[发明专利]一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法

说明书

本发明提供一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法，所述的一种隧道初期支护钢架安装辅助设备包括控制模块、底座、抓紧机构、升降机构和手持式控制终端，所述的升降机构设置在底座上，升降机构上设置有激光测距模块，升降机构上部设置有支撑杆；所述的抓紧机构设置在底座下端，所述的控制模块的主控器与升降机构的千斤顶、抓紧机构的液压缸和手持式控制终端的从控制器电连接。本发明结构简单、设计合理且成本低，便于钢架拱顶单元的安装，减少人工劳动强度，提高施工效率，降低安全风险，实用性强。

技术领域

本发明属于隧道初期支护钢架安装技术领域，尤其涉及一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法。

背景技术

目前国内隧道施工过程中，隧道初期支护钢架安装主要采用人工借助开挖台架的方式，以双向四车道公路隧道台阶法为例，上台阶常见有3个钢架单元，钢架单元借助装载机运送到开挖台架上，左右侧钢架单元工人通过滑动旋转就位较为快速，钢架拱顶单元临时放置在开挖台架上也较容易，但钢架拱顶单元和钢架两侧单元连接较为费劲，存在做业人数多，需要4-5人才能完成，工人劳动强度较大，施工效率低、安全风险大的问题。为了减少工人劳累，加快施工进度，钢架安装辅助设备开发日益受到重视。目前常见的支护钢架安装辅助设备有立拱台车和拱架安装车，但是，立拱台车是在现有开挖台架上增加升降、平移、顶升系统；拱架安装车是利用机械臂抓举钢架，利用机械臂工作台投送工人到拱顶完成钢架连接，此都存在成本高、进度慢的问题，且仍处于试验推广阶段，未能普遍使用。

发明内容

为了克服现有工人劳动强度较大，施工效率低、安全风险大、成本高且进度慢的问题，本发明提供一种隧道初期支护钢架安装辅助设备及其施工方法，其结构简单、设计合理且成本低，便于钢架拱顶单元的安装，减少人工劳动强度，提高施工效率，降低安全风险，实用性强。

本发明的目的之一在于：本发明中所采用的千斤顶升降推动升降杆升降，从而将钢架单元顶升，便于工作人员将钢架单元连接，相比传统人工安装减少2-3人，省力省时。

本发明的目的之二在于：本发明中所采用的机械爪由液压缸控制开合，使得机械爪能快速稳定的抓在开挖台架上，从而便于工作人员省时省力安装钢架单元。

本发明的目的之三在于：本发明中所采用的激光测距模块能检测钢架单元上升的高度，便于工作人员实时掌握，以使钢架单元升至预定安装高度。

本发明的目的之四在于：本发明中所采用的手持式控制终端进行远程操作支撑杆的升降而实现钢架单元的升降，一方面工作人员不用值守在设备上，减少人力投入，另一方面有利于工作人员远距离微调，快速对准钢架连接钢板上的螺丝孔，以快速安装钢架单元。

本发明采用的技术方案为：

一种隧道初期支护钢架安装辅助设备，包括控制模块、底座、抓紧机构、升降机构和手持式控制终端，所述的升降机构设置在底座上，升降机构上设置有激光测距模块，升降机构上部设置有支撑杆；所述的抓紧机构设置在底座下端，所述的控制模块的主控器与升降机构的千斤顶、抓紧机构的液压缸和手持式控制终端的从控制器连接。

所述升降机构包括千斤顶和升降杆，所述的千斤顶安装在底座上，升降杆安装在千斤顶顶端，所述升降杆外套设有防护套，所述升降杆上部设置有供搭载钢架的支撑杆，所述支撑杆横向伸出防护套并向外延伸，所述的支撑杆的伸出端上设有挡板；激光测距模块位于支撑杆的下方。

所述抓紧机构包括设置在底座的十字形支架和四个设置在十字形支架端部的机械爪，所述机械爪包括连接板、设置在连接板两端的第一机械爪与第二机械爪和驱动所述第一机械爪与所述第二机械爪开合的液压缸，所述连接板的顶部通过连接杆与十字形支架的端部固定连接。

所述控制模块至少包括主控器以及与主控器相接的第一无线通信模块和第一液晶触摸屏，所述控制模块通过第一无线通信模块与手持式控制终端进行数据通信，所述主控器的输入端与激光测距模块的输出端相接。