一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法

1.本发明涉及隧道施工技术领域，具体地说，涉及一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法。


背景技术：

2.管片拼装机是盾构设备里重要的组成部分之一，在施工过程中，伴随着盾构掘进机的开挖、排渣，不断地向前推进，后方的管片拼装机将预先准备的衬砌管片拼装于开挖的隧道内壁，所以管片拼装机识别、夹取和拼装管片的速度直接影响了整个隧道施工的质量和速度。
3.目前国内外的管片拼装机大多数都是只能实现单个管片的夹取与拼装，拼装速度缓慢，而且控制系统多采用单一控制系统，智能化程度不高，所以在拼装效率和智能拼装方面上还有待进一步的提高。
4.在专利申请号为“202011070434.0”、专利名称为“一种超大断面异形管片拼装机”中公开了一种适用于异形隧道的超大断面管片拼装结构，能够满足同时对多管片的高效拼装，但是由于结构的特殊性，仅能应用于异形隧道，而目前我国的大部分盾构施工中多数采用的依旧是圆形施工隧道，因此亟待研究一种适用于常规隧道施工的多管片同时拼装的智能管片拼装机构，来提高拼装效率，节省大量的拼装时间与人力。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，本发明能够同时左右两侧交错地按拼装顺序拼装多块管片，管片拼装效率得到了极大提高，节省大量的拼装时间与人力。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，具体包括以下步骤：（一）、在盾构机的盾尾安装一种双滑轨四拼式管片拼装机，双滑轨四拼式管片拼装机包括两根平移梁和圆环盘体，两根平移梁左右间隔且沿前后方向水平固定连接在盾构机的盾尾，两根平移梁的前端部和后端部之间均固定连接有加强梁，圆环盘体的中心线沿前后方向水平设置，圆环盘体套在两根平移梁的外部并与两根平移梁滑动连接，每根平移梁的上部均设置有位于圆环盘体后侧且用于驱动圆环盘体前后移动的推进油缸，圆环盘体的后侧安装有回转机构，回转机构的左侧设置有左部双抓取装置，圆环盘体的前侧安装有旋转机构，旋转机构的右侧设置有右部双抓取装置，前侧的加强梁上设置有控制箱，控制箱内设置有控制系统，控制系统分别与推进油缸、回转机构、旋转机构、左部双抓取装置和右部双抓取装置信号连接；（二）、将待拼装的管片a1、a2、a3、b1、b2、k按拼装顺序运送至指定位置；（三）、控制系统控制右部双抓取装置夹取管片a1、a2，控制旋转机构和右部双抓取装置动作实现准确拼装管片a1、a2；
（四）、控制系统控制左部双抓取装置夹取管片a3、b1，控制回转机构和左部双抓取装置动作实现准确拼装管片a3、b1；（五）、控制系统控制右部双抓取装置夹取管片b2，控制旋转机构和右部双抓取装置动作实现准确拼装管片b2；（六）、控制系统控制左部双抓取装置夹取管片k，控制回转机构和左部双抓取装置动作实现准确拼装管片k，从而完成一环管片的拼装；（七）、控制系统控制旋转机构、回转机构、右部双抓取装置和左部双抓取装置回复到初始位置，控制两个推进油缸推动圆环盘体向前移动到指定位置后，重复步骤（二）～（六）完成下一环管片的拼装；（八）、下一环管片拼装完成后，控制系统控制旋转机构、回转机构、右部双抓取装置、左部双抓取装置和两个推进油缸回复到初始位置，双滑轨四拼式管片拼装机整体随盾构机前进两环管片的距离，重复步骤（二）～（七）再完成两环管片的拼接，如此重复操作，便可完成整个隧道掘进过程中管片的拼装。
7.左侧的平移梁的左侧面和右侧的平移梁的右侧面上均沿前后方向开设有跑道形导槽，圆环盘体的内圆周左侧中部和右侧中部均固定设置有长条滑块，左侧的长条滑块匹配卡接滑设在左侧的跑道形导槽内，右侧的长条滑块匹配卡接滑设在右侧的跑道形导槽内，两个推进油缸均沿前后方向水平设置，推进油缸的活塞杆向前伸出，左侧的推进油缸的缸体后端铰接在左侧的平移梁的上表面后侧部，左侧的推进油缸的活塞杆前端铰接在圆环盘体的内圆周左侧部且位于左侧的长条滑块的上方，右侧的推进油缸的缸体后端铰接在右侧的平移梁的上表面后侧部，右侧的推进油缸的活塞杆前端铰接在圆环盘体的内圆周右侧部且右侧的长条滑块的上方，圆环盘体的前侧圆环面中部一体成型有同中心的环型凸起轨道。
8.回转机构包括回转盘和第一液压马达，回转盘为圆环型滑块结构，回转盘与圆环盘体同中心，回转盘的外径大于圆环盘体的外径，回转盘的内径大于圆环盘体的内径并小于环型凸起轨道的直径，回转盘的前侧面同中心转动安装在圆环盘体的后侧，回转盘的内圆周前侧边沿部一体成型有第一内齿圈，第一液压马达沿前后方向水平固定安装在圆环盘体的内圆周左侧中上部，第一液压马达的动力轴位于后侧，第一液压马达的动力轴后端固定安装有与第一内齿圈啮合传动连接的第一外齿轮，第一液压马达上设置有第一角度编码器，第一液压马达通过第一外齿轮和第一内齿圈的啮合传动驱动回转盘回转，回转盘的内圆周前侧边沿一体成型有两个径向对称的限位块，控制系统分别与第一液压马达和第一角度编码器信号连接。
9.旋转机构包括旋转盘和第二液压马达，旋转盘为前后通透且上侧敞口的半圆环型滑块结构，旋转盘的圆心与圆环盘体的中心重合，旋转盘的外径小于圆环盘体的外径并大于环型凸起轨道的直径，旋转盘的内径大于圆环盘体的内径并小于环型凸起轨道的直径，旋转盘的后侧面开设有与环型凸起轨道匹配滑动卡接的半圆环卡槽，旋转盘滑动连接在环型凸起轨道上进而围绕圆环盘体的中心转动安装在圆环盘体的前侧，旋转盘的内圆周后侧边沿部一体成型有第二内齿圈，第二液压马达沿前后方向水平固定安装在圆环盘体的内圆周右侧中下部，第二液压马达的动力轴位于前侧，第二液压马达的动力轴前端固定安装有与第二内齿圈啮合传动连接的第二外齿轮，第二液压马达上设置有第二角度编码器，第二
液压马达通过第二外齿轮和第二内齿圈的啮合传动驱动旋转盘回转，控制系统分别与第二液压马达和第二角度编码器信号连接。
10.左部双抓取装置包括第一方形导轨梁、第一方管型滑块、第一液压油缸、第一摆动筒、第一回转筒和两个第一机械臂，第一方形导轨梁沿前后方向水平设置，第一方形导轨梁设置在回转盘的左侧，回转盘的外圆周左侧部固定连接有竖直连接板，竖直连接板与回转盘的中心线垂直，第一方形导轨梁的后端面固定连接在竖直连接板的前侧面上，第一方形导轨梁的后端部右侧面与回转盘的外圆周左侧部固定连接，第一方形导轨梁上设有四轨滑槽，第一方管型滑块滑动套在第一方形导轨梁上，第一方管型滑块的四侧内壁上设有匹配滑动卡接在四轨滑槽内的凸块，第一液压油缸沿前后方向水平设置在第一方形导轨梁的上方且位于竖直连接板和第一方管型滑块之间，第一液压油缸的活塞杆向前伸出，第一液压油缸的缸体后端铰接在竖直连接板的前侧面上侧部，第一液压油缸的活塞杆前端铰接在第一方管型滑块的上表面后侧中部并设置有第一位移传感器，第一摆动筒和第一回转筒均竖向设置，第一摆动筒和第一回转筒由上至下设置在第一方管型滑块的正下方，第一摆动筒的上表面固定设置有第一铰接座，第一方管型滑块的下表面右侧部一体成型有下侧、左侧和右侧均敞口的第一c型耳座，第一铰接座的上侧部通过第一伺服电机轴转动连接在第一c型耳座的两块耳板上，第一伺服电机轴驱动第一摆动筒左右摆动连接在第一方管型滑块的底部，第一回转筒的顶部转动连接在第一摆动筒的底部，第一摆动筒的内部偏心处固定安装有第三液压马达，第三液压马达竖向设置，第三液压马达的动力轴向下穿过第一摆动筒的底板和第一回转筒的顶板并伸入到第一回转筒内，第一回转筒内同中心固定安装有第三内齿圈，第三液压马达的动力轴下端伸入到第三内齿圈中并固定安装有与第三内齿圈啮合传动连接的第三外齿轮，第一回转筒的内部固定安装有两个关于第三内齿圈前后对称的第四液压马达，第四液压马达竖向设置，第一回转筒的底部转动安装有两个第一旋转筒，第一旋转筒的中心线竖向设置，两个第一旋转筒分别与两个第四液压马达上下一一对应，前侧的第四液压马达的动力轴向下穿过第一回转筒的底板和前侧的第一旋转筒的顶板并伸入到前侧的第一旋转筒内，后侧的第四液压马达的动力轴向下穿过第一回转筒的底板和后侧的第一旋转筒的顶板并伸入到后侧的第一旋转筒内，两个第一旋转筒内均同中心固定安装有第四内齿圈，两个第四液压马达的动力轴下端分别对应伸入到相应的第四内齿圈中并固定安装有与相应的第四内齿圈啮合传动连接的第四外齿轮，两个第一机械臂的结构相同且前后对称安装在两个第一旋转筒的底部，两个第一机械臂的下端均安装有第一抓取机构；前侧的第一机械臂包括第一小臂和第一大臂，第一小臂的上端通过第二伺服电机轴转动连接在前侧的第一旋转筒的底部，第一小臂的下端通过第三伺服电机轴与第一大臂的上端转动连接；前侧的第一抓取机构包括第一视觉传感装置、第一夹持板、第一转动油缸、第一倾斜油缸、第七液压马达和第一吊装螺栓，第一视觉传感装置的后侧面通过第四伺服电机轴转动连接在第一大臂的下端，第一夹持板水平设置在第一视觉传感装置的下方，第一夹持板的垂直投影尺寸大于第一视觉传感装置的垂直投影尺寸，第一夹持板的顶部中心通过球铰链铰接在第一视觉传感装置的底部，第一转动油缸前高后低倾斜设置在第一视觉传感装置的左侧且位于第一夹持板的左侧部上方，第一转动油缸的两端分别铰接在第一视觉传感装置的后侧面左侧部和第一夹持板的上表面中部左侧，第一倾斜油缸左低右高倾斜设置，
第一倾斜油缸的两端分别铰接在第一视觉传感装置的左侧面上侧中部和第一夹持板的左侧边沿中部，第七液压马达竖向固定安装在第一夹持板的底部中心，第七液压马达的动力轴下端同轴固定连接第一吊装螺栓，第一夹持板上设置有第一称重传感器，第一视觉传感装置内部设置有第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu；控制系统分别与第一液压油缸、第一位移传感器、第一伺服电机轴、第三液压马达、第四液压马达、第二伺服电机轴、第三伺服电机轴、第四伺服电机轴、第一转动油缸、第一倾斜油缸、第七液压马达、第一称重传感器、第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu信号连接。
