[发明专利]地下工程装配式拱架自动连接节点及机械化施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下工程装配式拱架自动连接节点及机械化施工方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着城市的不断发展和人口的不断增加，陆上交通日益拥挤，发展地下工程已变得刻不容缓。近年来，我国地下工程建设发展迅速，取得了一些举世瞩目的成就，位居世界地下工程建设规模和建设速度大国前列。由于我国地下工程的建设规模和施工速度迅猛发展，对其施工效率及安全问题等也要求的越来越严格。目前，我国地下工程支护普遍采用钢拱架，且在进行支护作业时依旧采用传统的现场人工安装方式，安装过程中需要大量工人在现场未支护空间进行长时间的高强度施工作业，其安全性及施工效率越发难以满足当前地下工程快速发展下的施工要求，限制地下工程建设的进一步发展，因此拱架的机械化装配成为地下工程支护施工技术发展的必然趋势。在此背景条件下，传统的拱架节点连接方式需要进行相应的改进以配合现场拱架的机械化施工。

传统的拱架连接方式主要存在以下不足：

(1)所需施工工人数量多，劳动强度大。传统的拱架连接方法无法配合进行机械化施工，因此在进行现场安装时，需要大量工人配合施工。

(2)施工周期长、速度慢，安全性低。拱架连接过程中，工人需在未支护空间进行长时间的施工，安全性难以保证，且传统拱架连接方法费时费力，使施工进度严重滞后。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种地下工程装配式拱架自动连接节点及机械化施工方法，本发明能够有效配合拱架机械化装配施工，极大程度上提高了施工速度、缩短施工周期并保障了工人施工安全性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的一种地下工程装配式拱架自动连接节点，包括分别焊接于相邻两节拱架的导向承压连接装置和装配式连接装置，所述导向承压连接装置由固定连接板和导向板组成，所述固定连接板用于连接一个单节拱架，所述的导向板焊接于固定连接板的两侧；形成一个槽型状结构；所述装配式连接装置由导向伸缩装置和连接板组成，所述连接板用于连接另一个单节拱架，其内部设置三排贯通孔；所述的连接板通过转动件与所述的固定连接板相连；所述的转动件的旋转角度0～360°；所述的导向伸缩装置连接所述的连接板与导向板。

进一步的，所述的连接板上设有至少两个贯通孔，当设置三个时，分别为导向伸缩装置安装通孔、螺栓连接通孔、销轴旋转通孔。

进一步的，所述导向板上端为呈圆弧状的侧斜滑动面，并在导向板开设与连接板三排通孔相对应的贯穿孔。

进一步的，所述导向伸缩装置包括两个传力销、一个限位件和归位弹簧，两个传力销的销头部分为半球状，主体为圆柱状的结构销尾为直径大于销头部分的圆形底座，在两个圆形底座内设有弹簧孔；所述限位件固定在其中一个传力销的前端，起固定传力销作用，所述的归位弹簧两端分别固定在两个传力销的弹簧孔内。

进一步的，所述弹簧孔分别开设于两侧传力销圆形底座底端面中间部位，所述的弹簧孔上部为圆锥体，主体为圆柱体。

进一步的，导向伸缩装置通过内部归位弹簧，使传力销前端伸出孔外，所述导向承压连接装置绕销轴转动时，导向板挤压传力销，归位弹簧压缩，当固定连接板和连接板贴合后，传力销头弹出并锁扣在导向板贯穿孔内，将节点锁紧连接在一起。

当贯通孔在三个以上时，将其中一个或者多个设置为螺栓连接通孔，在螺栓连接通孔内配置螺栓连接机构以提高节点稳定性和拱架极限强度，所述螺栓连接机构由高强螺栓与螺母构成。

优选的，可在连接板及固定连接板间配置节点强化装置，即在连接板三排贯通孔间及固定连接板相对应位置处开设螺栓孔，安装高强螺栓及螺母。

本发明还提出了有一种包括前面所述连接装置的拱架。

利用所述的装配式拱架自动连接节点机械化施工方法，步骤如下：

(1)拱架试拼装：按照拱架设计轮廓线，在平整地面将各节拱架进行试拼装，将节点分别焊接于相邻两节拱架上，通过连接销轴将各节拱架形成整体。

(2)拱架折叠：通过节点卡钳装置，可打开装配式节点，按照拱架折叠形式，利用机械手吊装绕节点活动销轴转动，折叠至拱架设计形式。

所述节点卡钳由钳嘴、钳腮和手柄三部分组成，钳嘴向内伸出，主体为圆柱状，头部为半球状，且直径与传力销头直径相同。既可用于节点无损伤打开，又可解决节点导向伸缩装置不能正常使用的难题。

(3)拱架机械化安装：拱架安装时，利用机械手抓举中间拱架举升至要求位置并固定不动，辅助机械手配合展开两侧拱架，拱架节点自动卡合到位。