一种地铁隧道顶部和侧部结构修复的钢内衬安装机的制作方法

本实用新型属于盾构法地铁施工中隧道顶部和侧部结构修复技术领域，具体涉及一种地铁隧道顶部和侧部结构修复的钢内衬安装机。

背景技术：

目前地铁隧道施工中，隧道渗漏水、裂缝等缺陷的修复主要依靠装载机、倒链和人力进行施工作业。传统的缺陷修复整治方法存在较大的安全隐患，并且施工质量差，施工效率低，施工人员劳动强度高。针对地铁隧道施工中出现的隧道渗漏水、裂缝等缺陷，很有必要研发一种地铁隧道顶部和侧部结构修复的钢内衬安装机，以减小钢内衬与隧道混凝土管片之间的缝隙，并进行加固处理。

技术实现要素：

为解决上述地铁隧道施工技术问题，本实用新型提供了一种地铁隧道顶部和侧部结构修复的钢内衬安装机，是针对地铁隧道顶部和侧部渗漏水、裂缝等缺陷的现状而研发的地铁隧道顶部和侧部结构修复的钢内衬安装机，用于有效减小钢内衬与隧道混凝土管片之间的缝隙。

根据设计要求将用于地铁隧道顶部和侧部结构修复的环形钢内衬分成a块、b块和c块，将准备好的环形钢内衬分块a块、b块和c块放置于平板车上，通过轨道牵引机车将平板车拖运至钢内衬安装位置，再将钢内衬上预设的起吊点d、e分别与预设在平板车上的起吊臂端连接，起吊装置将钢内衬吊运并放置于钢内衬安装机上，通过钢内衬安装机将钢内衬分块a块、c块、b块分别进行安装，保证钢内衬与隧道混凝土管片表面贴合间隙最小，并进行加固处理。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种地铁隧道顶部和侧部结构修复的钢内衬安装机，其特征在于包括基座系统、升降系统、液压系统、电气系统、钢内衬总成和钢内衬安装系统；

所述基座系统分左右两部分，该基座系统包括升降外套、升降油缸固定座一、底部横梁、横移外套支腿、横移外套、伸缩内套和伸缩外套，其中升降油缸固定座一焊接在升降外套上，2个升降外套与底部横梁焊接成一组，4个横移外套支腿与底部横梁焊接在一起，4个横移外套分别焊接在4个横移外套支腿上，伸缩内套焊接在横移外套上，伸缩外套设置于伸缩内套外部；

所述升降系统包括升降内套、升降油缸固定座二和固定托架，其中升降油缸固定座二焊接在升降内套上部外侧，固定托架分别与升降内套和升降油缸固定座二焊接成整体，固定托架由底横梁、中间连接梁、上横梁及底纵梁焊接成框梁结构，上横梁与升降内套焊接在一起，支撑臂与固定托架上的耳板连接；

所述液压系统包括随车液压泵站及液压油箱、带刹车液压马达、升降油缸、基座定位油缸、辅助油缸和横移油缸，其中随车液压油箱为液压系统提供液压油，随车液压泵站为整个液压系统提供原动力，液压油箱与液压泵站通过管路连接，液压泵站经操纵阀后分别与升降油缸、基座定位油缸、辅助油缸、横移油缸和带刹车液压马达连接提供液压动力，升降油缸分别与升降油缸固定座一和升降油缸固定座二通过销轴连接，基座定位油缸分别与基座定位座和底部横梁上的耳板连接，基座定位座与平板车平板焊接在一起形成固定装置，辅助油缸一端与固定托架上的耳板通过销轴连接，辅助油缸另一端与底纵梁上的耳板通过销轴连接，横移油缸上端与底纵梁下部的连接耳板通过销轴连接，下端根据需要与横移内套上的b连接耳板或c连接耳板连接；

所述钢内衬总成包括钢内衬a块、钢内衬b块和钢内衬c块；

所述钢内衬安装系统包括减速机、导向链轮、张紧链轮、支撑轮、链条、托架和连接耳板，其中减速机通过螺栓与底横梁连接，带刹车液压马达安装在减速机上，导向链轮焊接在托架上，张紧链轮与托架通过张紧螺栓连接，支撑轮均匀布置在托架顶部固定轨道上，链条与连接耳板的d点通过销轴连接后，依次经导向链轮、减速机、张紧链轮、导向链轮、托架与连接耳板的e点通过销轴连接，形成封闭传动结构；