11.右部双抓取装置包括第二方形导轨梁、第二方管型滑块、第二液压油缸、第二摆动筒、第二回转筒和两个第二机械臂，第二方形导轨梁沿前后方向水平设置，第二方形导轨梁设置在旋转盘的前右侧，第二方形导轨梁的后端面固定连接在旋转盘的前侧面右侧部，第二方形导轨梁的前端与第一方形导轨梁的前端对齐，第二方形导轨梁上设有四轨滑槽，第二方管型滑块滑动套在第二方形导轨梁上，第二方管型滑块的四侧内壁上设有匹配滑动卡接在四轨滑槽内的凸块，第二液压油缸沿前后方向水平设置在第二方形导轨梁的上方且位于旋转盘和第二方管型滑块之间，第二液压油缸的活塞杆向前伸出，第二液压油缸的缸体后端铰接在旋转盘的前侧面右侧上部，第二液压油缸的活塞杆前端铰接在第二方管型滑块的上表面后侧中部并设置有第二位移传感器，第二摆动筒和第二回转筒均竖向设置，第二摆动筒和第二回转筒由上至下设置在第二方管型滑块的正下方，第二摆动筒的上表面固定设置有第二铰接座，第二方管型滑块的下表面右侧部一体成型有下侧、左侧和右侧均敞口的第二c型耳座，第二铰接座的上侧部通过第五伺服电机轴转动连接在第二c型耳座的两块耳板上，第五伺服电机轴驱动第二摆动筒左右摆动连接在第二方管型滑块的底部，第二回转筒的顶部转动连接在第二摆动筒的底部，第二摆动筒的内部偏心处固定安装有第五液压马达，第五液压马达竖向设置，第五液压马达的动力轴向下穿过第二摆动筒的底板和第二回转筒的顶板并伸入到第二回转筒内，第二回转筒内同中心固定安装有第五内齿圈，第五液压马达的动力轴下端伸入到第五内齿圈中并固定安装有与第五内齿圈啮合传动连接的第五外齿轮，第二回转筒的内部固定安装有两个关于第五内齿圈前后对称的第六液压马达，第六液压马达竖向设置，第二回转筒的底部转动安装有两个第二旋转筒，第二旋转筒的中心线竖向设置，两个第二旋转筒分别与两个第六液压马达上下一一对应，前侧的第六液压马达的动力轴向下穿过第二回转筒的底板和前侧的第二旋转筒的顶板并伸入到前侧的第二旋转筒内，后侧的第六液压马达的动力轴向下穿过第二回转筒的底板和后侧的第二旋转筒的顶板并伸入到后侧的第二旋转筒内，两个第二旋转筒内均同中心固定安装有第六内齿圈，两个第六液压马达的动力轴下端分别对应伸入到相应的第六内齿圈中并固定安装有与相应的第六内齿圈啮合传动连接的第六外齿轮，两个第二机械臂结构相同且前后对称安装在两个第二旋转筒的底部，两个第二机械臂的下端均安装有第二抓取机构；前侧的第二机械臂包括第二小臂和第二大臂，第二小臂的上端通过第六伺服电机轴转动连接在前侧的第二旋转筒的底部，第二小臂的下端通过第七伺服电机轴与第二大臂的上端转动连接；前侧的第二抓取机构包括第二视觉传感装置、第二夹持板、第二转动油缸、第二倾斜油缸、第八液压马达和第二吊装螺栓，第二视觉传感装置的后侧面通过第八伺服电机轴
转动连接在第二大臂的下端，第二夹持板水平设置在第二视觉传感装置的下方，第二夹持板的垂直投影尺寸大于第二视觉传感装置的垂直投影尺寸，第二夹持板的顶部中心通过球铰链铰接在第二视觉传感装置的底部，第二转动油缸前高后低倾斜设置在第二视觉传感装置的右侧且位于第二夹持板的右侧部上方，第二转动油缸的两端分别铰接在第二视觉传感装置的后侧面右侧部和第二夹持板的上表面中部右侧，第二倾斜油缸左高右底倾斜设置，第二倾斜油缸的两端分别铰接在第二视觉传感装置的右侧面上侧中部和第二夹持板的右侧边沿中部，第八液压马达竖向固定安装在第二夹持板的底部中心，第八液压马达的动力轴下端同轴固定连接第二吊装螺栓，第二夹持板上设置有第二称重传感器，第二视觉传感装置内部设置有第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu；控制系统分别与第二液压油缸、第二位移传感器、第五伺服电机轴、第五液压马达、第六液压马达、第六伺服电机轴、第七伺服电机轴、第八伺服电机轴、第二转动油缸、第二倾斜油缸、第八液压马达、第二称重传感器、第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu信号连接。
12.步骤（三）具体为：首先，控制系统控制右部双抓取装置的两个第二机械臂下端的第二视觉传感装置工作，使两个第二视觉传感装置通过其内部的第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu分别识别管片a1、a2的位置，并确定管片a1、a2的中心螺栓孔位置，初始时管片a1、a2前后间隔设置且管片a3、b1的长度方向沿左右方向设置，管片a3、b1的宽度方向中心线与圆环盘体的中心线上下正对应，然后控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴以及两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴分别运动，通过第二位移传感器获取第二方管型滑块的前后位移，使两块第二夹持板分别对应移动至管片a1、a2的上方并且直至两根第二吊装螺栓分别位于管片a1、a2的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制两个第八液压马达转动，同时使两个第二机械臂推动两块第二夹持板向下移动，两个第八液压马达分别驱动相应的第二吊装螺栓旋转并将两根第二吊装螺栓分别自动拧入管片a1、a2的中心螺栓孔中，从而实现对管片a1、a2的夹取，两个第二称重传感器将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片a1、a2后控制两个第八液压马达停止，然后控制第五液压马达驱动第二回转筒旋转90
°
，使管片a1、a2旋转至关于圆环盘体的中心线垂直投影左右对称的状态，管片a1、a2左右间隔设置且管片a1、a2的长度方向沿前后方向设置，之后，控制两个第六液压马达分别驱动两个第二旋转筒旋转90
°
，使管片a1、a2分别自转90
°
，则管片a1、a2左右间隔且其长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴以及两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴运动，使旋转盘在圆环盘体的前侧逆时针回转，使管片a1、a2围绕隧道中心线回转，同时第二方管型滑块带动两个第二机械臂前后滑移，两个第二机械臂伸展带动管片a1、a2沿隧道的径向平移，使管片a1、a2经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制两个第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸和第二倾斜油缸运动，则使两块第二夹持板分别带动管片a1、a2进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片a1、a2的姿态微调至准确位置，将管片a1、a2固定在隧道内壁上，完成管片a1、a2的拼装，然后控制两个第八液压马达反转，将两根第二吊装螺栓分别从管片a1、a2的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴、第五液压马达、两个第六液压马达、两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第
七伺服电机轴以及两个第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸和第二倾斜油缸复位运动，使得右部双抓取装置回复到初始位置。
13.步骤（四）具体为：当控制系统识别到右部双抓取装置已完成管片a1、a2的抓取并运动到待拼装位置时，则控制系统控制左部双抓取装置的两个第一机械臂下端的第一视觉传感装置工作，使两个第一视觉传感装置通过其内部的第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu分别识别管片a3、b1的位置，并确定管片a3、b1的中心螺栓孔位置，初始时管片a3、b1前后间隔设置且管片a3、b1的长度方向沿左右方向设置，管片a3、b1的宽度方向中心线与圆环盘体的中心线上下正对应，然后控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴以及两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴分别运动，通过第一位移传感器获取第一方管型滑块的前后位移，使两块第一夹持板分别对应移动至管片a3、b1的上方并且直至两根第一吊装螺栓分别位于管片a3、b1的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制两个第七液压马达转动，同时使两个第一机械臂推动两块第一夹持板向下移动，两个第七液压马达分别驱动相应的第一吊装螺栓旋转并将两根第一吊装螺栓分别自动拧入管片a3、b1的中心螺栓孔中，从而实现对管片a3、b1的夹取，两个第一称重传感器将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片a3、b1后控制两个第七液压马达停止，然后控制第三液压马达驱动第一回转筒旋转90
°
，使管片a3、b1旋转至关于圆环盘体的中心线垂直投影左右对称的状态，管片a3、b1左右间隔设置且管片a3、b1的长度方向沿前后方向设置，之后，控制两个第四液压马达分别驱动两个第一旋转筒旋转90
°
，使管片a3、b1分别自转90
°
，则管片a3、b1左右间隔且其长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴以及两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴运动，使回转盘在圆环盘体的后侧顺时针回转，使管片a3、b1围绕隧道中心线回转，同时第一方管型滑块带动两个第一机械臂前后滑移，两个第一机械臂伸展带动管片a3、b1沿隧道的径向平移，使管片a3、b1经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制两个第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸和第一倾斜油缸运动，则使两块第一夹持板分别带动管片a3、b1进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片a3、b1的姿态微调至准确位置，将管片a3、b1固定在隧道内壁上，完成管片a3、b1的拼装，然后控制两个第七液压马达反转，将两根第一吊装螺栓分别从管片a3、b1的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴、第三液压马达、两个第四液压马达、两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴以及两个第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸和第一倾斜油缸复位运动，使得左部双抓取装置回复到初始位置。
14.步骤（五）具体为：当控制系统识别到左部双抓取装置已完成管片a3、b1的抓取并运动到待拼装位置时，则控制系统控制右部双抓取装置的后侧的第二机械臂下端的第二视觉传感装置工作，使该第二视觉传感装置通过其内部的第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu识别管片b2的位置，并确定管片b2的中心螺栓孔位置，初始时管片b2的长度方向沿左右方向设置且管片b2的宽度方向中心线与圆环盘体的中心线上下正对应，然后控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴以及后侧的第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴分别运动，通过第二位移传感器获取第二方管型滑块的前后位移，使后侧的第二夹持板移动至管片b2的上方并且直至后侧的第二吊装螺栓正好位于管片
