一种隧道约束混凝土拱架机械化施工快速定位纵向连接装置技术领域
本实用新型涉及一种隧道约束混凝土拱架机械化施工快速定位纵向连接装置。
背景技术
近年来，我国交通隧道建设取得了前所未有的发展，已成为世界隧道及地下工程
建设规模和建设速度第一大国。随着隧道建设规模和速度的迅猛发展，作为隧道初期支护
主体的钢拱架，其安装速度和质量的要求对节省工时显得尤为重要，而我国隧道支护拱架
安装前一般都需要利用全站仪对隧道断面拱顶、拱脚三点进行测量放样，量出隧道拱部的
中线及高程位置，来确定拱架安装位置。
传统的拱架安装定位方法在施工中主要存在以下缺点：
(1)每次拱架安装都需要进行测量放样，占有较长的隧道拱架安装时间；
(2)根据测量放样点进行拱架安装，缺少参考物或环境限制等原因，精度也存在些
许偏差。
在过去数十年的工程实践中，虽然人们在隧道施工拱架安装定位做了很多工作，
由于条件限制，没有一种方法切实有效的解决拱架快速定位问题。因此急需一种装置能够
方便、快捷的解决拱架安装快速定位问题。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述问题，提出了一种隧道约束混凝土机械化施工拱架快速
定位纵向连接装置，本实用新型能够将相邻两榀拱架快速连接定位，不需要每次拱架安装
前进行测量放样，以解决拱架定位占用时间过长，精度不高和人员浪费等问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种隧道约束混凝土机械化施工拱架快速定位纵向连接装置，包括分别固定于拱
架两侧的固定部件和定位引导连接部件，且所述固定部件和定位引导连接部件同轴，相邻
的拱架上固定部件和定位引导连接部件的安装位置、方向一致，且相邻的构架通过纵向定
位杆连接，纵向定位杆一端连接一榀拱架的固定部件，另一端连接另一榀拱架的定位引导
连接部件，以实现正在拼装拱架与已拼装完成拱架之间的定位、固定。
进一步的，所述固定部件为螺纹固定装置，焊接在拱架侧面中心位置。
所述定位引导连接部件焊接在拱架侧面中心位置，且与固定部件共轴，成对出现。
每榀拱架中固定部件和定位引导连接部件的数量根据现场围岩级别、隧道断面大
小和/或拱架尺寸确定。
所述固定部件，为中空结构，且中空部分内沿设置有螺纹。
所述定位引导连接部件，其一端为喇叭状圆形连接管，另一端为管状结构且焊接
在拱架上，且喇叭状圆形连接管为中空结构，管状结构内部设有一凹槽。
所述纵向定位杆一端设置有螺纹，与固定部件内的螺纹相配合，另一端为圆台型
端头，与定位引导连接部件的喇叭状圆形连接管相配合。
所述纵向定位杆的圆台型端头的后端设有一定位凹槽，用以固定卡簧，且定位凹
槽与凹槽的位置相对应。
所述圆台型端头向定位引导连接装置内移动，卡簧在喇叭状圆形连接管凹槽中被
圆台型端头撑开，当喇叭状圆形连接管凹槽与纵向定位杆凹槽相对时，卡簧收缩，纵向定位
杆与定位引导连接装置位置锁定。
所述卡簧为带有缺口的圆形钢圈，直径介于喇叭状圆形连接管凹槽内、外径之间。
本实用新型的有益效果为：
1、装置构成简单，仅有螺纹固定装置、纵向定位杆、定位引导连接装置三部分主要
部分构成，操作方便；
2、安装便捷灵活，容易操作，进行拱架定位时，仅需要相邻两榀拱架对接即可，节
省拱架安装时间，加快施工进度；
3、施工成本降低，应用该装置进行定位，减少仪器的使用，降低施工成本；
4、安装精度高，使用拱架快速定位纵向连接装置不用考虑人为、环境等因素的影
响，误差较小；
5、适用范围广，对于隧道初期支护中不同形状的拱架均可适用，如约束混凝土拱
架、H型钢拱架、工字钢拱架等。
附图说明
图1是本实用新型螺纹固定装置示意图；
图2是定位引导连接装置2示意图；
