隧道衬砌台车用的定位校正装置以及隧道衬砌台车

摘要

本发明提供一种隧道衬砌台车用的定位校正装置以及隧道衬砌台车，定位校正装置包括第一悬架以及第一测量机构，第一测量机构设置在第一悬架上，第一测量机构包括第一外壳、第一球面反射镜、第二球面反射镜、第三球面反射镜和第一激光发射器，第一激光发射器发出的多条第一指示线经第一球面反射镜、第二球面反射镜、第三球面反射镜反射后在第一外壳远离第一悬架的一侧向外发射。通过第一测量机构使得隧道衬砌台车在地面行走中心线及钢轨铺设边线方向上实现实时指示，提高隧道衬砌台车在施工过程中的定位及校正精度，确保隧道施工质量，并大幅减少反复调整隧道衬砌台车的操作工序时间，实现隧道衬砌台车的快速、高效、精确定位和校正工序操作。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工设备技术领域，尤其是涉及一种隧道衬砌台车用的定位校正装置以及具有该定位校正装置的隧道衬砌台车。

背景技术

在隧道二次衬砌施工过程中，隧道衬砌台车是隧道施工过程二次衬砌中必须使用的专用设备，用于对隧道内壁的砼衬砌施工。根据隧道施工工序操作顺序和质量控制要点，隧道衬砌台车的定位和校正是确保隧道二次衬砌施工质量、净空尺寸的最基础工序，也是最关键工序。

参见图1，现有隧道衬砌台车均在其拱顶模板13、龙门架14等几个位置设置了中心点标识，用于测量人员通过多个中心线校正隧道衬砌台车整体与隧道中线12的定位，定位及校正操作主要步骤为：1、测量人员测量放样地面中心点；2、作业班组铺设隧道衬砌台车行走钢轨15并进行隧道衬砌台车走行，该工序中对钢轨15铺设的横向位置有较高精度要求，同时在隧道衬砌台车行走完毕后，工人需要采用吊垂球进行隧道衬砌台车的中心线核对，如果存在较大偏差还需要将隧道衬砌台车退回，重新铺设钢轨15后再行走，反复进行；3、测量人员测量调整隧道衬砌台车的横梁16高度和水平精准度；4、测量人员测量并调整隧道衬砌台车的横梁16中心；5、测量人员测量并校正隧道衬砌台车的模板13中心和高程；6、测量人员测量并调整隧道衬砌台车的模板13的边模；7、锁定隧道衬砌台车的所有支撑体系，转入下一道工序，即对隧道衬砌台车的模板13封闭及浇筑前准备。

现有隧道衬砌台车的定位和校正的操作仅仅是利用吊垂球进行中心点核对，再通过测量人员反复调整隧道衬砌台车的横梁16、龙门架14主梁等结构，并没有对引导隧道衬砌台车行走的钢轨15铺设进行定位和校正，从而导致隧道衬砌台车在施工前的定位和校正工序操作繁琐、工序时间长且精度不高。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种隧道衬砌台车用的定位校正装置，可提高隧道衬砌台车在施工过程中的定位及校正精度，而且操作简单便捷，从而加快隧道衬砌台车的定位及校正工序操作，缩短工序时间，并能够持续性长时间工作，从而确保隧道施工质量。

本发明的第二目的是提供一种具有上述定位校正装置的隧道衬砌台车。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种隧道衬砌台车用的定位校正装置，包括第一悬架以及第一测量机构，第一测量机构设置在第一悬架上，第一测量机构包括第一外壳、第一球面反射镜、第二球面反射镜、第三球面反射镜和第一激光发射器，第一外壳呈中空球体设置，第一激光发射器位于第一外壳的内部，第一球面反射镜、第二球面反射镜、第三球面反射镜分别设置在第一外壳的内球壁上，第一激光发射器发出的多条第一指示线经第一球面反射镜、第二球面反射镜、第三球面反射镜反射后在第一外壳远离第一悬架的一侧向外发射，第一球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳的第一指示截面上呈环向放射状向外发射，第一指示截面与第一悬架的长度延伸方向垂直设置，第二球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳的第二指示截面上呈环向放射状向外发射，且第三球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳的第三指示截面上呈环向放射状向外发射，第三指示截面和第二指示截面关于第一指示截面对称设置。