b2的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制后侧的第八液压马达转动，同时使后侧的第二机械臂推动相应的第二夹持板向下移动，后侧的第八液压马达驱动后侧的第二吊装螺栓旋转并将该第二吊装螺栓自动拧入管片b2的中心螺栓孔中，从而实现对管片b2的夹取，后侧的第二夹持板上的第二称重传感器将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片b2后控制后侧的第八液压马达停止，然后控制第五液压马达驱动第二回转筒旋转90
°
，使管片b2旋转至管片b2的长度方向沿前后方向设置，且管片b2在长度方向的中心线与与圆环盘体的中心线上下正对应，之后，控制相应的第六液压马达驱动相应的第二旋转筒旋转90
°
，使管片b2自转90
°
，则使管片b2的长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴以及相应的第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴运动，使旋转盘在圆环盘体的前侧逆时针回转，使管片b2围绕隧道中心线回转，同时第二方管型滑块带动两个第二机械臂前后滑移，相应的第二机械臂伸展带动管片b2沿隧道的径向平移，使管片b2经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制相应的第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸和第二倾斜油缸运动，则使相应的第二夹持板带动管片b2进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片b2的姿态微调至准确位置，将管片b2固定在隧道内壁上，完成管片b2的拼装，然后控制相应的第八液压马达反转，将相应的第二吊装螺栓从管片b2的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴、第五液压马达、两个第六液压马达、两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴以及两个第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸和第二倾斜油缸复位运动，使得右部双抓取装置回复到初始位置。
15.步骤（六）具体为：当控制系统识别到右部双抓取装置已完成管片b2的抓取并运动到待拼装位置时，控制系统控制左部双抓取装置的后侧的第一机械臂下端的第一视觉传感装置工作，使该第一视觉传感装置通过其内部的第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu识别管片k的位置，并确定管片k的中心螺栓孔位置，初始时管片k的长度方向沿左右方向设置且管片k的宽度方向中心线与圆环盘体的中心线上下正对应，然后控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴以及后侧的第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴分别运动，通过第一位移传感器获取第一方管型滑块的前后位移，使后侧的第一夹持板移动至管片k的上方并且直至后侧的第一吊装螺栓正好位于管片k的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制后侧的第七液压马达转动，同时使后侧的第一机械臂推动相应的第一夹持板向下移动，后侧的第七液压马达驱动后侧的第一吊装螺栓旋转并将该第一吊装螺栓自动拧入管片k的中心螺栓孔中，从而实现对管片k的夹取，后侧的第一夹持板上的第一称重传感器将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片k后控制后侧的第七液压马达停止，然后控制第三液压马达驱动第一回转筒旋转90
°
，使管片k旋转至管片k的长度方向沿前后方向设置，且管片k在长度方向的中心线与与圆环盘体的中心线上下正对应，之后，控制相应的第四液压马达驱动相应的第一旋转筒旋转90
°
，使管片k自转90
°
，则使管片k的长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴以及相应的第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴运动，使回转盘在圆环盘体的后侧顺时针回转，使管片k围绕隧道中心线回转，同时第一方管型滑块带动两个第一机械臂前后滑移，相应的第一机械臂伸展带动管片k
沿隧道的径向平移，使管片k经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制相应的第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸和第一倾斜油缸运动，则使相应的第一夹持板带动管片k进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片k的姿态微调至准确位置，将管片k固定在隧道内壁上，完成管片k的拼装，然后控制相应的第七液压马达反转，将相应的第一吊装螺栓从管片k的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴、第三液压马达、两个第四液压马达、两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴以及两个第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸和第一倾斜油缸复位运动，使得左部双抓取装置回复到初始位置，从而完成一环管片的拼装。
16.本发明能够同时左右两侧交错地按拼装顺序拼装多块管片，管片拼装效率得到了极大提高，节省大量的拼装时间与人力。
附图说明
17.图1是本发明的双滑轨四拼式管片拼装机的整体结构示意图。
18.图2是本发明的圆环盘体、回转机构和旋转机构的装配示意图。
19.图3是本发明的回转机构和左部双抓取装置的轴测图。
20.图4是本发明的旋转机构和右部双抓取装置的轴测图。
21.图5是本发明的左部双抓取装置中的第一摆动筒、第一回转筒、两个第一机械臂和两个第一抓取机构的装配示意图。
22.图6是本发明的右部双抓取装置中的第二摆动筒、第二回转筒、两个第二机械臂和两个第二抓取机构的装配示意图。
23.图7是本发明的管片a1、a2、a3、b1、b2、k拼装过程姿态变化示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
25.如图1-7所示，一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，具体包括以下步骤：（一）、在盾构机的盾尾安装一种双滑轨四拼式管片拼装机，双滑轨四拼式管片拼装机包括两根平移梁1和圆环盘体2，两根平移梁1左右间隔且沿前后方向水平固定连接在盾构机的盾尾，两根平移梁1的前端部和后端部之间均固定连接有加强梁3，圆环盘体2的中心线沿前后方向水平设置，圆环盘体2套在两根平移梁1的外部并与两根平移梁1滑动连接，每根平移梁1的上部均设置有位于圆环盘体2后侧且用于驱动圆环盘体2前后移动的推进油缸4，圆环盘体2的后侧安装有回转机构，回转机构的左侧设置有左部双抓取装置，圆环盘体2的前侧安装有旋转机构，旋转机构的右侧设置有右部双抓取装置，前侧的加强梁3上设置有控制箱5，控制箱5内设置有控制系统，控制系统分别与推进油缸4、回转机构、旋转机构、左部双抓取装置和右部双抓取装置信号连接；（二）、将待拼装的管片a1、a2、a3、b1、b2、k按拼装顺序运送至指定位置；（三）、控制系统控制右部双抓取装置夹取管片a1、a2，控制旋转机构和右部双抓取装置动作实现准确拼装管片a1、a2；
（四）、控制系统控制左部双抓取装置夹取管片a3、b1，控制回转机构和左部双抓取装置动作实现准确拼装管片a3、b1；（五）、控制系统控制右部双抓取装置夹取管片b2，控制旋转机构和右部双抓取装置动作实现准确拼装管片b2；（六）、控制系统控制左部双抓取装置夹取管片k，控制回转机构和左部双抓取装置动作实现准确拼装管片k，从而完成一环管片的拼装；（七）、控制系统控制旋转机构、回转机构、右部双抓取装置和左部双抓取装置回复到初始位置，控制两个推进油缸4推动圆环盘体2向前移动到指定位置后，重复步骤（二）～（六）完成下一环管片的拼装；（八）、下一环管片拼装完成后，控制系统控制旋转机构、回转机构、右部双抓取装置、左部双抓取装置和两个推进油缸4回复到初始位置，双滑轨四拼式管片拼装机整体随盾构机前进两环管片的距离，重复步骤（二）～（七）再完成两环管片的拼接，如此重复操作，便可完成整个隧道掘进过程中管片的拼装。
26.左侧的平移梁1的左侧面和右侧的平移梁1的右侧面上均沿前后方向开设有跑道形导槽6，圆环盘体2的内圆周左侧中部和右侧中部均固定设置有长条滑块7，左侧的长条滑块7匹配卡接滑设在左侧的跑道形导槽6内，右侧的长条滑块7匹配卡接滑设在右侧的跑道形导槽6内，两个推进油缸4均沿前后方向水平设置，推进油缸4的活塞杆向前伸出，左侧的推进油缸4的缸体后端铰接在左侧的平移梁1的上表面后侧部，左侧的推进油缸4的活塞杆前端铰接在圆环盘体2的内圆周左侧部且位于左侧的长条滑块7的上方，右侧的推进油缸4的缸体后端铰接在右侧的平移梁1的上表面后侧部，右侧的推进油缸4的活塞杆前端铰接在圆环盘体2的内圆周右侧部且右侧的长条滑块7的上方，圆环盘体2的前侧圆环面中部一体成型有同中心的环型凸起轨道8。
27.回转机构包括回转盘9和第一液压马达10，回转盘9为圆环型滑块结构，回转盘9与圆环盘体2同中心，回转盘9的外径大于圆环盘体2的外径，回转盘9的内径大于圆环盘体2的内径并小于环型凸起轨道8的直径，回转盘9同中心转动安装在圆环盘体2的后侧，回转盘9的内圆周前侧边沿部一体成型有第一内齿圈11，第一液压马达10沿前后方向水平固定安装在圆环盘体2的内圆周左侧中上部，第一液压马达10的动力轴位于后侧，第一液压马达10的动力轴后端固定安装有与第一内齿圈11啮合传动连接的第一外齿轮12，第一液压马达10上设置有第一角度编码器13，第一液压马达10通过第一外齿轮12和第一内齿圈11的啮合传动驱动回转盘9回转，回转盘9的内圆周前侧边沿一体成型有两个径向对称的限位块52（使回转盘9回转角度范围在0-180
