具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1～图9，本发明提出一种拱顶预制构件，包括若干个预制模块100，预制模块100的左右两侧均设置有楔面121和榫卯结构130，左右相邻的两个预制模块100能够通过榫卯结构130拼接，且在拼接的时候，左右相邻的两个预制模块100的楔面121相互贴合。

参照图1至图4，拱顶预制构件由若干预制模块100拼接组成，预制模块100先由施工人员预先根据隧道的尺寸预制好并完成强度校核，然后再运输到待施工的隧道段进行拼接，预制模块100在拼接前通过榫卯结构130进行导向，在拼接后通过榫卯结构130进行防脱。预制模块100从隧道拱顶的一侧底部边缘处开始安装，安装到隧道拱顶另一处边缘结束，预制模块100的两侧面通过楔面121相互贴合，拱顶预制构件在隧道顶部下陷时能够将竖直方向的载荷沿拱顶预制构件向两边分解；而且采用楔面121的设计，拱顶预制构件在承受压力时向隧道内侧收拢，使相邻的预制模块100贴合更加紧密。

在本发明的一些实施例中，预制模块100包括钢筋骨架110和混凝土基体120，钢筋骨架110预埋于混凝土基体120内部，混凝土基体120对应隧道的拱顶弧度设置成拱型结构，楔面121设置在拱型结构的左右两侧。

参照图2和图3，预制模块100包括钢筋骨架110和混凝土基体120，在进行预制模块100的制造时，先将钢筋骨架110焊接好，再将钢筋骨架110放置于模腔中，模腔的形状通常与隧道的拱顶弧度设置一致。进一步地，浇灌混凝土，制成拱型结构的预制模块100，以达到均匀的受力结构。

在本发明的一些实施例中，预制模块100的前端设置有弧形凹槽122、后端设置有弧形凸部123，前后相邻的两个预制模块100通过弧形凹槽122和弧形凸部123配合保持贴合。

参照图2，预制模块100的前后两端分别设置有和隧道拱顶弧度一致的弧形凹槽122或弧形凸部123，相邻两列的拱顶预制构件的弧形凸部123和弧形凹槽122能够楔合至一起，并且弧形凸部123能够在弧形凹槽122中滑动。采用上述结构的设计，不仅拱顶预制构件之间的连接紧密，而且在安装时采用错位安装的方式能够进一步提高整体结构的承载能力。

在本发明的一些实施例中，榫卯结构130于钢筋骨架110的左侧设置有榫头131、右侧设置有卯部132，榫头131相对于楔面121向外凸出，榫头131下端设置有第一定位孔133、上端设置有第一弧形调节孔134，钢筋骨架110设置有穿过第一定位孔133、第一弧形调节孔134的第一销轴结构，榫头131能够绕第一定位孔133转动而调节榫头131的倾斜角度，卯部132的下端设置有第二定位孔135、上端设置有第二弧形调节孔136，钢筋骨架110设置有穿过第二定位孔135、第二弧形调节孔136的第二销轴结构，卯部132能够绕第二定位孔135转动而调节卯部132的倾斜角度。

参照图3和图4，榫头131和卯部132分别设置在钢筋骨架110的两侧。钢筋骨架110设置有两层钢筋网。在制作预制模块100时，先将钢筋骨架110放入模腔中，工作人员根据隧道的施工需求，调整榫头131和卯部132倾斜角度，使预制模块100间的匹配性更好，待调整好榫头131或卯部132的倾斜角度后，通过焊接将榫头131或卯部132固定在钢筋骨架110上。

在本发明的一些实施例中，榫卯结构130还包括防脱杆，榫卯结构130于榫头131上设置有第一楔孔137，于卯部132上设置有第二楔孔138，第一楔孔137和第二楔孔138在拼接在一起时与防脱杆的外轮廓相适配。

为了进一步地提高相邻的预制模块100之间的稳定性，在拼接好预制模块100后，插入防脱杆，能够进一步地预制模块100安装结构的稳定性，起到良好的防脱效果。

在本发明的一些实施例中，预制模块100还包括顶撑机构，顶撑机构于钢筋骨架110的四个边角处向上设置有顶撑螺杆140，顶撑螺杆140上端设置有若干向外张开的支腿141，支腿141用于抵接隧道表面。

参照图5，在本实施例中，通过在钢筋骨架110的四个边角处设置有顶撑螺杆140，顶撑螺杆140的高度能够调节，不仅能够使拱顶预制构件与隧道拱顶的形状适配，而且还能预留注浆空间。当注入拱顶预制构件和隧道拱顶之间的混泥土浆液凝固后，顶撑螺杆140作为加强筋提高拱顶预制构件和隧道拱顶整体的结构强度。

在本发明的一些实施例中，预制模块100上开设有预留锚杆孔124，拱顶预制构件对应预留锚杆孔124设置有锚杆。

在安装预制模块100时，将锚杆从锚杆孔124中钻入隧道岩石层中，能够起到预固定拱顶预制构件的功能，在完成拱顶预制构件和锚杆的安装后，由锚杆底部进行注浆填充。完成注浆填充的拱顶预制构件与隧道拱顶的结合紧密且强度高。