一个优选的方案是，隧道衬砌台车用的定位校正装置还包括第二悬架、支撑架以及第二测量机构，支撑架连接在第二悬架和第一悬架之间，第二测量机构设置在第二悬架上，第二测量机构包括第二外壳、第四球面反射镜和第二激光发射器，第二外壳呈中空球体设置，第二激光发射器位于第二外壳的内部，第四球面反射镜设置在第二外壳的内球壁上，第四球面反射镜将第二激光发射器发出的多条第二指示线反射后经第二外壳远离第二悬架的一侧向外发射，多条第二指示线在第二外壳的第四指示截面上呈环向放射状向外发射，第四指示截面与第一指示截面位于同一平面上。

更进一步的方案是，隧道衬砌台车用的定位校正装置还包括激光测距仪，激光测距仪设置在第一悬架上。

更进一步的方案是，第二指示截面与第一指示截面之间的夹角小于90°。

更进一步的方案是，第一悬架设置有固定套管，固定套管开设有贯穿设置的通孔，第一外壳设置有连接杆，连接杆可插装在通孔内，固定螺栓的螺纹端与固定套管的周壁螺纹连接并穿过固定套管的周壁抵压在连接杆的外周壁上，固定螺栓的第二端套接有螺母，螺母抵压在固定套管的周壁上；或者，连接杆设置有外螺纹，通孔设置有与连接杆的外螺纹配合的内螺纹。

更进一步的方案是，第二悬架设置有第一电子水准器，第一电子水准器用于识别第二悬架的水平度。

更进一步的方案是，第一电子水准器的数量为两个，两个第一电子水准器关于第二悬架的中线位置对称地设置在第二悬架的两端。

更进一步的方案是，第一悬架设置有第二电子水准器，第二电子水准器用于识别第一悬架的水平度。

更进一步的方案是，第二电子水准器的数量为两个，两个第二电子水准器关于第一悬架的中线位置对称地设置在第一悬架的两端。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种隧道衬砌台车，包括上述的隧道衬砌台车用的定位校正装置。

在隧道二次衬砌施工过程中，将定位校正装置的第二悬架固定在龙门架的顶架上，并将定位校正装置的第一悬架固定在龙门架的托架上，且第二悬架和第一悬架的中线位置与龙门架的中线位置对应。随后打开第二悬架上的第二测量机构的第二激光发射器以及第一悬架上的第一测量机构的第一激光发射器，第二激光发射器发出的多条第二指示线通过第四球面反射镜反射后经第二外壳远离第二悬架的一侧向外发射，多条第二指示线在第二外壳的第四指示截面上呈环向放射状向外发射，由于第四指示截面位于第二悬架的中线位置并与第二悬架的长度延伸方向垂直设置，则在第二悬架安装时调整第四指示截面与隧道标定中线对齐，因此从第四指示截面发射出的激光线在隧道的顶拱形成了隧道中线指示线，可通过水平油缸控制横梁在水平方向上移动以便调整模板的中线位置与其对齐。同时，第一激光发射器发出的多条第一指示线经第一球面反射镜、第二球面反射镜、第三球面反射镜反射后在第一外壳远离第一悬架的一侧向外发射，第一球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳的第一指示截面上呈环向放射状向外发射，由于第一指示截面与第四指示截面位于同一平面上，则在第一悬架安装时调整第一指示截面与隧道标定中线对齐，因此从第一指示截面发射出的激光线在隧道的地面形成了隧道中线指示线，则当第一指示截面发射出的激光线与隧道标定中线对齐时，说明龙门架位于可施工位置，并且，第二球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳的第二指示截面上呈环向放射状向外发射，且第三球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳的第三指示截面上呈环向放射状向外发射，第三指示截面和第二指示截面关于第一指示截面对称设置，从而第二指示截面和第三指示截面发射出的激光线分别朝向两条纵向钢轨并形成了纵向钢轨铺设边线，用于指示后续纵向钢轨的铺设位置，引导纵向钢轨的铺设，从而避免纵向钢轨存在较大偏差需要将隧道衬砌台车退回重新铺设。

本发明通过从第四指示截面发射出的激光线在隧道的顶拱形成了隧道中线指示线，从第一指示截面发射出的激光线在隧道的地面形成了隧道中线指示线，第二指示截面和第三指示截面发射出的激光线分别朝向两条纵向钢轨并形成了纵向钢轨铺设边线，使得本发明隧道衬砌台车在模板中线、地面行走中心线及钢轨铺设边线方向上实现实时指示，提高隧道衬砌台车在施工过程中的定位及校正精度，确保隧道施工质量，并大幅减少测量人员与作业工班反复调整隧道衬砌台车的操作工序时间，实现了隧道衬砌台车的快速、高效、精确定位和校正工序操作，缩短工序时间。同时，本发明隧道衬砌台车的定位校正装置的操作简单便捷，测量精确度高，并能够持续性长时间工作，设备成本投入低，且使用效果显著，大大降低了测量人员的劳动强度，隧道施工现场的实施效果极其显著。