°
内），控制系统分别与第一液压马达10和第一角度编码器13信号连接。
28.旋转机构包括旋转盘14和第二液压马达15，旋转盘14为前后通透且上侧敞口的半圆环型滑块结构，旋转盘14的圆心与圆环盘体2的中心重合，旋转盘14的外径小于圆环盘体2的外径并大于环型凸起轨道8的直径，旋转盘14的内径大于圆环盘体2的内径并小于环型凸起轨道8的直径，旋转盘14的后侧面开设有与环型凸起轨道8匹配滑动卡接的半圆环卡槽，旋转盘14滑动连接在环型凸起轨道8上进而围绕圆环盘体2的中心转动安装在圆环盘体2的前侧，旋转盘14的内圆周后侧边沿部一体成型有第二内齿圈16，第二液压马达15沿前后方向水平固定安装在圆环盘体2的内圆周右侧中下部，第二液压马达15的动力轴位于前侧，
第二液压马达15的动力轴前端固定安装有与第二内齿圈16啮合传动连接的第二外齿轮17，第二液压马达15上设置有第二角度编码器18，第二液压马达15通过第二外齿轮17和第二内齿圈16的啮合传动驱动旋转盘14回转，控制系统分别与第二液压马达15和第二角度编码器18信号连接。
29.左部双抓取装置包括第一方形导轨梁19、第一方管型滑块20、第一液压油缸21、第一摆动筒22、第一回转筒23和两个第一机械臂，第一方形导轨梁19沿前后方向水平设置，第一方形导轨梁19设置在回转盘9的左侧，回转盘9的外圆周左侧部固定连接有竖直连接板24，竖直连接板24与回转盘9的中心线垂直，第一方形导轨梁19的后端面固定连接在竖直连接板24的前侧面上，第一方形导轨梁19的后端部右侧面与回转盘9的外圆周左侧部固定连接，第一方形导轨梁19上设有四轨滑槽，第一方管型滑块20滑动套在第一方形导轨梁19上，第一方管型滑块20的四侧内壁上设有匹配滑动卡接在四轨滑槽内的凸块，第一液压油缸21沿前后方向水平设置在第一方形导轨梁19的上方且位于竖直连接板24和第一方管型滑块20之间，第一液压油缸21的活塞杆向前伸出，第一液压油缸21的缸体后端铰接在竖直连接板24的前侧面上侧部，第一液压油缸21的活塞杆前端铰接在第一方管型滑块20的上表面后侧中部并设置有第一位移传感器，第一摆动筒22和第一回转筒23均竖向设置，第一摆动筒22和第一回转筒23由上至下设置在第一方管型滑块20的正下方，第一摆动筒22的上表面固定设置有第一铰接座25，第一方管型滑块20的下表面右侧部一体成型有下侧、左侧和右侧均敞口的第一c型耳座26，第一铰接座25的上侧部通过第一伺服电机轴转动连接在第一c型耳座26的两块耳板上，第一伺服电机轴驱动第一摆动筒22左右摆动连接在第一方管型滑块20的底部，第一回转筒23的顶部转动连接在第一摆动筒22的底部，第一摆动筒22的内部偏心处固定安装有第三液压马达，第三液压马达竖向设置，第三液压马达的动力轴向下穿过第一摆动筒22的底板和第一回转筒23的顶板并伸入到第一回转筒23内，第一回转筒23内同中心固定安装有第三内齿圈，第三液压马达的动力轴下端伸入到第三内齿圈中并固定安装有与第三内齿圈啮合传动连接的第三外齿轮，第一回转筒23的内部固定安装有两个关于第三内齿圈前后对称的第四液压马达，第四液压马达竖向设置，第一回转筒23的底部转动安装有两个第一旋转筒27，第一旋转筒27的中心线竖向设置，两个第一旋转筒27分别与两个第四液压马达上下一一对应，前侧的第四液压马达的动力轴向下穿过第一回转筒23的底板和前侧的第一旋转筒27的顶板并伸入到前侧的第一旋转筒27内，后侧的第四液压马达的动力轴向下穿过第一回转筒23的底板和后侧的第一旋转筒27的顶板并伸入到后侧的第一旋转筒27内，两个第一旋转筒27内均同中心固定安装有第四内齿圈，两个第四液压马达的动力轴下端分别对应伸入到相应的第四内齿圈中并固定安装有与相应的第四内齿圈啮合传动连接的第四外齿轮，两个第一机械臂的结构相同且前后对称安装在两个第一旋转筒27的底部，两个第一机械臂的下端均安装有第一抓取机构；前侧的第一机械臂包括第一小臂28和第一大臂29，第一小臂28的上端通过第二伺服电机轴转动连接在前侧的第一旋转筒27的底部，第一小臂28的下端通过第三伺服电机轴与第一大臂29的上端转动连接；前侧的第一抓取机构包括第一视觉传感装置30、第一夹持板31、第一转动油缸32、第一倾斜油缸33、第七液压马达和第一吊装螺栓34，第一视觉传感装置30的后侧面通过第四伺服电机轴转动连接在第一大臂29的下端，第一夹持板31水平设置在第一视觉传感装置
30的下方，第一夹持板31的垂直投影尺寸大于第一视觉传感装置30的垂直投影尺寸，第一夹持板31的顶部中心通过球铰链铰接在第一视觉传感装置30的底部，第一转动油缸32前高后低倾斜设置在第一视觉传感装置30的左侧且位于第一夹持板31的左侧部上方，第一转动油缸32的两端分别铰接在第一视觉传感装置30的后侧面左侧部和第一夹持板31的上表面中部左侧，第一倾斜油缸33左低右高倾斜设置，第一倾斜油缸33的两端分别铰接在第一视觉传感装置30的左侧面上侧中部和第一夹持板31的左侧边沿中部，第七液压马达竖向固定安装在第一夹持板31的底部中心，第七液压马达的动力轴下端同轴固定连接第一吊装螺栓34，第一夹持板31上设置有第一称重传感器35，第一视觉传感装置30内部设置有第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu；控制系统分别与第一液压油缸21、第一位移传感器、第一伺服电机轴、第三液压马达、第四液压马达、第二伺服电机轴、第三伺服电机轴、第四伺服电机轴、第一转动油缸32、第一倾斜油缸33、第七液压马达、第一称重传感器35、第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu信号连接。
30.右部双抓取装置包括第二方形导轨梁36、第二方管型滑块37、第二液压油缸38、第二摆动筒39、第二回转筒40和两个第二机械臂，第二方形导轨梁36沿前后方向水平设置，第二方形导轨梁36设置在旋转盘14的前右侧，第二方形导轨梁36的后端面固定连接在旋转盘14的前侧面右侧部，第二方形导轨梁36的前端与第一方形导轨梁19的前端对齐，第二方形导轨梁36上设有四轨滑槽，第二方管型滑块37滑动套在第二方形导轨梁36上，第二方管型滑块37的四侧内壁上设有匹配滑动卡接在四轨滑槽内的凸块，第二液压油缸38沿前后方向水平设置在第二方形导轨梁36的上方且位于旋转盘14和第二方管型滑块37之间，第二液压油缸38的活塞杆向前伸出，第二液压油缸38的缸体后端铰接在旋转盘14的前侧面右侧上部，第二液压油缸38的活塞杆前端铰接在第二方管型滑块37的上表面后侧中部并设置有第二位移传感器，第二摆动筒39和第二回转筒40均竖向设置，第二摆动筒39和第二回转筒40由上至下设置在第二方管型滑块37的正下方，第二摆动筒39的上表面固定设置有第二铰接座41，第二方管型滑块37的下表面右侧部一体成型有下侧、左侧和右侧均敞口的第二c型耳座42，第二铰接座41的上侧部通过第五伺服电机轴转动连接在第二c型耳座42的两块耳板上，第五伺服电机轴驱动第二摆动筒39左右摆动连接在第二方管型滑块37的底部，第二回转筒40的顶部转动连接在第二摆动筒39的底部，第二摆动筒39的内部偏心处固定安装有第五液压马达，第五液压马达竖向设置，第五液压马达的动力轴向下穿过第二摆动筒39的底板和第二回转筒40的顶板并伸入到第二回转筒40内，第二回转筒40内同中心固定安装有第五内齿圈，第五液压马达的动力轴下端伸入到第五内齿圈中并固定安装有与第五内齿圈啮合传动连接的第五外齿轮，第二回转筒40的内部固定安装有两个关于第五内齿圈前后对称的第六液压马达，第六液压马达竖向设置，第二回转筒40的底部转动安装有两个第二旋转筒43，第二旋转筒43的中心线竖向设置，两个第二旋转筒43分别与两个第六液压马达上下一一对应，前侧的第六液压马达的动力轴向下穿过第二回转筒40的底板和前侧的第二旋转筒43的顶板并伸入到前侧的第二旋转筒43内，后侧的第六液压马达的动力轴向下穿过第二回转筒40的底板和后侧的第二旋转筒43的顶板并伸入到后侧的第二旋转筒43内，两个第二旋转筒43内均同中心固定安装有第六内齿圈，两个第六液压马达的动力轴下端分别对应伸入到相应的第六内齿圈中并固定安装有与相应的第六内齿圈啮合传动连接的第六外齿轮，
两个第二机械臂结构相同且前后对称安装在两个第二旋转筒43的底部，两个第二机械臂的下端均安装有第二抓取机构；前侧的第二机械臂包括第二小臂44和第二大臂45，第二小臂44的上端通过第六伺服电机轴转动连接在前侧的第二旋转筒43的底部，第二小臂44的下端通过第七伺服电机轴与第二大臂45的上端转动连接；前侧的第二抓取机构包括第二视觉传感装置46、第二夹持板47、第二转动油缸48、第二倾斜油缸49、第八液压马达和第二吊装螺栓50，第二视觉传感装置46的后侧面通过第八伺服电机轴转动连接在第二大臂45的下端，第二夹持板47水平设置在第二视觉传感装置46的下方，第二夹持板47的垂直投影尺寸大于第二视觉传感装置46的垂直投影尺寸，第二夹持板47的顶部中心通过球铰链铰接在第二视觉传感装置46的底部，第二转动油缸48前高后低倾斜设置在第二视觉传感装置46的右侧且位于第二夹持板47的右侧部上方，第二转动油缸48的两端分别铰接在第二视觉传感装置46的后侧面右侧部和第二夹持板47的上表面中部右侧，第二倾斜油缸49左高右底倾斜设置，第二倾斜油缸49的两端分别铰接在第二视觉传感装置46的右侧面上侧中部和第二夹持板47的右侧边沿中部，第八液压马达竖向固定安装在第二夹持板47的底部中心，第八液压马达的动力轴下端同轴固定连接第二吊装螺栓50，第二夹持板47上设置有第二称重传感器51，第二视觉传感装置46内部设置有第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu；控制系统分别与第二液压油缸38、第二位移传感器、第五伺服电机轴、第五液压马达、第六液压马达、第六伺服电机轴、第七伺服电机轴、第八伺服电机轴、第二转动油缸48、第二倾斜油缸49、第八液压马达、第二称重传感器51、第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu信号连接。