在本发明的一些实施例中，预制模块100上开设有夹具槽125。

参照图2至图5，具体的，拱顶预制构件由若干预制模块100拼接组成，预制模块100包括钢筋骨架110、混凝土基体120、榫卯结构130和顶撑机构。榫卯结构130于钢筋骨架110的一侧设置有榫头131、另一侧设置有卯部132，榫卯结构130通过定位孔和弧形调节孔安装在钢筋骨架110上。顶撑机构于钢筋骨架110的四个边角处设置有顶撑螺杆140。钢筋骨架110预埋于拱型结构的混凝土基体120中，混凝土基体120的左右两侧设置有楔面121，并且设置有露出榫卯结构130的避让位，以用于相邻的两侧的预制模块100进行拼接；混凝土基体120的前后两侧分别设置有弧形凹槽122或弧形凸部123，相邻的两列拱顶预制构件能够通过弧形凹槽122和弧形凸部123拼接在一起。混凝土基体120上预留有锚杆孔124和夹具槽125。通过设置夹具槽125，能够使用其他机械设备对预制模块100进行安装，不仅提高了施工效率、节约了人力成本。在一些实施例中夹具槽125为通孔，在注浆填充时，夹具槽125可以作为排气孔，避免拱顶预制构件与隧道拱顶的存在负压导致注浆填充不充分。

本发明还提出一种二衬隧道台车，用于安装上述实施例中的拱顶预制构件，具体包括车架200、平面运动机构300和模块安装机构400，模块安装机构400通过平面运动机构300安装在车架200上，并在平面运动机构300的作用下能够进行移动调节，预制模块100上开设有夹具槽125，模块安装机构400具有与夹具槽125适配的夹持结构，以用于通过夹具槽125夹持预制模块100

参照图6至图9，二衬隧道台车包括车架200、平面运动机构300和模块安装机构400，平面运动机构300安装在车架200上，模块安装机构400安装在平面运动机构300上，通过本结构的设计，模块安装机构400能够在X-Y平面运动，便于安装多列的预制模块100。

在本发明的一些实施例中，模块安装机构400包括底座401、旋转安装座402、第一转动臂403、第二转动臂404、夹爪组件410、第一液压缸405、第二液压缸406和第三液压缸407，旋转安装座402能够绕竖直轴线方向转动地安装在底座401上，第一转动臂403的下端能够绕水平轴线方向转动地安装在旋转安装座402上，第二转动臂404能够绕水平轴线转动地安装在第一转动臂403的上端，夹爪组件410安装在第二转动臂404上且位于远离第二转动臂404转动中心的一端，第一液压缸405设置在旋转安装座402和第一转动臂403之间，以用于控制第一转动臂403转动，第二液压缸406设置在第一转动臂403和第二转动臂404之间，以用于控制第二转动臂404转动，第三液压缸407安装在第二转动臂404上并连接夹爪组件410，以用于控制夹爪组件410夹紧或松开。

参照图8，具体的，模块安装机构400的结构组件包括底座401、旋转安装座402、第一转动臂403、第二转动臂404和夹爪组件410，旋转安装座402绕竖直轴线方向转动安装在底座401上，第一转动臂403的下端绕水平轴线方向转动安装在旋转安装座402上，第二转动臂404绕水平轴线转动安装在第一转动臂403的上端，夹爪组件410安装在第二转动臂404远离其转动中心的一端。模块安装机构400的驱动组件包括第一液压缸405、第二液压缸406和第三液压缸407，第一液压缸405安装在旋转安装座402和第一转动臂403之间，以用于控制第一转动臂403绕水平轴线转动。第二液压缸406安装在第一转动臂403和第二转动臂404之间，以用于控制第二转动臂404相对于第一转动臂403转动。第三液压缸407安装在地二转动臂上，以用于控制夹爪组件410的夹紧或松开。本实施例采用多自由度的设计结构，模块安装机构400的夹爪组件410能够在水平面和竖直面运动，便于夹取和安装预制模块100；采用液压缸作为驱动动力，不仅支撑能力强而且能提供稳定的夹持力。

在本发明的一些实施例中，夹爪组件410包括安装架411、第一夹臂412和第二夹臂413，安装架411的下端固定安装在第二转动臂404上且位于远离第二转动臂404转动中心的一端，第一夹臂412的中段位置转动安装在安装架411的一端、第二夹臂413的中段位置转动安装在安装架411的另一端，第一夹臂412的一端和第二夹臂413的一端上下错位安装并且同时安装在第三液压缸407的活塞杆端部上，以用于在第三液压缸407伸缩的时候实现第一夹臂412的另一端和第二夹臂413的另一端进行开合。

参照图8和图9，具体的，第一夹臂412和第二夹臂413均为L型结构，第一夹臂412的短边设置有第一夹持部、长边设置有第一安装孔，第二夹臂413的短边设置有第二夹持部、长边设置有第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔错位安装在第三液压缸407的活塞杆端部上，在本实施例中第一安装孔和第二安装孔为弧形孔，弧形孔的弧线中心与对应夹臂的转动中心重合，在第三液压缸407伸缩时，活塞杆端部的末端在弧形孔中运动，进而带动第一夹臂412和第二夹臂413转动，从而达到夹紧或松开的目的。采用剪叉式结构设计夹爪组件410，能够稳定地通过预制模块100上的夹具孔夹持并安装预制模块100。

在本发明的一些实施例中，平面运动机构300包括第一导轨310和第二导轨320，第一导轨310安装在车架200上，第二导轨320滑动安装在第一导轨310上，且第二导轨320的长度方向垂直于第一导轨310的长度方向，底座401滑动安装在第二导轨320上。

通过本结构的设计，模块安装机构400能够在X-Y平面多方位地快速运动，提高了施工效率。

在本发明的一些实施例中，车架200底部设置有多组轨道轮并且轨道轮滑动安装在隧道底部的轨道系统上。

采用上述结构的本实施例，二衬隧道台车能够进行分段施工。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。