附图说明

图1是现有隧道衬砌台车在隧道内施工的截面图。

图2是本发明隧道衬砌台车在隧道内施工的截面图。

图3是本发明隧道衬砌台车中定位校正装置的主视图。

图4是本发明隧道衬砌台车中定位校正装置的侧视图。

图5是本发明隧道衬砌台车中定位校正装置的第一测量机构的局部结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图2至图5，本实施例公开一种隧道衬砌台车，包括龙门架14、横梁16、两条纵向钢轨15、垂直油缸111、支撑油缸110、水平油缸19、顶升油缸18、模板13以及定位校正装置2，横梁16在竖直方向上位于龙门架14的上方，水平油缸19和顶升油缸18分别设置在龙门架14的顶架141上，水平油缸19用于控制横梁16在水平方向上移动，顶升油缸18用于控制横梁16在竖直方向上移动。模板13呈弧形设置在龙门架14和横梁16的外侧，模板13与横梁16通过立柱17连接，且模板13与龙门架14的支撑柱143通过支撑油缸110连接。纵向钢轨15在隧道11的纵向上延伸，龙门架14的两个支撑柱143可滑动地分别设置在两条纵向钢轨15上，垂直油缸111设置在龙门架14的支撑柱143远离顶架141的一端并用于控制支撑柱143在竖直方向上移动。

具体地，本实施例定位校正装置2包括第二悬架21、第一悬架23、支撑架22、第二测量机构以及第一测量机构，支撑架22连接在第二悬架21和第一悬架23的中线位置之间，第二悬架21、支撑架22和第一悬架23之间形成“工”字型设置。其中，第二测量机构设置在第二悬架21的中线位置上，第二测量机构包括第二外壳24、第四球面反射镜(未标示)和第二激光发射器(未标示)，第二外壳24呈中空球体设置，第二激光发射器位于第二外壳24的内部，第四球面反射镜设置在第二外壳24的内球壁上，第四球面反射镜将第二激光发射器发出的多条第二指示线242反射后经第二外壳24远离第二悬架21的一侧向外发射，多条第二指示线242在第二外壳24的第四指示截面241上呈环向放射状向外发射，第四指示截面241位于第二悬架21的中线位置并与第二悬架21的长度延伸方向垂直设置。第一测量机构设置在第一悬架23上，第一测量机构包括第一外壳25、第一球面反射镜255、第二球面反射镜(未标示)、第三球面反射镜(未标示)和第一激光发射器254，第一外壳25呈中空球体设置，第一激光发射器254位于第一外壳25的内部，第一球面反射镜255、第二球面反射镜、第三球面反射镜分别设置在第一外壳25的内球壁上。第一激光发射器254发出的多条第一指示线经第一球面反射镜255、第二球面反射镜、第三球面反射镜反射后在第一外壳25远离第一悬架23的一侧向外发射，第一球面反射镜255使得多条第一指示线在第一外壳25的第一指示截面251上呈环向放射状向外发射，第一指示截面251与第四指示截面241位于同一平面上。第二球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳25的第二指示截面252上呈环向放射状向外发射，且第三球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳25的第三指示截面253上呈环向放射状向外发射，第三指示截面253和第二指示截面252关于第一指示截面251对称设置。