31.步骤（三）具体为：首先，控制系统控制右部双抓取装置的两个第二机械臂下端的第二视觉传感装置46工作，使两个第二视觉传感装置46通过其内部的第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu分别识别管片a1、a2的位置，并确定管片a1、a2的中心螺栓孔位置，初始时管片a1、a2前后间隔设置且管片a3、b1的长度方向沿左右方向设置，管片a3、b1的宽度方向中心线与圆环盘体2的中心线上下正对应，然后控制系统控制第二液压马达15、第二液压油缸38、第五伺服电机轴以及两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴分别运动，通过第二位移传感器获取第二方管型滑块37的前后位移，使两块第二夹持板47分别对应移动至管片a1、a2的上方并且直至两根第二吊装螺栓50分别位于管片a1、a2的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制两个第八液压马达转动，同时使两个第二机械臂推动两块第二夹持板47向下移动，两个第八液压马达分别驱动相应的第二吊装螺栓50旋转并将两根第二吊装螺栓50分别自动拧入管片a1、a2的中心螺栓孔中，从而实现对管片a1、a2的夹取，两个第二称重传感器51将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片a1、a2后控制两个第八液压马达停止，然后控制第五液压马达驱动第二回转筒40旋转90
°
，使管片a1、a2旋转至关于圆环盘体2的中心线垂直投影左右对称的状态，管片a1、a2左右间隔设置且管片a1、a2的长度方向沿前后方向设置，之后，控制两个第六液压马达分别驱动两个第二旋转筒43旋转90
°
，使管片a1、a2分别自转90
°
，则管片a1、a2左右间隔且其长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第二液压马达15、第二液压油缸38、第五伺服电机轴以及两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴运动，使旋转
盘14在圆环盘体2的前侧逆时针回转，使管片a1、a2围绕隧道中心线回转，同时第二方管型滑块37带动两个第二机械臂前后滑移，两个第二机械臂伸展带动管片a1、a2沿隧道的径向平移，使管片a1、a2经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制两个第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸48和第二倾斜油缸49运动，则使两块第二夹持板47分别带动管片a1、a2进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片a1、a2的姿态微调至准确位置，将管片a1、a2固定在隧道内壁上，完成管片a1、a2的拼装，然后控制两个第八液压马达反转，将两根第二吊装螺栓50分别从管片a1、a2的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第二液压马达15、第二液压油缸38、第五伺服电机轴、第五液压马达、两个第六液压马达、两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴以及两个第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸48和第二倾斜油缸49复位运动，使得右部双抓取装置回复到初始位置。
32.步骤（四）具体为：当控制系统识别到右部双抓取装置已完成管片a1、a2的抓取并运动到待拼装位置时，则控制系统控制左部双抓取装置的两个第一机械臂下端的第一视觉传感装置30工作，使两个第一视觉传感装置30通过其内部的第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu分别识别管片a3、b1的位置，并确定管片a3、b1的中心螺栓孔位置，初始时管片a3、b1前后间隔设置且管片a3、b1的长度方向沿左右方向设置，管片a3、b1的宽度方向中心线与圆环盘体2的中心线上下正对应，然后控制系统控制第一液压马达10、第一液压油缸21、第一伺服电机轴以及两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴分别运动，通过第一位移传感器获取第一方管型滑块20的前后位移，使两块第一夹持板31分别对应移动至管片a3、b1的上方并且直至两根第一吊装螺栓34分别位于管片a3、b1的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制两个第七液压马达转动，同时使两个第一机械臂推动两块第一夹持板31向下移动，两个第七液压马达分别驱动相应的第一吊装螺栓34旋转并将两根第一吊装螺栓34分别自动拧入管片a3、b1的中心螺栓孔中，从而实现对管片a3、b1的夹取，两个第一称重传感器35将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片a3、b1后控制两个第七液压马达停止，然后控制第三液压马达驱动第一回转筒23旋转90
°
，使管片a3、b1旋转至关于圆环盘体2的中心线垂直投影左右对称的状态，管片a3、b1左右间隔设置且管片a3、b1的长度方向沿前后方向设置，之后，控制两个第四液压马达分别驱动两个第一旋转筒27旋转90
°
，使管片a3、b1分别自转90
°
，则管片a3、b1左右间隔且其长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第一液压马达10、第一液压油缸21、第一伺服电机轴以及两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴运动，使回转盘9在圆环盘体2的后侧顺时针回转，使管片a3、b1围绕隧道中心线回转，同时第一方管型滑块20带动两个第一机械臂前后滑移，两个第一机械臂伸展带动管片a3、b1沿隧道的径向平移，使管片a3、b1经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制两个第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸32和第一倾斜油缸33运动，则使两块第一夹持板31分别带动管片a3、b1进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片a3、b1的姿态微调至准确位置，将管片a3、b1固定在隧道内壁上，完成管片a3、b1的拼装，然后控制两个第七液压马达反转，将两根第一吊装螺栓34分别从管片a3、b1的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第一液压马达10、第一液压油缸21、第一伺服电机轴、第三液压马达、两个第四液压马达、两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴以及两个第一抓取
机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸32和第一倾斜油缸33复位运动，使得左部双抓取装置回复到初始位置。
33.步骤（五）具体为：当控制系统识别到左部双抓取装置已完成管片a3、b1的抓取并运动到待拼装位置时，则控制系统控制右部双抓取装置的后侧的第二机械臂下端的第二视觉传感装置46工作，使该第二视觉传感装置46通过其内部的第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu识别管片b2的位置，并确定管片b2的中心螺栓孔位置，初始时管片b2的长度方向沿左右方向设置且管片b2的宽度方向中心线与圆环盘体2的中心线上下正对应，然后控制系统控制第二液压马达15、第二液压油缸38、第五伺服电机轴以及后侧的第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴分别运动，通过第二位移传感器获取第二方管型滑块37的前后位移，使后侧的第二夹持板47移动至管片b2的上方并且直至后侧的第二吊装螺栓50正好位于管片b2的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制后侧的第八液压马达转动，同时使后侧的第二机械臂推动相应的第二夹持板47向下移动，后侧的第八液压马达驱动后侧的第二吊装螺栓50旋转并将该第二吊装螺栓50自动拧入管片b2的中心螺栓孔中，从而实现对管片b2的夹取，后侧的第二夹持板47上的第二称重传感器51将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片b2后控制后侧的第八液压马达停止，然后控制第五液压马达驱动第二回转筒40旋转90
°
，使管片b2旋转至管片b2的长度方向沿前后方向设置，且管片b2在长度方向的中心线与与圆环盘体2的中心线上下正对应，之后，控制相应的第六液压马达驱动相应的第二旋转筒43旋转90
°
，使管片b2自转90
°
，则使管片b2的长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第二液压马达15、第二液压油缸38、第五伺服电机轴以及相应的第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴运动，使旋转盘14在圆环盘体2的前侧逆时针回转，使管片b2围绕隧道中心线回转，同时第二方管型滑块37带动两个第二机械臂前后滑移，相应的第二机械臂伸展带动管片b2沿隧道的径向平移，使管片b2经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制相应的第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸48和第二倾斜油缸49运动，则使相应的第二夹持板47带动管片b2进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片b2的姿态微调至准确位置，将管片b2固定在隧道内壁上，完成管片b2的拼装，然后控制相应的第八液压马达反转，将相应的第二吊装螺栓50从管片b2的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第二液压马达15、第二液压油缸38、第五伺服电机轴、第五液压马达、两个第六液压马达、两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴以及两个第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸48和第二倾斜油缸49复位运动，使得右部双抓取装置回复到初始位置。