所述电气系统包括电机、控制柜及电缆辅助设施。

本实用新型所述的地铁隧道顶部和侧部结构修复的钢内衬安装机的运行方法，其特征在于具体过程为：工作前，首先，启动随车液压泵站，操作基座定位油缸，使钢内衬安装机准确位于安装位置正下方；其次，检查使升降系统降至最低即钢内衬总成与隧道顶部混凝土管片距离h处，钢内衬安装系统回到初始中位；

工作时，步骤1，将钢内衬a块的起吊点d、e分别与平板车上的起吊臂端用销轴连接，起吊装置将钢内衬a块吊运并放置于钢内衬安装系统的支撑轮上；

步骤2，将钢内衬安装系统上的连接耳板与钢内衬a块的起吊点d、e进行连接；

步骤3，操作升降油缸伸长直至位于升降系统上的钢内衬a块到达隧道顶部混凝土管片距离a；

步骤4，开启带刹车液压马达，使钢内衬安装系统逆时针转动，钢内衬a块以隧道中心o为圆心沿距离隧道混凝土表面a旋转；再操作辅助油缸伸出，使支撑臂伸出，配合支撑钢内衬a块，用于防止钢内衬a块下垂变形；然后操作横移油缸收回直至横移内套完全收回至中位；钢内衬安装系统继续逆时针转动，钢内衬a块继续沿距离隧道混凝土表面a旋转直至从起始中位旋转至a°，去掉d点的连接销轴；

步骤5，横移油缸下端与b连接耳板通过销轴连接，操作横移油缸伸出，横移内套向钢内衬a块方向伸出，使钢内衬a块以钢内衬a块上的e点为圆心旋转距离b到达f点贴紧隧道侧部混凝土管片表面，对钢内衬a块进行固定；

步骤6，继续操作辅助油缸伸出，使支撑臂伸出，使钢内衬a块以f点为圆心旋转，使e点移动距离g后，钢内衬a块顶部贴紧隧道混凝土管片表面；

步骤7，通过钢内衬a块和混凝土管片上预先设置好的连接孔，采用膨胀螺栓将钢内衬a块与混凝土管片进行临时固定；

步骤8，操作横移油缸收回直至横移内套完全收回至中位，去掉伸缩外套和横移油缸之间的连接销，人工将伸缩外套向外侧收回至最短；

步骤9，操作辅助油缸使完全缩回，支撑臂缩回；

步骤10，开启带刹车液压马达，在链条的带动下使钢内衬安装系统顺时针旋转a°至初始位置即中位；

步骤11，操作升降油缸收回直至升降系统完全降至最低；

至此，钢内衬a块安装完成；

同理，反向操作，安装钢内衬b块，在重复步骤5安装钢内衬b块时，横移油缸下端与c连接耳板通过销轴连接；

最后，安装钢内衬c块，步骤1，将钢内衬c块的起吊点d、e分别与平板车上的起吊臂端用销轴连接，起吊装置将钢内衬c块吊运并放置于钢内衬安装系统的支撑轮上；

步骤2，将钢内衬安装系统上的连接耳板与钢内衬c块的起吊点d、e进行连接；

步骤3，操作升降油缸伸长直至位于升降系统上的钢内衬c块到达隧道顶部混凝土管片表面，并贴紧隧道顶部混凝土管片表面；

步骤4，通过钢内衬c块和混凝土管片上预先设置好的连接孔，采用膨胀螺栓将钢内衬c块与混凝土管片进行临时固定；

步骤5，操作升降油缸收回直至升降系统完全降至最低；

此时，钢内衬c块安装完成；

至此一环钢内衬安装完成；

钢内衬总成安装完成后，将钢内衬a块与钢内衬b块连接处进行焊接，将钢内衬b块与钢内衬c块连接处进行焊接，最后采用化学螺栓将钢内衬a块、钢内衬b块、钢内衬c块连接牢固。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型作为车载式移动设备，借助牵引机车驱动其行走；工作装置采用平板车自带液压系统。因此，不需要配置动力装置和液压泵站，节约生产成本；

