一种适用于约束混凝土拱架自动化施工节点铰接装置技术领域
本发明涉及一种适用于约束混凝土拱架自动化施工节点铰接装置。
背景技术
随着隧道建设规模和速度的快速发展，隧道在建设过程中会穿越高应力、软弱破碎带等
复杂条件的地层，常规支护方式不能对隧道围岩形成有效的控制，影响着隧道的安全性和稳
定性，约束混凝土支护是隧道支护中比较强的一种，适用于围岩地质软弱、岩石节理发育、
围岩应力高、断层破碎的隧道。约束混凝土在现场实施过程中将会分为若干段，隧道掌子面
拼接，从而对隧道围岩进行控制，因此约束混凝土各段之间的连接方式将对约束混凝土支护
工艺、施工速度等产生重要影响。
现有节点连接方式存在下述问题：
一、现有节点连接方式为法兰连接和套管连接，在拱架安装过程中，需要大量的工作进
行安装工作，劳动强度大。
二、现有节点连接方式无法进行自动化施工。
三、现有节点连接方式施工速度慢，施工周期长，施工成本高，目前还有没一种约束混
凝土自动化施工节点铰接装置。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种适用于约束混凝土拱架自动化施工节点铰接装置，
本发明能够实现约束混凝土自动化施工的实施，有利于缩短施工周期。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于约束混凝土拱架自动化施工节点铰接装置，包括通过铰接轴活动连接的铰接
扣和铰接槽，所述铰接槽内部中空，使得铰接扣的下端被包裹于铰接槽内；
所述铰接扣的下端设有第一挡圈卡槽，铰接槽的对应位置设置有第二挡圈卡槽，使得铰
接扣与铰接槽卡合固定。
进一步的，所述铰接扣下部设有圆台型的凸腔，圆台上底面封闭，只预设有一个排气孔。
所述凸腔上设置第一挡圈卡槽。
所述铰接扣与铰接槽以铰接轴为轴旋转，旋转角度0～360°。
所述铰接扣安设两个铰接轴套，铰接槽安设一个铰接轴套，铰接扣经铰接轴与铰接槽连
接。
所述铰接槽的中空内沿与铰接扣的凸腔相匹配，铰接槽内沿上设有第二挡圈卡槽。
所述铰接轴外侧设置有与其活动连接的铰接轴套。
所述铰接槽下部设有拱架连接环，通过连接环将拱架与铰接槽焊接连接。
所述第一挡圈卡槽内设置有一弹性挡圈，所述铰接扣绕铰接轴转动，当弹性挡圈与第二
挡圈卡槽重合后，铰接扣与铰接槽固定连接，将两节拱架连接在一起。
所述节点铰接装置铰接闭合后，第一挡圈卡槽、第二挡圈卡槽在相同水平线上。
所述铰接扣与铰接槽闭合时，铰接槽中的弹性挡圈收缩，将铰接扣和铰接槽锁紧在一起，
起到铰接作用。
所述节点铰接装置根据约束混凝土的截面形状加工为圆形或方形。
本发明的有益效果为：
(1)本发明结构简单，安装方便，节点铰接装置仅有铰接扣、铰接槽和铰接轴组成，
组装灵活，操作简单；
(2)铰接装置安装于约束混凝土拱架节点处，有助于实现自动化施工，减轻劳动强度，
加快施工速度，缩短施工周期，降低施工成本；
(3)适用广，对于各种不同形状、尺寸、截面形式的支护拱架，如矿用U型钢拱架、
H型钢拱架、各种截面形式及尺寸的约束混凝土拱架等均可选用该节点铰接装置，调整其加
工尺寸即可；
(4)适用范围广泛，适用于约束混凝土自动化施工节点铰接装置，适用于各种巷道、
隧道及洞室群等工程的拱架支护节点的铰接，如矿用U型钢拱架、H型钢拱架、各种截面形
式及尺寸的约束混凝土拱架等均可选用该节点铰接装置，实现机械化施工。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的闭合连接状态示意图；