34.步骤（六）具体为：当控制系统识别到右部双抓取装置已完成管片b2的抓取并运动到待拼装位置时，控制系统控制左部双抓取装置的后侧的第一机械臂下端的第一视觉传感装置30工作，使该第一视觉传感装置30通过其内部的第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu识别管片k的位置，并确定管片k的中心螺栓孔位置，初始时管片k的长度方向沿左右方向设置且管片k的宽度方向中心线与圆环盘体2的中心线上下正对应，然后控制系统控制第一液压马达10、第一液压油缸21、第一伺服电机轴以及后侧的第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴分别运动，通过第一位移传感器获取第一方管型滑块20的前后位移，使后侧的第一夹持板31移动至管片k的上方并且直至后侧的第一吊装螺栓34正好位于
管片k的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制后侧的第七液压马达转动，同时使后侧的第一机械臂推动相应的第一夹持板31向下移动，后侧的第七液压马达驱动后侧的第一吊装螺栓34旋转并将该第一吊装螺栓34自动拧入管片k的中心螺栓孔中，从而实现对管片k的夹取，后侧的第一夹持板31上的第一称重传感器35将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片k后控制后侧的第七液压马达停止，然后控制第三液压马达驱动第一回转筒23旋转90
°
，使管片k旋转至管片k的长度方向沿前后方向设置，且管片k在长度方向的中心线与与圆环盘体2的中心线上下正对应，之后，控制相应的第四液压马达驱动相应的第一旋转筒27旋转90
°
，使管片k自转90
°
，则使管片k的长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第一液压马达10、第一液压油缸21、第一伺服电机轴以及相应的第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴运动，使回转盘9在圆环盘体2的后侧顺时针回转，使管片k围绕隧道中心线回转，同时第一方管型滑块20带动两个第一机械臂前后滑移，相应的第一机械臂伸展带动管片k沿隧道的径向平移，使管片k经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制相应的第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸32和第一倾斜油缸33运动，则使相应的第一夹持板31带动管片k进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片k的姿态微调至准确位置，将管片k固定在隧道内壁上，完成管片k的拼装，然后控制相应的第七液压马达反转，将相应的第一吊装螺栓34从管片k的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第一液压马达10、第一液压油缸21、第一伺服电机轴、第三液压马达、两个第四液压马达、两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴以及两个第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸32和第一倾斜油缸33复位运动，使得左部双抓取装置回复到初始位置，从而完成一环管片的拼装。
35.本发明的控制系统采用自适应滑膜控制器控制的内外环控制系统，并结合slam智能优化算法进行管片的自动识别、夹取与拼装。
36.控制系统、第一位移传感器、第一伺服电机轴、第三液压马达、第三内齿圈、第三外齿轮、第四液压马达、第四内齿圈、第四外齿轮、第二伺服电机轴、第三伺服电机轴、第七液压马达、第四伺服电机轴、第一相机、第一激光雷达传感器、第一imu、第二位移传感器、第五伺服电机轴、第五液压马达、第五内齿圈、第五外齿轮、第六液压马达、第六内齿圈、第六外齿轮、第六伺服电机轴、第七伺服电机轴、第八液压马达、第八伺服电机轴、第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu在图中均未示。
37.控制系统、第一角度编码器13、第二角度编码器18、第一位移传感器、第一伺服电机轴、第二伺服电机轴、第三伺服电机轴、第四伺服电机轴、第一称重传感器35、第一相机、第一激光雷达传感器、第一imu、第二位移传感器、第五伺服电机轴、第六伺服电机轴、第七伺服电机轴、第八伺服电机轴、第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu均为现有常规技术，具体构造和工作原理不再赘述。
38.以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：（一）、在盾构机的盾尾安装一种双滑轨四拼式管片拼装机，双滑轨四拼式管片拼装机包括两根平移梁和圆环盘体，两根平移梁左右间隔且沿前后方向水平固定连接在盾构机的盾尾，两根平移梁的前端部和后端部之间均固定连接有加强梁，圆环盘体的中心线沿前后方向水平设置，圆环盘体套在两根平移梁的外部并与两根平移梁滑动连接，每根平移梁的上部均设置有位于圆环盘体后侧且用于驱动圆环盘体前后移动的推进油缸，圆环盘体的后侧安装有回转机构，回转机构的左侧设置有左部双抓取装置，圆环盘体的前侧安装有旋转机构，旋转机构的右侧设置有右部双抓取装置，前侧的加强梁上设置有控制箱，控制箱内设置有控制系统，控制系统分别与推进油缸、回转机构、旋转机构、左部双抓取装置和右部双抓取装置信号连接；（二）、将待拼装的管片a1、a2、a3、b1、b2、k按拼装顺序运送至指定位置；（三）、控制系统控制右部双抓取装置夹取管片a1、a2，控制旋转机构和右部双抓取装置动作实现准确拼装管片a1、a2；（四）、控制系统控制左部双抓取装置夹取管片a3、b1，控制回转机构和左部双抓取装置动作实现准确拼装管片a3、b1；（五）、控制系统控制右部双抓取装置夹取管片b2，控制旋转机构和右部双抓取装置动作实现准确拼装管片b2；（六）、控制系统控制左部双抓取装置夹取管片k，控制回转机构和左部双抓取装置动作实现准确拼装管片k，从而完成一环管片的拼装；（七）、控制系统控制旋转机构、回转机构、右部双抓取装置和左部双抓取装置回复到初始位置，控制两个推进油缸推动圆环盘体向前移动到指定位置后，重复步骤（二）～（六）完成下一环管片的拼装；（八）、下一环管片拼装完成后，控制系统控制旋转机构、回转机构、右部双抓取装置、左部双抓取装置和两个推进油缸回复到初始位置，双滑轨四拼式管片拼装机整体随盾构机前进两环管片的距离，重复步骤（二）～（七）再完成两环管片的拼接，如此重复操作，便可完成整个隧道掘进过程中管片的拼装。2.根据权利要求1所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：左侧的平移梁的左侧面和右侧的平移梁的右侧面上均沿前后方向开设有跑道形导槽，圆环盘体的内圆周左侧中部和右侧中部均固定设置有长条滑块，左侧的长条滑块匹配卡接滑设在左侧的跑道形导槽内，右侧的长条滑块匹配卡接滑设在右侧的跑道形导槽内，两个推进油缸均沿前后方向水平设置，推进油缸的活塞杆向前伸出，左侧的推进油缸的缸体后端铰接在左侧的平移梁的上表面后侧部，左侧的推进油缸的活塞杆前端铰接在圆环盘体的内圆周左侧部且位于左侧的长条滑块的上方，右侧的推进油缸的缸体后端铰接在右侧的平移梁的上表面后侧部，右侧的推进油缸的活塞杆前端铰接在圆环盘体的内圆周右侧部且右侧的长条滑块的上方，圆环盘体的前侧圆环面中部一体成型有同中心的环型凸起轨道。3.根据权利要求2所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：回转机构包括回转盘和第一液压马达，回转盘为圆环型滑块结构，回转盘与圆环盘体同中心，回转盘的外径大于圆环盘体的外径，回转盘的内径大于圆环盘体的内径并小于环型凸起轨道的直径，回转盘同中心转动安装在圆环盘体的后侧，回转盘的内圆周前侧边沿部一体成型
有第一内齿圈，第一液压马达沿前后方向水平固定安装在圆环盘体的内圆周左侧中上部，第一液压马达的动力轴位于后侧，第一液压马达的动力轴后端固定安装有与第一内齿圈啮合传动连接的第一外齿轮，第一液压马达上设置有第一角度编码器，第一液压马达通过第一外齿轮和第一内齿圈的啮合传动驱动回转盘回转，回转盘的内圆周前侧边沿一体成型有两个径向对称的限位块，控制系统分别与第一液压马达和第一角度编码器信号连接。4.根据权利要求3所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：旋转机构包括旋转盘和第二液压马达，旋转盘为前后通透且上侧敞口的半圆环型滑块结构，旋转盘的圆心与圆环盘体的中心重合，旋转盘的外径小于圆环盘体的外径并大于环型凸起轨道的直径，旋转盘的内径大于圆环盘体的内径并小于环型凸起轨道的直径，旋转盘的后侧面开设有与环型凸起轨道匹配滑动卡接的半圆环卡槽，旋转盘滑动连接在环型凸起轨道上进而围绕圆环盘体的中心转动安装在圆环盘体的前侧，旋转盘的内圆周后侧边沿部一体成型有第二内齿圈，第二液压马达沿前后方向水平固定安装在圆环盘体的内圆周右侧中下部，第二液压马达的动力轴位于前侧，第二液压马达的动力轴前端固定安装有与第二内齿圈啮合传动连接的第二外齿轮，第二液压马达上设置有第二角度编码器，第二液压马达通过第二外齿轮和第二内齿圈的啮合传动驱动旋转盘回转，控制系统分别与第二液压马达和第二角度编码器信号连接。5.根据权利要求4所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：左部双抓取装置包括第一方形导轨梁、第一方管型滑块、第一液压油缸、第一摆动筒、第一回转筒和两个第一机械臂，第一方形导轨梁沿前后方向水平设置，第一方形导轨梁设置在回转盘的左侧，回转盘的外圆周左侧部固定连接有竖直连接板，竖直连接板与回转盘的中心线垂直，第一方形导轨梁的后端面固定连接在竖直连接板的前侧面上，第一方形导轨梁的后端部右侧面与回转盘的外圆周左侧部固定连接，第一方形导轨梁上设有四轨滑槽，第一方管型滑块滑动套在第一方形导轨梁上，第一方管型滑块的四侧内壁上设有匹配滑动卡接在四轨滑槽内的凸块，第一液压油缸沿前后方向水平设置在第一方形导轨梁的上方且位于竖直连接板和第一方管型滑块之间，第一液压油缸的活塞杆向前伸出，第一液压油缸的缸体后端铰接在竖直连接板的前侧面上侧部，第一液压油缸的活塞杆前端铰接在第一方管型滑块的上表面后侧中部并设置有第一位移传感器，第一摆动筒和第一回转筒均竖向设置，第一摆动筒和第一回转筒由上至下设置在第一方管型滑块的正下方，第一摆动筒的上表面固定设置有第一铰接座，第一方管型滑块的下表面右侧部一体成型有下侧、左侧和右侧均敞口的第一c型耳座，第一铰接座的上侧部通过第一伺服电机轴转动连接在第一c型耳座的两块耳板上，第一伺服电机轴驱动第一摆动筒左右摆动连接在第一方管型滑块的底部，第一回转筒的顶部转动连接在第一摆动筒的底部，第一摆动筒的内部偏心处固定安装有第三液压马达，第三液压马达竖向设置，第三液压马达的动力轴向下穿过第一摆动筒的底板和第一回转筒的顶板并伸入到第一回转筒内，第一回转筒内同中心固定安装有第三内齿圈，第三液压马达的动力轴下端伸入到第三内齿圈中并固定安装有与第三内齿圈啮合传动连接的第三外齿轮，第一回转筒的内部固定安装有两个关于第三内齿圈前后对称的第四液压马达，第四液压马达竖向设置，第一回转筒的底部转动安装有两个第一旋转筒，第一旋转筒的中心线竖向设置，两个第一旋转筒分别与两个第四液压马达上下一一对应，前侧的第四液压马达的动力轴向下穿过第一回转筒的底板和前侧的第一旋转筒的顶板并伸入到前侧的
