[发明专利]一种隧道初期支护钢拱架安装装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种隧道初期支护钢拱架安装装置及使用方法，该装置包括连接杆、支撑平台、回转机构、抓取平台和监控机构，钢拱架安装装置通过连接杆与液压挖掘机吊臂连接；所述支撑平台将回转机构与连接杆连接所述回转机构使抓取平台能相对于回转机构翻转，进而调整抓取平台的安装角度，便于钢拱架的准确安装；所述抓取平台包括两个套环抓手和电磁机构，可稳定拾取钢拱架；所述监控机构为基于神经网络算法的智能监控机构，可辅助操作人员将钢拱架调整到相应的安装位置，实现隧道内光线昏暗条件下钢拱架的准确安装。

技术领域

本发明涉及隧道初期支护钢拱架安装技术，特别是涉及隧道初期支护。

背景技术

近年来，随着我国基础建设步伐的加快，隧道以通行时间短、方便等优势成为许多铁路与公路建设的选择。在隧道建设中，新奥法施工成为建设穿山隧道的一种常见形式，其原则可概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”，基本原理是运用各种支护措施抑制围岩变形，最大限度地发挥围岩自身的承载能力。通过现场量测和岩土力学分析等方法及时掌握围岩变形动态，根据分析结果判断是否对原设计结构进行修正，或者决定最佳支护时机，使隧道施工更安全、更经济。支护包括初次柔性支护和二次衬砌，初次柔性支护，即通过喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢拱架等为支护形式，对开挖后的隧道进行支护；二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。钢拱架是初次支护作业中的重要支护材料，通过架设钢拱架，与锚杆、喷射混凝土、钢筋网组成复合支护，以保护和加强围岩的强度和自稳能力。

然而，在实际的隧道施工过程中，很多工程采用人工架设钢拱架，即，人工将钢拱架抬举到安装的位置，通过多次人工调整后对钢拱架进行固定，这种传统的方式主要有以下不足：

(1)单片钢拱架重量约为300公斤，在实际施工过程中还需要多片钢拱架拼接，采用人工安装，需要的作业人员多、劳动强度大，而且仅靠人工的方式往往难以将其安置到与隧道拱顶围岩密贴，拱顶围岩与钢拱架顶缘之间存在着一定的空隙，导致喷射的混凝土局部会出现脱空现象。在此情况下，钢拱架不能起到抵抗围岩变形的作用；

(2)在安装钢拱架时，无法一次放置到准确的安装位置，需要多次调整，而人工调整十分耗时，导致施工效率低，影响整个施工进度；

(3)整个安装过程需要大量的作业人员在隧道掌子面作业，掌子面容易出现落石等情况，施工安全性低。

为了解决实际工程中钢拱架安装存在的难题，出现了钢拱架安装设备。目前应用于隧道建设过程中安装钢拱架的装置，一般结构复杂，操作工序繁琐，效率较低。在一些隧道施工过程中由于围岩稳定性达不到要求，需要进行微台阶开挖，这样就导致上台阶作业空间十分狭窄，导致钢拱架安装装置又无法满足施工要求，对钢拱架安装造成了很大的困难。因此，发明一种快捷、便利的钢拱架安装装置显得非常具有实际意义。

发明内容

发明目的：为解决现有隧道施工过程中存在的问题，本发明提供了一种隧道初期支护钢拱架安装装置及使用方法，以实现对钢拱架的准确拾取和安装，更好的与其他的支护措施抵抗围岩变形。

技术方案：为了实现上述目标，本发明的一种隧道初期支护钢拱架安装装置及使用方法采用如下的技术方案：

该安装装置包括连接杆、支撑平台、回转机构、抓取平台和监控机构，所述连接杆用于将钢拱架安装装置与液压挖掘机的吊臂连接；所述支撑平台用于将回转机构以及连接杆组合；所述抓取平台包括抓手机构和电磁机构，抓手机构与抓取平台前端的滑动块连接，电磁机构设置在抓取平台的中部；所述监控机构固定在抓手机构的中部。

优选的，所述连接杆设置在支撑平台的后端，连接杆与支撑平台铰接。

优选的，所述支撑平台包括铰接杆、水平连杆、箱框和螺栓固定支架，所述铰接杆设置在箱框的两侧，所述水平连杆固定在螺栓固定支架的位置，与设置在箱框上的螺栓孔以及铰接杆连接，所述箱框为支撑平台的外壳，所述螺栓固定支架铰接于箱框上的预留孔。