2、本实用新型采用机械化作业，工人劳动强度低，施工效率高；

3、本实用新型采用集成式操控台，操作简单便捷，安全可靠，施工效率高；

4、本实用新型采用液压驱动方式，安装、定位精准可靠，施工质量高，施工环境零污染；

5、本实用新型是针对地铁隧道顶部和侧部渗漏水、裂缝等缺陷的现状而研发的地铁隧道顶部和侧部结构修复的钢内衬安装机，用于有效减小钢内衬与隧道混凝土管片之间的缝隙。

附图说明

图1-2为本实用新型的整体布置图；

图3为本实用新型的钢板分块图；

图4-5为本实用新型的主视图和侧视图；

图6-7为本实用新型的升降系统和钢内衬安装系统图；

图8-13为本实用新型的工作状态图。

图中：1-基座系统，2-升降系统，3-液压系统，4-电气系统，5-钢内衬总成，6-基座定位座，7-升降外套，8-升降油缸固定座一，9-底部横梁，10-横移外套支腿，11-横移外套，12-伸缩内套，13-伸缩外套，14-升降内套，15-升降油缸固定座二，16-固定托架，17-减速机，18-横移内套，19-支撑臂，20-带刹车液压马达，21-升降油缸，22-基座定位油缸，23-辅助油缸，24-横移油缸，25-底纵梁，26-钢内衬安装系统，27-钢内衬a块，28-钢内衬b块，29-钢内衬c块，30-导向链轮，31-张紧链轮，32-支撑轮，33-链条，34-托架，35-电机，36-控制柜，37-连接耳板，38-底横梁，39-中间连接梁，40-上横梁。

具体实施方式

结合附图详细描述本实用新型的技术方案，根据设计要求将用于地铁隧道侧部和顶部结构修复的环形钢内衬分成a块、c块和b块，将准备好的环形钢内衬分块a块、c块和b块分别放置于平板车上，通过轨道牵引机车将平板车拖运至钢内衬安装位置，再将钢内衬上预设的起吊点d、e分别与预设在平板车上的起吊臂端连接，起吊装置将钢内衬吊运并放置于钢内衬安装机上，通过钢内衬安装机将钢内衬分块按照a块、c块、b块的顺序分别进行安装，保证钢内衬与隧道混凝土管片表面贴合间歇最小，并进行加固处理。

一种地铁隧道顶部和侧部结构修复的钢内衬安装机，包括基座系统1、升降系统2、液压系统3、电气系统4、钢内衬总成5和钢内衬安装系统26；

所述基座系统1分左右两部分，该基座系统1包括升降外套7、升降油缸固定座一8、底部横梁9、横移外套支腿10、横移外套11、伸缩内套12和伸缩外套13，其中升降油缸固定座一8焊接在升降外套7上，2个升降外套与底部横梁9焊接成一组，4个横移外套支腿10与底部横梁9焊接在一起，4个横移外套11分别焊接在4个横移外套支腿10上，伸缩内套12焊接在横移外套11上，伸缩外套13设置于伸缩内套12外部；

所述升降系统2包括升降内套14、升降油缸固定座二15和固定托架16，升降油缸固定座二15焊接在升降内套14上部外侧，固定托架16分别与升降内套14和升降油缸固定座二15焊接成整体，固定托架16由底横梁38、中间连接梁39、上横梁40及底纵梁25焊接成框梁结构，上横梁40与升降内套14焊接在一起，支撑臂19与固定托架16上的耳板连接；

所述液压系统3包括随车液压泵站及液压油箱、带刹车液压马达20、升降油缸21、基座定位油缸22、辅助油缸23和横移油缸24，其中随车液压油箱为液压系统提供液压油，随车液压泵站为整个液压系统提供原动力，液压油箱与液压泵站通过管路连接，液压泵站经操纵阀后分别与升降油缸21、基座定位油缸22、辅助油缸23、横移油缸24和带刹车液压马达20连接提供液压动力，升降油缸21分别与升降油缸固定座一8和升降油缸固定座二15通过销轴连接，基座定位油缸22分别与基座定位座6和底部横梁9上的耳板连接，基座定位座6与平板车平板焊接在一起形成固定装置，辅助油缸23一端与固定托架16上的耳板通过销轴连接，辅助油缸23另一端与底纵梁25上的耳板通过销轴连接，横移油缸24上端与底纵梁25下部的连接耳板通过销轴连接，下端根据需要与横移内套18上的b连接耳板或c连接耳板连接；

所述钢内衬总成5包括钢内衬a块27、钢内衬b块28和钢内衬c块29；

所述钢内衬安装系统26包括减速机17、导向链轮30、张紧链轮31、支撑轮32、链条33、托架34和连接耳板37，其中减速机17通过螺栓与底横梁38连接，带刹车液压马达20与减速机17连接在一起，导向链轮30焊接在托架34上，张紧链轮31与托架34通过张紧螺栓连接，支撑轮32均匀布置在托架34顶部固定轨道上，链条33与连接耳板37上的d点通过销轴连接后，依次经导向链轮30、减速机17、张紧链轮31、导向链轮30、托架34与连接耳板37上的e点通过销轴连接，形成封闭传动结构；