第一旋转筒内，后侧的第四液压马达的动力轴向下穿过第一回转筒的底板和后侧的第一旋转筒的顶板并伸入到后侧的第一旋转筒内，两个第一旋转筒内均同中心固定安装有第四内齿圈，两个第四液压马达的动力轴下端分别对应伸入到相应的第四内齿圈中并固定安装有与相应的第四内齿圈啮合传动连接的第四外齿轮，两个第一机械臂的结构相同且前后对称安装在两个第一旋转筒的底部，两个第一机械臂的下端均安装有第一抓取机构；前侧的第一机械臂包括第一小臂和第一大臂，第一小臂的上端通过第二伺服电机轴转动连接在前侧的第一旋转筒的底部，第一小臂的下端通过第三伺服电机轴与第一大臂的上端转动连接；前侧的第一抓取机构包括第一视觉传感装置、第一夹持板、第一转动油缸、第一倾斜油缸、第七液压马达和第一吊装螺栓，第一视觉传感装置的后侧面通过第四伺服电机轴转动连接在第一大臂的下端，第一夹持板水平设置在第一视觉传感装置的下方，第一夹持板的垂直投影尺寸大于第一视觉传感装置的垂直投影尺寸，第一夹持板的顶部中心通过球铰链铰接在第一视觉传感装置的底部，第一转动油缸前高后低倾斜设置在第一视觉传感装置的左侧且位于第一夹持板的左侧部上方，第一转动油缸的两端分别铰接在第一视觉传感装置的后侧面左侧部和第一夹持板的上表面中部左侧，第一倾斜油缸左低右高倾斜设置，第一倾斜油缸的两端分别铰接在第一视觉传感装置的左侧面上侧中部和第一夹持板的左侧边沿中部，第七液压马达竖向固定安装在第一夹持板的底部中心，第七液压马达的动力轴下端同轴固定连接第一吊装螺栓，第一夹持板上设置有第一称重传感器，第一视觉传感装置内部设置有第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu；控制系统分别与第一液压油缸、第一位移传感器、第一伺服电机轴、第三液压马达、第四液压马达、第二伺服电机轴、第三伺服电机轴、第四伺服电机轴、第一转动油缸、第一倾斜油缸、第七液压马达、第一称重传感器、第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu信号连接。6.根据权利要求5所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：右部双抓取装置包括第二方形导轨梁、第二方管型滑块、第二液压油缸、第二摆动筒、第二回转筒和两个第二机械臂，第二方形导轨梁沿前后方向水平设置，第二方形导轨梁设置在旋转盘的前右侧，第二方形导轨梁的后端面固定连接在旋转盘的前侧面右侧部，第二方形导轨梁的前端与第一方形导轨梁的前端对齐，第二方形导轨梁上设有四轨滑槽，第二方管型滑块滑动套在第二方形导轨梁上，第二方管型滑块的四侧内壁上设有匹配滑动卡接在四轨滑槽内的凸块，第二液压油缸沿前后方向水平设置在第二方形导轨梁的上方且位于旋转盘和第二方管型滑块之间，第二液压油缸的活塞杆向前伸出，第二液压油缸的缸体后端铰接在旋转盘的前侧面右侧上部，第二液压油缸的活塞杆前端铰接在第二方管型滑块的上表面后侧中部并设置有第二位移传感器，第二摆动筒和第二回转筒均竖向设置，第二摆动筒和第二回转筒由上至下设置在第二方管型滑块的正下方，第二摆动筒的上表面固定设置有第二铰接座，第二方管型滑块的下表面右侧部一体成型有下侧、左侧和右侧均敞口的第二c型耳座，第二铰接座的上侧部通过第五伺服电机轴转动连接在第二c型耳座的两块耳板上，第五伺服电机轴驱动第二摆动筒左右摆动连接在第二方管型滑块的底部，第二回转筒的顶部转动连接在第二摆动筒的底部，第二摆动筒的内部偏心处固定安装有第五液压马达，第五液压马达竖向设置，第五液压马达的动力轴向下穿过第二摆动筒的底板和第二回转筒的顶板
并伸入到第二回转筒内，第二回转筒内同中心固定安装有第五内齿圈，第五液压马达的动力轴下端伸入到第五内齿圈中并固定安装有与第五内齿圈啮合传动连接的第五外齿轮，第二回转筒的内部固定安装有两个关于第五内齿圈前后对称的第六液压马达，第六液压马达竖向设置，第二回转筒的底部转动安装有两个第二旋转筒，第二旋转筒的中心线竖向设置，两个第二旋转筒分别与两个第六液压马达上下一一对应，前侧的第六液压马达的动力轴向下穿过第二回转筒的底板和前侧的第二旋转筒的顶板并伸入到前侧的第二旋转筒内，后侧的第六液压马达的动力轴向下穿过第二回转筒的底板和后侧的第二旋转筒的顶板并伸入到后侧的第二旋转筒内，两个第二旋转筒内均同中心固定安装有第六内齿圈，两个第六液压马达的动力轴下端分别对应伸入到相应的第六内齿圈中并固定安装有与相应的第六内齿圈啮合传动连接的第六外齿轮，两个第二机械臂结构相同且前后对称安装在两个第二旋转筒的底部，两个第二机械臂的下端均安装有第二抓取机构；前侧的第二机械臂包括第二小臂和第二大臂，第二小臂的上端通过第六伺服电机轴转动连接在前侧的第二旋转筒的底部，第二小臂的下端通过第七伺服电机轴与第二大臂的上端转动连接；前侧的第二抓取机构包括第二视觉传感装置、第二夹持板、第二转动油缸、第二倾斜油缸、第八液压马达和第二吊装螺栓，第二视觉传感装置的后侧面通过第八伺服电机轴转动连接在第二大臂的下端，第二夹持板水平设置在第二视觉传感装置的下方，第二夹持板的垂直投影尺寸大于第二视觉传感装置的垂直投影尺寸，第二夹持板的顶部中心通过球铰链铰接在第二视觉传感装置的底部，第二转动油缸前高后低倾斜设置在第二视觉传感装置的右侧且位于第二夹持板的右侧部上方，第二转动油缸的两端分别铰接在第二视觉传感装置的后侧面右侧部和第二夹持板的上表面中部右侧，第二倾斜油缸左高右底倾斜设置，第二倾斜油缸的两端分别铰接在第二视觉传感装置的右侧面上侧中部和第二夹持板的右侧边沿中部，第八液压马达竖向固定安装在第二夹持板的底部中心，第八液压马达的动力轴下端同轴固定连接第二吊装螺栓，第二夹持板上设置有第二称重传感器，第二视觉传感装置内部设置有第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu；控制系统分别与第二液压油缸、第二位移传感器、第五伺服电机轴、第五液压马达、第六液压马达、第六伺服电机轴、第七伺服电机轴、第八伺服电机轴、第二转动油缸、第二倾斜油缸、第八液压马达、第二称重传感器、第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu信号连接。7.根据权利要求6所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：步骤（三）具体为：首先，控制系统控制右部双抓取装置的两个第二机械臂下端的第二视觉传感装置工作，使两个第二视觉传感装置通过其内部的第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu分别识别管片a1、a2的位置，并确定管片a1、a2的中心螺栓孔位置，初始时管片a1、a2前后间隔设置且管片a3、b1的长度方向沿左右方向设置，管片a3、b1的宽度方向中心线与圆环盘体的中心线上下正对应，然后控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴以及两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴分别运动，通过第二位移传感器获取第二方管型滑块的前后位移，使两块第二夹持板分别对应移动至管片a1、a2的上方并且直至两根第二吊装螺栓分别位于管片a1、a2的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制两个第八液压马达转动，同时使两个第二机械臂推动两块第二夹持板向下移动，两
个第八液压马达分别驱动相应的第二吊装螺栓旋转并将两根第二吊装螺栓分别自动拧入管片a1、a2的中心螺栓孔中，从而实现对管片a1、a2的夹取，两个第二称重传感器将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片a1、a2后控制两个第八液压马达停止，然后控制第五液压马达驱动第二回转筒旋转90
°
，使管片a1、a2旋转至关于圆环盘体的中心线垂直投影左右对称的状态，管片a1、a2左右间隔设置且管片a1、a2的长度方向沿前后方向设置，之后，控制两个第六液压马达分别驱动两个第二旋转筒旋转90
°
，使管片a1、a2分别自转90
°
，则管片a1、a2左右间隔且其长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴以及两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴运动，使旋转盘在圆环盘体的前侧逆时针回转，使管片a1、a2围绕隧道中心线回转，同时第二方管型滑块带动两个第二机械臂前后滑移，两个第二机械臂伸展带动管片a1、a2沿隧道的径向平移，使管片a1、a2经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制两个第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸和第二倾斜油缸运动，则使两块第二夹持板分别带动管片a1、a2进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片a1、a2的姿态微调至准确位置，将管片a1、a2固定在隧道内壁上，完成管片a1、a2的拼装，然后控制两个第八液压马达反转，将两根第二吊装螺栓分别从管片a1、a2的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴、第五液压马达、两个第六液压马达、两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴以及两个第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸和第二倾斜油缸复位运动，使得右部双抓取装置回复到初始位置。8.根据权利要求7所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：步骤（四）具体为：当控制系统识别到右部双抓取装置已完成管片a1、a2的抓取并运动到待拼装位置时，则控制系统控制左部双抓取装置的两个第一机械臂下端的第一视觉传感装置工作，使两个第一视觉传感装置通过其内部的第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu分别识别管片a3、b1的位置，并确定管片a3、b1的中心螺栓孔位置，初始时管片a3、b1前后间隔设置且管片a3、b1的长度方向沿左右方向设置，管片a3、b1的宽度方向中心线与圆环盘体的中心线上下正对应，然后控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴以及两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴分别运动，通过第一位移传感器获取第一方管型滑块的前后位移，使两块第一夹持板分别对应移动至管片a3、b1的上方并且直至两根第一吊装螺栓分别位于管片a3、b1的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制两个第七液压马达转动，同时使两个第一机械臂推动两块第一夹持板向下移动，两个第七液压马达分别驱动相应的第一吊装螺栓旋转并将两根第一吊装螺栓分别自动拧入管片a3、b1的中心螺栓孔中，从而实现对管片a3、b1的夹取，两个第一称重传感器将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片a3、b1后控制两个第七液压马达停止，然后控制第三液压马达驱动第一回转筒旋转90