图3是卡簧及被撑开状态示意图；
图4是纵向定位连接杆示意图；
图5是装配完成的纵向定位连接装置示意图；
图6是螺纹固定装置及定位引导连接装置2在拱架中位置示意图。
图中，1、螺纹固定装置；2、引导连接装置；3、喇叭状圆形连接管；4、喇叭状圆形连
接管凹槽；5、卡簧；6、卡簧开口处；7、纵向定位杆；8、纵向定位杆螺纹；9、纵向定位杆凹槽；
10、纵向定位杆圆台型端头；11、拱架。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图5、图6所示，一种隧道约束混凝土机械化施工拱架快速定位纵向连接装置，包
括螺纹固定装置1、纵向定位杆7、定位引导连接装置2和卡簧5。螺纹固定装置1与定位引导
连接装置2分别焊接在拱架11侧面的两侧，且共轴。纵向定位杆7尾部连接已完成拼装拱架
11的螺纹固定装置1，头部连接正在拼装拱架11的定位引导连接装置2，完成正在拼装拱架
11与已拼装完成拱架11之间的定位、固定，从而实现拱架11的快速定位拼装。
所述的螺纹固定装置1及定位引导连接装置2焊接在拱架11侧面中心位置，且两者
共轴，成对出现，每榀拱架11中该对装置的数量根据现场围岩级别、隧道断面大小、拱架尺
寸确定。
所述的定位引导连接装置2一端部为喇叭状圆形连接管3，另一端焊接在拱架11
上。
所述的纵向定位杆7一端配有螺纹，另一端部为圆台型端头，距离圆台底部3～
10mm位置有一凹槽。纵向定位杆7长度等于拱架设计间距。
所述的纵向定位杆7材料为较好塑性和良好的加工性能的钢筋，或者为高分子材
料。
所述喇叭状圆形连接管3内有安放卡簧5的凹槽。
所述喇叭状圆形连接管3材料为高性能的金属材料。
所述卡簧5为带有缺口的圆形钢圈。
所述卡簧5直径介于喇叭状圆形连接管凹槽4内、外径之间。
所述卡簧5先放入到喇叭状圆形连接管凹槽4中，将纵向定位杆螺纹8与新装拱架
螺纹固定装置1连接拧紧，再将新装拱架纵向定位杆圆台型端头10，伸入到已安装拱架11的
定位引导连接装置2中的喇叭状圆形连接管3内，随着圆台型端头不断向定位引导连接装置
2内移动，卡簧5在喇叭状圆形连接管凹槽4中不断被圆台型端头撑开，当喇叭状圆形连接管
凹槽4与纵向定位杆凹槽9相对时，卡簧5收缩，使得纵向定位杆7与定位引导连接装置2位置
锁定，完成安装定位。
本实用新型的一种隧道约束混凝土机械化施工拱架快速定位纵向连接装置主要
通过以下技术方案实现的：
第一步：根据确定的拱架定位位置，将螺纹固定装置1及定位引导连接装置2焊接
在拱架11两侧面同轴线上；
第二步：卡簧5放入到已焊接完成的定位引导连接装置2中的喇叭状圆形连接管凹
槽4中；
第三步：进行拱架11安装时，将纵向定位杆螺纹8与新装拱架螺纹固定装置1连接
拧紧；
第四步：安装机加持新装拱架11进行安装，将拧紧的纵向定位杆圆台型端头10伸
入上榀安装拱架定位引导连接装置2的喇叭状圆形连接管3内，随着圆台型端头不断向定位
引导连接装置2内移动，卡簧5在喇叭状圆形连接管凹槽4中不断被圆台型端头撑开，当喇叭
状圆形连接管凹槽4与纵向定位杆凹槽9相对时，卡簧5收缩，使得纵向定位杆与定位引导连
接装置2位置锁定，完成安装定位；
第五步：拱架11完成安装定位后，将两拱脚用硬石垫实；
第六步：对安装拱架11进行定位复查、调整。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新
型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领
域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范
围以内。