所述电气系统4包括电机35、控制柜36及电缆辅助设施。

本实用新型所述的地铁隧道侧部和顶部结构修复的钢内衬安装机的运行方法，其特征在于具体过程为：工作前，首先，启动随车液压泵站，操作基座定位油缸22，使钢内衬安装机准确位于安装位置正下方；其次，检查使升降系统2降至最低直至钢内衬总成5与隧道顶部混凝土管片距离h处，钢内衬安装系统26回到初始中位；

工作时，步骤1，将钢内衬a块27的起吊点d、e分别与平板车上的起吊臂端用销轴连接，起吊装置将钢内衬a块27吊运并放置于钢内衬安装系统26的支撑轮32上；

步骤2，将钢内衬安装系统26上的连接耳板37与钢内衬a块27的起吊点d、e进行连接；

步骤3，操作升降油缸21伸长直至位于升降系统2上的钢内衬a块27到达隧道顶部混凝土管片距离a；

步骤4，开启带刹车液压马达20，使钢内衬安装系统26逆时针转动，钢内衬a块27以隧道中心o为圆心沿距离隧道混凝土表面a旋转；再操作辅助油缸23伸出，使支撑臂19伸出，配合支撑钢内衬a块27，用于防止钢内衬a块27下垂变形；然后操作横移油缸24收回直至横移内套18完全收回至中位；钢内衬安装系统26继续逆时针转动，钢内衬a块27继续沿距离隧道混凝土表面a旋转直至从起始中位旋转至a°，去掉d点的连接销轴；

步骤5，横移油缸24下端与b连接耳板通过销轴连接，操作横移油缸24伸出，横移内套18向钢内衬a块27方向伸出，使钢内衬a块27以钢内衬a块27上的e点为圆心旋转距离b到达f点贴紧隧道侧部混凝土管片表面，对钢内衬a块27进行固定；

步骤6，继续操作辅助油缸23伸出，使支撑臂19伸出，使钢内衬a块27以f点为圆心旋转，使e点移动距离g后，钢内衬a块27顶部贴紧隧道混凝土管片表面；

步骤7，通过钢内衬a块27和混凝土管片上预先设置好的连接孔，采用膨胀螺栓将钢内衬a块27与混凝土管片进行临时固定；

步骤8，操作横移油缸24收回直至横移内套18完全收回至中位，去掉伸缩外套13和横移油缸24之间的连接销，人工将伸缩外套13向外侧收回至最短；

步骤9，操作辅助油缸23使完全缩回，支撑臂19缩回；

步骤10，开启带刹车液压马达20，在链条33的带动下使钢内衬安装系统26顺时针旋转a°至初始位置即中位；

步骤11，操作升降油缸21收回直至升降系统2完全降至最低；

至此，钢内衬a块27安装完成；

同理，反向操作，安装钢内衬b块29，在重复步骤5安装钢内衬b块29时，横移油缸24下端与c连接耳板通过销轴连接；

最后，安装钢内衬c块28，步骤1，将钢内衬c块28的起吊点d、e分别与平板车上的起吊臂端用销轴连接，起吊装置将钢内衬c块28吊运并放置于钢内衬安装系统26的支撑轮32上；

步骤2，将钢内衬安装系统26上的连接耳板37与钢内衬c块28的起吊点d、e进行连接；

步骤3，操作升降油缸21伸长直至位于升降系统2上的钢内衬c块28到达隧道顶部混凝土管片表面，并贴紧隧道顶部混凝土管片表面；

步骤4，通过钢内衬c块28和混凝土管片上预先设置好的连接孔，采用膨胀螺栓将钢内衬c块28与混凝土管片进行临时固定；

步骤5，操作升降油缸21收回直至升降系统2完全降至最低；

此时，钢内衬c块28安装完成；

至此一环钢内衬安装完成；

钢内衬总成5安装完成后，将钢内衬a块27与钢内衬b块28连接处进行焊接，将钢内衬b块28与钢内衬c块29连接处进行焊接，最后采用化学螺栓将钢内衬a块27、钢内衬b块28、钢内衬c块29连接牢固。

以上实施例描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型原理的范围下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本实用新型保护的范围内。