图3为本发明的铰接扣平面图；
图4为本发明的铰接扣剖面图；
图5为本发明的铰接槽平面图；
图6为本发明的铰接槽剖面图；
图7为本发明的弹性挡圈及被撑开状态示意图。
其中，1、铰接扣，2、铰接槽，3、铰接轴，4、铰接轴套，5、铰接扣挡圈卡槽，6、铰
接槽挡圈卡槽，7、圆台型凸腔，8、排气孔，9、铰接扣拱架连接环，10、铰接槽拱架连接环，
11、弹性挡圈，12、弹性挡圈开口处。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，适用于约束混凝土自动化施工节点铰接装置，由铰接扣1、铰接槽2和铰
接轴3组成，在铰接扣1和铰接槽2中分布设置卡槽，铰接扣1圆台型的凸腔上安装弹性挡
圈11。
铰接扣1安设两个铰接轴套4，铰接槽2安设一个铰接轴套4，铰接扣1经铰接轴3与铰
接槽2连接。
铰接扣1与铰接槽2以铰接轴3为轴旋转，旋转角度0～360°。
的节点铰接轴可以从铰接轴套4中取出。
铰接扣1下部设有圆台型凸腔7，圆台型凸腔7上底面封闭，并在圆台型凸腔7上底面
设排气孔8。
铰接扣1上部设有拱架连接环，通过连接环将拱架与铰接扣1焊接连接。
铰接扣1圆台型的凸腔上设有卡槽，在卡槽中安装高强度弹性挡圈，卡槽的尺寸应与弹
性挡圈相吻合。
铰接槽2下部设有拱架连接环，通过连接环将拱架与铰接槽2焊接连接。
铰接槽2内圆环的直径应与铰接扣1圆台型凸腔7的下底面外直径相互一致，铰接槽2
内圆环上设有挡圈卡槽。
节点铰接装置铰接闭合后，铰接扣1与铰接槽2的挡圈卡槽在相同水平线上。
铰接扣1与铰接槽2闭合时，铰接槽2中的弹性挡圈收缩，将铰接扣1和铰接槽2锁紧
在一起，起到铰接作用。
节点铰接装置可以根据约束混凝土的截面形状加工为圆形或方形。
如图1所述，本发明的节点铰接装置有铰接扣1、铰接槽2和铰接轴3构成，拱架的端
头与铰接扣1的拱架连接环9相连，另一节拱架的端头与铰接槽2的拱架连接环10相连。当
两节拱架与铰接装置连接完成后，将铰接扣1和铰接槽2围绕铰接轴3转动，当圆台凸腔7
上挡圈卡槽5中的弹性挡圈与铰接槽2上的挡圈卡槽6重合后，铰接扣1和铰接槽2紧密连
接一起如图2所示，将两节拱架连接在一起。
如图1和图2所示，所述铰接扣1和铰接槽2利用卡簧通过铰接扣挡圈卡槽5和铰接槽
挡圈卡槽6固定铰接装置。
如图3和5所示，所述节点铰接装置的的截面形状一般为圆形或方形，也可根据需要设
计成不同的形状。
如图3和图4所示，所述节点铰接装置的铰接扣1上部设置拱架连接环9，下部为圆台
型凸腔7，在凸腔7的下底面设置挡圈卡槽5，而在上底面布置一个圆形的排气孔8，铰接扣
1安设两个铰接轴套3。
如图5和图6所示，所述节点铰接装置的铰接槽2下部设置拱架连接环10，铰接槽2内
圆环上设有挡圈卡槽6，铰接槽2安设一个铰接轴套3。
一种适用于约束混凝土自动化施工节点铰接装置提供了一种方便简单拱架节点的连接装
置，可以实现拱架自动连接，解决了拱架施工过程中节点连接难度，有利于实现拱架安装的
自动化施工。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限
制，所属领域技术人员应该明白，在本发明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发明的保护范围以内。