一种单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车的制作方法

本技术涉及隧道衬砌安装，具体涉及一种单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车。

背景技术：

1、目前隧道衬砌主要有两种方式，一种方式是直接在隧道内进行整体式的混凝土浇注衬砌，另一种方式为在工厂或现场预先制备成若干构件，运入隧道内，用机械将其拼装成一环接一环的衬砌。装配式隧道衬砌有许多优点：(1)一经装配，不需养生时间，即可承受围岩压力；(2)大量构件可以在工厂成批生产，机械化拼装，从而改善了劳动条件,节省了劳动力；(3)拼装时，不需要临时支护如拱架、模板等，从而节省了大量的支撑材料及劳动力；(4)拼装速度因采用了机械化而提高，缩短了工期，还可能降低造价；(5)装配式衬砌适应性强，在一些高寒等特殊的环境中可以采用。

2、为了方便装配式隧道衬砌的安装，目前可以将一环隧道衬砌片分为多块进行分别拼装，经常将一环隧道衬砌片分为一块拱顶衬砌片和两块边墙衬砌片进行拼装，因此很有必要提供一种能够对拱顶衬砌片和边墙衬砌片进行安装的台车，以解决目前工程建设中的速度、质量、效益的问题。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，该台车能够对装配式隧道衬砌进行单环三块式拼装，且施工人员少、安装效率较高、安装精度高。

2、实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：

3、一种单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，至少包括车架、连接于车架底部的台车走行机构以及电气液压单元，一环隧道衬砌片包括一块拱顶衬砌片和两块边墙衬砌片，所述车架上安装有拱顶安装机构和边墙安装机构，其中边墙安装机构在车架的两侧对称设置有两套；

4、所述边墙安装机构包括依次连接的回转单元、多自由度调整单元和边墙衬砌片连接单元，其中回转单元连接于车架上，并绕车架在隧道宽度方向上的竖直面上旋转，使边墙安装机构整体绕车架旋转，边墙衬砌片连接于边墙衬砌片连接单元上，回转单元和多自由度调整单元对边墙衬砌片连接单元进行回转和调整，使边墙衬砌片定位至边墙安装位置；

5、所述拱顶安装机构包括纵移单元、横移单元、顶升单元和衬砌片支撑连接装置，所述衬砌片支撑连接装置的结构与拱顶衬砌片的结构相匹配，拱顶衬砌片放置并连接于衬砌片支撑连接装置上，衬砌片支撑连接装置通过纵移单元、横移单元和顶升单元连接于车架上，在三个平面上将拱顶衬砌片调整定位至拱顶安装位置；

6、所述衬砌片支撑连接装置的中心点与边墙衬砌片连接单元的中心点的水平距离与一环隧道衬砌片的幅宽相匹配。

7、所述回转单元包括驱动电机、蜗杆、蜗轮和回转支承，其中蜗轮固定套装在车架上，回转支承转动套装在车架上，蜗杆固定于回转支承上，且蜗杆与蜗轮啮合，并使蜗杆的中心轴与蜗轮的中心轴相互垂直，驱动电机连接于蜗杆的一端，驱动电机驱动，使蜗杆在蜗轮上转动，从而使回转支承在车架上转动。

8、所述回转支承与车架之间通过轴承转动连接。

9、所述多自由度调整单元包括伸缩调整油缸、固定臂、伸缩臂、连接件、第一微调油缸和第二微调油缸，其中伸缩调整油缸设置有两个，两个伸缩调整油缸的一端分别固定连接于回转单元的两侧，固定臂、伸缩臂和连接件共同形成y字形结构，两个伸缩调整油缸的另一端分别铰接于固定臂和伸缩臂上远离连接件的一端，连接件上设置有安装孔，边墙衬砌片连接单元通过球铰连接于安装孔内，所述第一微调油缸倾斜铰接于连接件和边墙衬砌片连接单元之间，第二微调油缸水平铰接于连接件和边墙衬砌片连接单元之间。

10、所述边墙衬砌片连接单元包括连接头、连接座和抓具，其中连接头与连接座连接为一体式结构，两者呈t字型，所述连接头与多自由度调整单元连接，抓具连接于连接座上远离连接头的一面，且抓具在连接座上分布设置有两个以上，所述抓具与边墙衬砌片通过螺栓可拆卸连接。

11、所述纵移单元、横移单元、顶升单元和衬砌片支撑连接装置由下至上依次安装，其中纵移单元安装于车架上。

12、所述纵移单元包括纵移架和纵移轨道，其中纵移轨道固定于车架上，纵移架的底部安装有车轮组，车轮组安装于纵移轨道上，并沿纵移轨道纵向移动；

13、所述横移单元包括横移架和横移油缸，其中横移架通过横移油缸连接于纵移架上方，横移油缸伸缩，带动横移架沿纵移架横向移动；

14、所述顶升单元包括顶升油缸，衬砌片支撑连接装置通过顶升油缸与横移架连接，顶升油缸伸缩使衬砌片支撑连接装置竖直上下移动。

15、所述横移架上设置有限位孔，衬砌片支撑连接装置的底部固定连接有限位柱，限位柱安装于限位孔内，顶升油缸伸缩使限位柱沿限位孔竖直上下移动。

16、所述台车走行机构为轮轨式走行结构，包括安装于车架底部的2组主动走行轮组和2组从动走行轮组以及安装于隧道内地面上的走行轨道。

17、所述车架为门形框架结构，包括立柱、横梁和纵梁。

18、与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有以下优点：1、本实用新型所提供的拼装台车能够实现装配式隧道衬砌的单环三块式安装，分别通过边墙安装机构和拱顶安装机构对边墙衬砌片和拱顶衬砌片进行定位调整，满足衬砌安装精度要求，而且施工人员少。

