CN104975862B - 隧道混凝土衬砌全自主养护设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

隧道混凝土衬砌全自主养护设备，包括养护台架、控制器、喷水装置和配电箱，喷水装置由增加泵、喷水管和雾化喷嘴组成，养护台架下部安装行走装置、控制器，养护台架上部安装两排平行的弧形喷水管，本发明操作简便，实现养护的自动化，能够自动行走、喷淋，有效地减少衬砌混凝土表面裂纹，也可以通过遥控器自动控制行走速度，保证混凝土衬砌强度和耐久性，产生间接地经济效益；适用于各种类型的隧道衬砌混凝土养护施工；本发明提高施工效率，降低养护工序成本，改善了混凝土外观质量，净化了洞内空气，减少了通风时间，为施工创造了明显的经济效益。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。

Description

隧道混凝土衬砌全自主养护设备及其使用方法

技术领域

本发明涉属于隧道养护设备领域，确切地说是隧道混凝土衬砌全自主养护设备及其使用方法。

背景技术

随着我国道路建设的快速发展，高原、山岭隧道工程所占的比例逐步增加，同时对隧道衬砌混凝土的强度、抗渗性能、耐久性也提出了更高的要求。隧道主要支护形式为初期支护和二衬支护，初期支护中必然要用到喷射混凝土，二衬支护主要为浇筑混凝土。

混凝土发生湿度变化，其体积也相应地发生膨胀或者收缩线性。对于新浇筑的混凝土，由于湿度变化而引起的体积变形为塑性收缩；对于硬化混凝土，由于湿度变化而引起的体积变形为干燥收缩。混凝土表面脱水的速率大时，混凝土内部出现负的毛细管压力，并产生浆体体积的塑性收缩。由于收缩在混凝土块体内是不均匀的，这种体积变化的差异可产生拉应力，促使混凝土块体出现裂缝，从而破坏表面层表面的完整性，并降低其耐久性。

在隧道工程施工中，长大隧道因洞内温度较恒定，洞内空气有一定湿度，在混凝土养护工序控制上，普遍存在重视不够、控制不严的现象，致使初支混凝土和二衬混凝土养护不到位，强度和耐久性受到影响。而且，由于长大隧道断面大、距离远，采用人工洒水养护无法保证洒水均匀，混凝土养护问题成为隧道施工中普遍存在的问题。

目前，虽然有喷水养护的设备，但是也需要工人现场操作，自动化水平低。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供隧道混凝土衬砌全自主养护设备。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：隧道混凝土衬砌全自主养护设备，包括养护台架、控制器、喷水装置和配电箱，喷水装置由增压泵、喷水管和雾化喷嘴组成，养护台架下部安装行走装置、控制器，养护台架上部安装两排平行的弧形喷水管，喷水管上设置数个雾化喷嘴，行走装置由行走轮和行走电机组成，养护台架下部安装行走轮，行走轮与行走电机连接，增压泵通过软管连接喷水管，养护台架上安装红外测距仪；控制器内设置单片机、无线传输模块、放大器和输入面板，红外测距仪的输出端连接放大器的输入端，放大器的输出端、输入面板的输出端、无线传输模块的输出端连接单片机，单片机的输出端连接喷水装置、行走装置，无线传输模块的无线连接遥控器，配电箱给喷水装置、控制器、行走装置、红外测距仪供电。

为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：所述的喷水管为弧形钢管，每弧形钢管上设置5-10个雾化喷嘴。所述的行走轮安装在养护台架下部的两侧，每侧前后分别安装一个，其中一侧的一个行走轮上安装行走电机，行走电机为2.2kw三相异步电动机。所述的养护台架上部设置连接座，连接座上安装长条形的固定架，固定架两端分别安装带有动力机构的主动链轮和从动链轮，主动链轮和从动链轮之间设置传动链条，固定架两侧设置导向槽，传动链条上安装前端开口的固定座，固定座上设置导向板，导向板与导向槽配合，固定座内固定安装红外测距仪，固定座上部开设通孔，养护台架上设置L型遮挡板，L型遮挡板的水平板位于固定架的上部，L型遮挡板的竖直板能够与通孔配合。