°
，使管片a3、b1旋转至关于圆环盘体的中心线垂直投影左右对称的状态，管片a3、b1左右间隔设置且管片a3、b1的长度方向沿前后方向设置，之后，控制两个第四液压马达分别驱动两个第一旋转筒旋转90
°
，使管片a3、b1分别自转90
°
，则管片a3、b1左右间隔且其长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴以及两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴运动，使回转盘在圆环盘体的后侧顺时针回转，使管片a3、b1围绕隧道中心线
回转，同时第一方管型滑块带动两个第一机械臂前后滑移，两个第一机械臂伸展带动管片a3、b1沿隧道的径向平移，使管片a3、b1经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制两个第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸和第一倾斜油缸运动，则使两块第一夹持板分别带动管片a3、b1进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片a3、b1的姿态微调至准确位置，将管片a3、b1固定在隧道内壁上，完成管片a3、b1的拼装，然后控制两个第七液压马达反转，将两根第一吊装螺栓分别从管片a3、b1的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴、第三液压马达、两个第四液压马达、两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴以及两个第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸和第一倾斜油缸复位运动，使得左部双抓取装置回复到初始位置。9.根据权利要求8所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：步骤（五）具体为：当控制系统识别到左部双抓取装置已完成管片a3、b1的抓取并运动到待拼装位置时，则控制系统控制右部双抓取装置的后侧的第二机械臂下端的第二视觉传感装置工作，使该第二视觉传感装置通过其内部的第二相机、第二激光雷达传感器和第二imu识别管片b2的位置，并确定管片b2的中心螺栓孔位置，初始时管片b2的长度方向沿左右方向设置且管片b2的宽度方向中心线与圆环盘体的中心线上下正对应，然后控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴以及后侧的第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴分别运动，通过第二位移传感器获取第二方管型滑块的前后位移，使后侧的第二夹持板移动至管片b2的上方并且直至后侧的第二吊装螺栓正好位于管片b2的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制后侧的第八液压马达转动，同时使后侧的第二机械臂推动相应的第二夹持板向下移动，后侧的第八液压马达驱动后侧的第二吊装螺栓旋转并将该第二吊装螺栓自动拧入管片b2的中心螺栓孔中，从而实现对管片b2的夹取，后侧的第二夹持板上的第二称重传感器将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片b2后控制后侧的第八液压马达停止，然后控制第五液压马达驱动第二回转筒旋转90
°
，使管片b2旋转至管片b2的长度方向沿前后方向设置，且管片b2在长度方向的中心线与与圆环盘体的中心线上下正对应，之后，控制相应的第六液压马达驱动相应的第二旋转筒旋转90
°
，使管片b2自转90
°
，则使管片b2的长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴以及相应的第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴运动，使旋转盘在圆环盘体的前侧逆时针回转，使管片b2围绕隧道中心线回转，同时第二方管型滑块带动两个第二机械臂前后滑移，相应的第二机械臂伸展带动管片b2沿隧道的径向平移，使管片b2经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制相应的第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸和第二倾斜油缸运动，则使相应的第二夹持板带动管片b2进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片b2的姿态微调至准确位置，将管片b2固定在隧道内壁上，完成管片b2的拼装，然后控制相应的第八液压马达反转，将相应的第二吊装螺栓从管片b2的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第二液压马达、第二液压油缸、第五伺服电机轴、第五液压马达、两个第六液压马达、两个第二机械臂上的第六伺服电机轴和第七伺服电机轴以及两个第二抓取机构上的第八伺服电机轴、第二转动油缸和第二倾斜油缸复位运动，使得右部双抓取装置回复到初始位置。
10.根据权利要求9所述的常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，其特征在于：步骤（六）具体为：当控制系统识别到右部双抓取装置已完成管片b2的抓取并运动到待拼装位置时，控制系统控制左部双抓取装置的后侧的第一机械臂下端的第一视觉传感装置工作，使该第一视觉传感装置通过其内部的第一相机、第一激光雷达传感器和第一imu识别管片k的位置，并确定管片k的中心螺栓孔位置，初始时管片k的长度方向沿左右方向设置且管片k的宽度方向中心线与圆环盘体的中心线上下正对应，然后控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴以及后侧的第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴分别运动，通过第一位移传感器获取第一方管型滑块的前后位移，使后侧的第一夹持板移动至管片k的上方并且直至后侧的第一吊装螺栓正好位于管片k的中心螺栓孔正上方为止，然后控制系统控制后侧的第七液压马达转动，同时使后侧的第一机械臂推动相应的第一夹持板向下移动，后侧的第七液压马达驱动后侧的第一吊装螺栓旋转并将该第一吊装螺栓自动拧入管片k的中心螺栓孔中，从而实现对管片k的夹取，后侧的第一夹持板上的第一称重传感器将夹取后的重力变化信号传至控制系统，则控制系统识别到已完成夹取管片k后控制后侧的第七液压马达停止，然后控制第三液压马达驱动第一回转筒旋转90
°
，使管片k旋转至管片k的长度方向沿前后方向设置，且管片k在长度方向的中心线与与圆环盘体的中心线上下正对应，之后，控制相应的第四液压马达驱动相应的第一旋转筒旋转90
°
，使管片k自转90
°
，则使管片k的长度方向沿左右方向设置，然后，控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴以及相应的第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴运动，使回转盘在圆环盘体的后侧顺时针回转，使管片k围绕隧道中心线回转，同时第一方管型滑块带动两个第一机械臂前后滑移，相应的第一机械臂伸展带动管片k沿隧道的径向平移，使管片k经过回转、前后滑移和径向平移后粗调至隧道内壁处设计的大致拼装位置，然后控制相应的第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸和第一倾斜油缸运动，则使相应的第一夹持板带动管片k进行俯仰、旋转和倾斜运动，从而将管片k的姿态微调至准确位置，将管片k固定在隧道内壁上，完成管片k的拼装，然后控制相应的第七液压马达反转，将相应的第一吊装螺栓从管片k的中心螺栓孔中旋出，最后，控制系统控制第一液压马达、第一液压油缸、第一伺服电机轴、第三液压马达、两个第四液压马达、两个第一机械臂上的第二伺服电机轴和第三伺服电机轴以及两个第一抓取机构上的第四伺服电机轴、第一转动油缸和第一倾斜油缸复位运动，使得左部双抓取装置回复到初始位置，从而完成一环管片的拼装。

技术总结
一种常规隧道施工多管片同时拼装的施工方法，具体包括以下步骤：（一）、在盾构机的盾尾安装一种双滑轨四拼式管片拼装机；（二）、将管片A1、A2、A3、B1、B2、K按拼装顺序运送至指定位置；（三）、拼装管片A1、A2；（四）、拼装管片A3、B1；（五）、拼装管片B2；（六）、拼装管片K，从而完成一环管片的拼装；（七）、将双滑轨四拼式管片拼装机向前移动到指定位置后，重复步骤（二）～（六）完成下一环管片的拼装；（八）、双滑轨四拼式管片拼装机整体随盾构机前进两环管片的距离，重复步骤（二）～（七）再完成两环管片的拼接。本发明能够同时左右两侧交错地按拼装顺序拼装多块管片，管片拼装效率得到了极大提高，节省大量的拼装时间与人力。量的拼装时间与人力。量的拼装时间与人力。


技术研发人员：肖艳秋 崔光珍 王鹏鹏 杨军胜 岑亚平 贺振东 孙春亚 赵轩
受保护的技术使用者：郑州轻工业大学
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2023/9/23