19、2、本实用新型中边墙衬砌片的安装通过边墙安装机构完成，边墙安装机构上设置有回转单元和多自由度调整单元，通过回转能将边墙衬砌片从车架底部定位至边墙安装位置附近，同时通过多自由度调整单元对边墙衬砌片进行上下、左右和旋转的初调和微调，安装精度高。

20、3、本实用新型中拱顶衬砌片的安装通过拱顶安装机构完成，拱顶安装机构能够对拱顶衬砌片进行上下、左右和前后的调整，实现拱顶衬砌片的精确安装。

21、4、本实用新型中提供的拼装台车在进行一块边墙衬砌片的调整定位时，可同时进行另一块边墙衬砌片的安装，另外，在进行拱顶衬砌片的调整定位时，可同时进行下一环边墙衬砌片的安装，节省安装时间，安装效率高。

技术特征：

1.一种单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，至少包括车架、连接于车架底部的台车走行机构以及电气液压单元，一环隧道衬砌片包括一块拱顶衬砌片和两块边墙衬砌片，其特征在于：所述车架上安装有拱顶安装机构和边墙安装机构，其中边墙安装机构在车架的两侧对称设置有两套；

2.根据权利要求1所述的单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，其特征在于：所述回转单元包括驱动电机、蜗杆、蜗轮和回转支承，其中蜗轮固定套装在车架上，回转支承转动套装在车架上，蜗杆固定于回转支承上，且蜗杆与蜗轮啮合，并使蜗杆的中心轴与蜗轮的中心轴相互垂直，驱动电机连接于蜗杆的一端，驱动电机驱动，使蜗杆在蜗轮上转动，从而使回转支承在车架上转动。

3.根据权利要求2所述的单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，其特征在于：所述回转支承与车架之间通过轴承转动连接。

4.根据权利要求1所述的单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，其特征在于：所述多自由度调整单元包括伸缩调整油缸、固定臂、伸缩臂、连接件、第一微调油缸和第二微调油缸，其中伸缩调整油缸设置有两个，两个伸缩调整油缸的一端分别固定连接于回转单元的两侧，固定臂、伸缩臂和连接件共同形成y字形结构，两个伸缩调整油缸的另一端分别铰接于固定臂和伸缩臂上远离连接件的一端，连接件上设置有安装孔，边墙衬砌片连接单元通过球铰连接于安装孔内，所述第一微调油缸倾斜铰接于连接件和边墙衬砌片连接单元之间，第二微调油缸水平铰接于连接件和边墙衬砌片连接单元之间。

5.根据权利要求1所述的单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，其特征在于：所述边墙衬砌片连接单元包括连接头、连接座和抓具，其中连接头与连接座连接为一体式结构，两者呈t字型，所述连接头与多自由度调整单元连接，抓具连接于连接座上远离连接头的一面，且抓具在连接座上分布设置有两个以上，所述抓具与边墙衬砌片通过螺栓可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，其特征在于：所述纵移单元、横移单元、顶升单元和衬砌片支撑连接装置由下至上依次安装，其中纵移单元安装于车架上。

7.根据权利要求6所述的单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，其特征在于：所述纵移单元包括纵移架和纵移轨道，其中纵移轨道固定于车架上，纵移架的底部安装有车轮组，车轮组安装于纵移轨道上，并沿纵移轨道纵向移动；

8.根据权利要求7所述的单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，其特征在于：所述横移架上设置有限位孔，衬砌片支撑连接装置的底部固定连接有限位柱，限位柱安装于限位孔内，顶升油缸伸缩使限位柱沿限位孔竖直上下移动。

9.根据权利要求1所述的单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，其特征在于：所述台车走行机构为轮轨式走行结构，包括安装于车架底部的2组主动走行轮组和2组从动走行轮组以及安装于隧道内地面上的走行轨道。

10.根据权利要求1所述的单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，其特征在于：所述车架为门形框架结构，包括立柱、横梁和纵梁。

技术总结
本技术提供了一种单环三块式隧道衬砌旋转拼装台车，车架上安装有拱顶安装机构和边墙安装机构，边墙安装机构在车架的两侧对称设置有两套；边墙安装机构包括依次连接的回转单元、多自由度调整单元和边墙衬砌片连接单元，回转单元和多自由度调整单元对边墙衬砌片连接单元进行回转和调整，使边墙衬砌片定位至边墙安装位置；拱顶安装机构包括纵移单元、横移单元、顶升单元和衬砌片支撑连接装置，拱顶衬砌片放置并连接于衬砌片支撑连接装置上，在三个平面上将拱顶衬砌片调整定位至拱顶安装位置；衬砌片支撑连接装置的中心点与边墙衬砌片连接单元的中心点的水平距离与一环隧道衬砌片的幅宽相匹配。该台车施工人员少、安装效率较高、安装精度高。

技术研发人员：王嵽显,李伟奇,熊晓晖,李翔,李鹏远,邓君,李睿骞,杨圆,吕虎,徐腾辉,何亮,陈晓飞,王源
受保护的技术使用者：中铁十一局集团有限公司
技术研发日：20221107
技术公布日：2024/1/12