隧道混凝土衬砌全自主养护设备的使用方法，包括下述步骤： ①根据隧道硐室断面调节养护台架的高度、喷水管的弧度，使喷水管距离隧道硐室的衬砌轮廓0.4～0.6m； ②启动行走装置，使养护台架在隧道硐室内行走，养护台架的行走速度为4-8m/min，行走0-80m后返回原处；同时启动喷水装置对隧道硐室的衬砌混凝土面喷水；同时启动红外测距仪进行测距，根据红外测距仪的测距距离保持行走距离在0-80m内。 ③养护期限在7-28d，每隔两小时重复步骤②。

本发明的优点在于：本发明操作简便，实现养护的自动化，能够自动行走、喷淋，有效地减少衬砌混凝土表面裂纹，也可以通过遥控器自动控制行走速度，保证混凝土衬砌强度和耐久性，产生间接地经济效益；喷水管安装在养护台架上，规避了高空作业风险；台架容易制作，大小具备可调性，适用于各种类型的隧道衬砌混凝土养护施工；本发明能根据衬砌混凝土的需要，实现自动定量、定时给水，每1-3h供给一次，并保证24h不间断；通过红外测距仪8，可实现自动控制养护距离，每次均可满足0-80m；本发明提高施工效率，降低养护工序成本，改善了混凝土外观质量，净化了洞内空气，减少了通风时间，为施工创造了明显的经济效益。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。

附图说明

图1是本发明结构示意图；图2是图1右视结构示意图；图3是图1的A向视放大结构示意图；图4是本发明的工作原理图。

附图标记：1养护台架 2雾化喷嘴 3喷水管 4行走轮 5控制器 6增压泵 7软管 8红外测距仪 9行走电机 10单片机 11无线传输模块 12放大器 13输入面板 14配电箱 15遥控器 16L型遮挡板 17主动链轮 18固定架 19连接座 20导向板 21导向槽 22传动链条23从动链轮 24固定座 25通孔。

具体实施方式

隧道混凝土衬砌全自主养护设备，如图1、图2和图3所示，包括养护台架1、控制器5、喷水装置和配电箱14，喷水装置由增压泵6、喷水管3和雾化喷嘴2组成，所述的喷水管3为弧形钢管，每弧形钢管上设置5-10个雾化喷嘴2，养护台架1下部安装行走装置、控制器5，养护台架1上部安装两排平行的弧形喷水管3，喷水管3上设置数个雾化喷嘴2，行走装置由行走轮4和行走电机9组成，养护台架1下部安装行走轮4，行走轮4与行走电机9连接，增压泵6通过软管7连接喷水管3，养护台架1上安装红外测距仪8；控制器5内设置单片机10、无线传输模块11、放大器12和输入面板13，红外测距仪8的输出端连接放大器12的输入端，放大器12的输出端、输入面板13的输出端、无线传输模块11的输出端连接单片机10，单片机10的输出端连接喷水装置、行走装置，无线传输模块11的无线连接遥控器15，配电箱14给喷水装置、控制器5、行走装置、红外测距仪8供电。遥控器15通过无效传输模块11遥控设备能控制运行速度。

所述的行走轮4安装在养护台架1下部的两侧，每侧前后分别安装一个，其中一侧的一个行走轮4上安装行走电机9，行走电机9为2.2kw三相异步电动机。行走设备采用直径38cm钢轮。可以使用遥控器控制左右侧匀速前移，台架移速度为6m/min。

所述增压设备为1个三相异步电动机和管道离心泵。

单片机可以控制实现定时启动，按照衬砌混凝土养护的需要，如每1-3h启动一次，并24h不间断工作。

可以根据养护需要在输入面板13输入相关信息，使本发明实现自动养护。

隧道混凝土衬砌全自主养护设备的使用方法，包括下述步骤： ①根据隧道硐室断面调节养护台架1的高度、喷水管3的弧度，使喷水管3距离隧道硐室的衬砌轮廓0.4～0.6m；②启动行走装置，使养护台架1在隧道硐室内行走，养护台架1的行走速度为4-8m/min，行走0-80m后返回原处；同时启动喷水装置对隧道硐室的衬砌混凝土面喷水；同时启动红外测距仪8进行测距，根据红外测距仪8的测距距离保持行走距离在0-80m内。 ③养护期限在7-28d，每隔两小时重复步骤②。

