节臂808相连，所述液压调节杆810设有橡胶撑靴可避免对防水板22造成硬伤害，所述液压调节杆810的运行能够推动调节臂808上下移动，最终实现调节碾压轴806与隧道壁之间的距离。

本实用新型克服了以往防水板送上隧道壁困难的现象，碾压装置可以通过液压调节杆810实现角度调节，铺设比较平整，卷布装置实现了防水板22的自动施放，并通过碾压装置将施放的防水板22与隧道壁23辗压紧密贴合，可避免防水板222发生褶皱，液压调节杆810可调节设置橡胶撑靴，避免对防水板22造成硬伤害。这种基于碾压隧道防水板设计的自动铺设台车提高了防水板的铺设精度，可实现全方位自动控制运行，还设置了焊接行走小车9，防水板的焊接和铺设可同时进行，节省了工时，让施工更高效。

所述立柱5和活动弧形轨道12之间通过调节丝杆19铰接，所述调节丝杆19的上方设有人工操作平台20，调节丝杆19可以调节立柱5和活动弧形轨道12之间的距离和相互间的角度。

所述焊接行走小车9上设有热熔焊接机901，可采用新型超声波热熔焊接机，点焊热熔垫片，用爬焊机焊接接头，启动焊接行走小车9的步进电机19，配合防水板铺设行走小车8铺设防水板，使防水板22的铺设和焊接按需求有序的进行，防水板22施工完毕后，收回辗压装置，通过人工操作平台20进行钢筋绑扎工作。

本实用新型的二衬作用防水自动铺设机，自动化程度高，施工人员劳动强度小，实现了焊接行走小车和防水板铺设行走小车自由行走，施工时可使防水板自行环向铺设，无论拉铺、上移、侧推、顶推都可以与隧道围岩紧密相贴，能够保证防水板整幅宽度与环向的平整铺设，焊接行走小车上设有的热熔焊接机，可以随时实现防水板上幅与下幅之间顺利焊接，保证了工程质量，减少了机械配合及施工人员，降低了施工成本。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。