在隧道11二次衬砌施工过程中，将定位校正装置2的第二悬架21固定在龙门架14的顶架141上，并将定位校正装置2的第一悬架23固定在龙门架14的托架上，且第二悬架21和第一悬架23的中线位置与龙门架14的中线位置对应。随后打开第二悬架21上的第二测量机构的第二激光发射器以及第一悬架23上的第一测量机构的第一激光发射器254，第二激光发射器发出的多条第二指示线242通过第四球面反射镜反射后经第二外壳24远离第二悬架21的一侧向外发射，多条第二指示线242在第二外壳24的第四指示截面241上呈环向放射状向外发射，由于第四指示截面241位于第二悬架21的中线位置并与第二悬架21的长度延伸方向垂直设置，则在第二悬架21安装时调整第四指示截面241与隧道标定中线12对齐，因此从第四指示截面241发射出的激光线在隧道11的顶拱形成了隧道中线指示线242，可通过水平油缸19控制横梁16在水平方向上移动以便调整模板13的中线位置与其对齐。同时，第一激光发射器254发出的多条第一指示线经第一球面反射镜255、第二球面反射镜、第三球面反射镜反射后在第一外壳25远离第一悬架23的一侧向外发射，第一球面反射镜255使得多条第一指示线在第一外壳25的第一指示截面251上呈环向放射状向外发射，由于第一指示截面251与第四指示截面241位于同一平面上，则在第一悬架23安装时调整第一指示截面251与隧道标定中线12对齐，因此从第一指示截面251发射出的激光线在隧道11的地面形成了隧道中线指示线，则当第一指示截面251发射出的激光线与隧道标定中线12对齐时，说明龙门架14位于可施工位置，并且，第二球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳25的第二指示截面252上呈环向放射状向外发射，且第三球面反射镜使得多条第一指示线在第一外壳25的第三指示截面253上呈环向放射状向外发射，第三指示截面253和第二指示截面252关于第一指示截面251对称设置，从而第二指示截面252和第三指示截面253发射出的激光线分别朝向两条纵向钢轨15并形成了纵向钢轨15铺设边线，用于指示后续纵向钢轨15的铺设位置。

本实施例通过从第四指示截面241发射出的激光线在隧道11的顶拱形成了隧道中线指示线242，从第一指示截面251发射出的激光线在隧道11的地面形成了隧道中线指示线，第二指示截面252和第三指示截面253发射出的激光线分别朝向两条纵向钢轨15并形成了纵向钢轨15铺设边线，使得本实施例隧道衬砌台车在模板13中线、地面行走中心线及钢轨铺设边线方向上实现实时指示，提高隧道衬砌台车在施工过程中的定位及校正精度，确保隧道11施工质量，并大幅减少测量人员与作业工班反复调整隧道衬砌台车的操作工序时间，实现了隧道衬砌台车的快速、高效、精确定位和校正工序操作，缩短工序时间。同时，本实施例隧道衬砌台车的定位校正装置2的操作简单便捷，测量精确度高，并能够持续性长时间工作，设备成本投入低，且使用效果显著，大大降低了测量人员的劳动强度，隧道施工现场的实施效果极其显著。

另外，本实施例定位校正装置2还包括激光测距仪28，激光测距仪28设置在第一悬架23远离第二悬架21的一侧，激光测距仪28实时测量第一悬架23与隧道11的地面之间的距离，可实现隧道衬砌台车在行走完毕后立即进行整体台车高度的测定、调整操作，即通过垂直油缸111控制龙门架14的支撑柱143在竖直方向上移动进行调整，从而进一步提高隧道衬砌台车在施工过程中的定位及校正精度。具体地，本实施例第二指示截面252与第一指示截面251之间的夹角小于90°，并且第四指示截面241与第二悬架21的宽度延伸方向平行设置，从而提高第二测量机构和第一测量机构的工作可靠性。

此外，本实施例第一悬架23设置有固定套管210，固定套管210开设有贯穿设置的通孔(未标示)，第一外壳25设置有连接杆29，连接杆29可插装在通孔内。固定螺栓211的螺纹端与固定套管210的周壁螺纹连接并穿过所述固定套管210的周壁抵压在连接杆29的外周壁上，从而实现第一外壳25可拆卸地安装在第一悬架23上。或者，连接杆29设置有外螺纹，通孔设置有与连接杆29的外螺纹配合的内螺纹，从而实现第一外壳25可拆卸地安装在第一悬架23上。

为了提高水平方向的精准调平，本实施例第二悬架21设置有第一电子水准器26，第一电子水准器26用于识别第二悬架21的水平度，第一悬架23设置有第二电子水准器27，第二电子水准器27用于识别第一悬架23的水平度。由于第二悬架21固定在龙门架14的顶架141上，第一悬架23固定在龙门架14的托架上，从而第一电子水准器26和第二电子水准器27实时检测龙门架14的水平度，提高龙门架14的工作精度。具体地，本实施例第一电子水准器26的数量为两个，两个第一电子水准器26关于第二悬架21的中线位置对称地设置在第二悬架21的两端，第二电子水准器27的数量为两个，两个第二电子水准器27关于第一悬架23的中线位置对称地设置在第一悬架23的两端。

以上实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。