养护期限可以根据洞内平均气温T设定：T＜10℃时，养护期限为28d；10℃≤T＜20℃时，养护期限为14d；T≥20℃时，养护期限为7d。

在具有一定坡度的隧道内使用时，红外测距仪8进行测距工作中会出现测距位置被突然阻挡，此时测距数据变化突然很大，导致本发明无法正常运行，为了克服该问题，如图4所示，所述的养护台架1上部设置连接座19，连接座19上安装长条形的固定架18，固定架18两端分别安装带有动力机构的主动链轮17和从动链轮23，主动链轮17和从动链轮23之间设置传动链条22，固定架18两侧设置导向槽21，传动链条22上安装前端开口的固定座24，固定座24上设置导向板20，导向板20与导向槽21配合，固定座24内固定安装红外测距仪8，固定座24上部开设通孔25，养护台架1上设置L型遮挡板16，L型遮挡板16的水平板位于固定架18的上部，L型遮挡板16的竖直板能够与通孔25配合。当红外测距仪8测量数值突然发生很大变化时，主动链轮17带动链条23转动，从而使固定座24上下移动，使红外测距仪8避开遮挡物，测量结果恢复原来数值范围。固定座24和L型遮挡板16对红外测距仪8具有一定保护作用，在喷水时，避免水落入到红外测距仪8上，提高使用寿命。在停机状态下，固定座24向上移动与L型遮挡板16配合，L型遮挡板16将固定座24前部遮挡，有效保护红外测距仪8。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (2)

1.隧道混凝土衬砌全自主养护设备，其特征在于：包括养护台架（1）、控制器（5）、喷水装置和配电箱（14），喷水装置由增压泵（6）、喷水管（3）和雾化喷嘴（2）组成，养护台架（1）下部安装行走装置、控制器（5），养护台架（1）上部安装两排平行的弧形喷水管（3），喷水管（3）上设置数个雾化喷嘴（2），行走装置由行走轮（4）和行走电机（9）组成，养护台架（1）下部安装行走轮（4），行走轮（4）与行走电机（9）连接，增压泵（6）通过软管（7）连接喷水管（3），养护台架（1）上安装红外测距仪（8）；控制器（5）内设置单片机（10）、无线传输模块（11）、放大器（12）和输入面板（13），红外测距仪（8）的输出端连接放大器（12）的输入端，放大器（12）的输出端、输入面板（13）的输出端、无线传输模块（11）的输出端连接单片机（10），单片机（10）的输出端连接喷水装置、行走装置，无线传输模块（11）的无线连接遥控器（15），配电箱（14）给喷水装置、控制器（5）、行走装置、红外测距仪（8）供电，喷水管（3）为弧形钢管，每弧形钢管上设置5-10个雾化喷嘴（2），养护台架（1）上部设置连接座（19），连接座（19）上安装长条形的固定架（18），固定架（18）两端分别安装带有动力机构的主动链轮（17）和从动链轮（23），主动链轮（17）和从动链轮（23）之间设置传动链条（22），固定架（18）两侧设置导向槽（21），传动链条（22）上安装前端开口的固定座（24），固定座（24）上设置导向板（20），导向板（20）与导向槽（21）配合，固定座（24）内固定安装红外测距仪（8），固定座（24）上部开设通孔（25），养护台架（1）上设置L型遮挡板（16），L型遮挡板（16）的水平板位于固定架（18）的上部，L型遮挡板（16）的竖直板能够与通孔（25）配合。

2.根据权利要求1所述的隧道混凝土衬砌全自主养护设备，其特征在于：所述的行走轮（4）安装在养护台架（1）下部的两侧，每侧前后分别安装一个，其中一侧的一个行走轮（4）上安装行走电机（9），行走电机（9）为2.2kw三相异步电动机。