CN110534869A - 一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统及方法，本发明通过升降台车和旋转电机相配合，使天线卡盒中雷达天线能够平稳的沿凹凸不平的隧道表面前行，通过天线卡盒中第一弹簧的伸缩特性，使其不因隧道表面的凹凸不平或行进车与隧道表面距离的变化而发生变化。本发明解决了人力测量的隧道表面高度太大时，难以触及的问题；可持续工作，续航能力强；工作人员无需高空作业，保证了工作人员的安全。本发明方案合理，结构简单，使用设备常规，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统及方法
技术领域
本发明属于隧道施工领域，具体涉及一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统及方法。
背景技术
隧道施工属于隐蔽性工程，设计施工中的不可预见性较其他工程大，地质雷达是一种用于确定地下介质分布的电磁波法。其方法原理类似反射地震勘探技术，是一种高分辨率探测方法。目前该技术被广泛应用于各种隧道的壁后注浆情况和确定钢拱架数量的试验检测，通过探测注浆体在隧道径向和长度方向上的分布形态以及注浆体和隧道管片间的空隙(即注浆体的厚度及缺陷)，从而快速掌握注浆液在管片及土体间的填充情况和施工质量，同时还能根据反射波确定钢拱架数量，为后续施工中的隧道的沉降控制、二次注浆、补偿注浆及施工质量提供重要依据。
地质雷达检测设备主要包括雷达主机、连接电缆及雷达天线。目前通过地质雷达进行检测时基本使用两种方法：(I)：人力测量，即工作人员在行进的铲车或有轨电车上通过人力托举天线来完成数据采集工作；(II)：刚性测量，即将雷达天线通过支架固定在车架上贴着隧道表面进行移动。
实践表明：
方法(I)有如下缺点：
①根据雷达的工作原理，需要天线紧紧贴合在隧道表面，但公路隧道里程较长，人力托举天线测量易于疲劳。②公路隧道设计标高一般为十米左右，人员长期高空作业，不安全。③当长时间工作时，人力测量会时不时地出现天线和管片表面间脱离的情况，使得数据采集被迫中断或暂停，严重影响到管片壁后注浆质量检测的数据质量。④公路隧道施工时，表面会有钢筋骨架存在，人力测量时极易剐蹭到钢筋骨架造成人员伤亡。
方法(II)有如下缺点：由于隧道面凹凸不平，传统的在测量车上支撑雷达天线的支架没有采用自适应贴合装置，因此极易在隧道表面凸起位置发生卡死不动的现象。又由于测量车在测量过程中与隧道表面的距离极易发生变化，也可能导致雷达天线在隧道表面上发生卡死或接触不紧密的现象。
中国专利CN108258383A公开了一种盾构隧道用探地雷达天线的自适应调位装置，包括用于放置屏蔽天线的卡盒、设置于卡盒下方的支撑底板、以及垂直穿过支撑底板且顶端与卡盒的下底面固连的支撑杆。上述装置在自适应贴合方面有一定实用性，但并没有解决需要人工托举雷达天线以及高空作业危险性、长时间人力易疲劳等问题。另外公路隧道和盾构隧道相比，隧道表面粗糙、凹凸不平，上述装置不适用于公路隧道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统及方法，利用天线卡盒固定雷达天线，并利用连接板上的弧形壳体使其遇到障碍物时，障碍物能够沿着弧形壳体平稳滑动，进而使行进车平稳的沿凹凸不平的隧道表面前行，另外通过弹簧的伸缩特性，使其不因隧道表面的凹凸不平或行进车与隧道表面距离的变化而发生变化。
为了达到上述目的，一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统，
包括升降台车，升降台车上固定有旋转电机，旋转电机通过连杆连接自适应贴合装置；
自适应贴合装置包括第一支撑底板，连杆连接第一支撑底板，第一支撑底板上设置有若干第一弹簧，第一弹簧端部连接天线卡盒，旋转电机带动天线卡盒做以旋转电机为中心，连杆为半径的弧形运动，天线卡盒内用于固定不同尺寸和频率的雷达天线。
升降台车包括行进车，行进车上设置有升降桁架，升降桁架顶部设置有安装支架，旋转电机固定在行安装支架上。
行进车上固定有液压伸缩杆，液压伸缩杆的工作端连接升降桁架，升降桁架通过液压伸缩杆驱动升降。
行进车上固定有液压伸缩杆，液压伸缩杆的工作端连接升降桁架，升降桁架通过液压伸缩杆驱动升降。
天线卡盒包括连接板，连接板上设置有弧形壳体，连接板用于与第一弹簧连接，壳体内的两侧均设置有第二弹簧，两侧的第二弹簧配合将第二支撑底板固定于壳体内的中部，壳体上开设有能够将第二支撑底板露出的通孔。
连杆采用伸缩杆。
行进车上设置有信号收放机，信号收放机连接控制单元，控制单元用于控制旋转电机的转角、升降桁架的高度以及行进车的行驶。
一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤一，将所需的雷达天线固定于天线卡盒内；
步骤二，开启升降台车，使雷达天线靠近隧道表面，实现雷达天线与隧道表面距离的粗调；
步骤三，根据隧道测量要求，调整升降台车的高度，使雷达天线上升到合适的高度位置；
步骤四，开启旋转电机，将雷达天线旋转到合适的角度，通过第一弹簧的弹性使雷达天线贴合在隧道表面。
天线卡盒内设置有若干第二弹簧和两个第二支撑底板；
将所需的雷达天线放置在两个第二支撑底板之间，两个第二支撑底板分别通过两侧设置的若干第二弹簧的弹性，对雷达天线进行夹紧。
连杆采用伸缩杆；
旋转电机调整雷达天线的角度后，通过调整连杆的长度对天线卡盒的位置间微调，使天线卡盒与公路隧道任意角度的表面都始终紧贴。
与现有技术相比，本发明通过升降台车和旋转电机相配合，使天线卡盒中雷达天线能够平稳的沿凹凸不平的隧道表面前行，通过天线卡盒中第一弹簧的伸缩特性，使其不因隧道表面的凹凸不平或行进车与隧道表面距离的变化而发生变化。本发明解决了人力测量的隧道表面高度太大时，难以触及的问题；可持续工作，续航能力强；工作人员无需高空作业，保证了工作人员的安全。本发明方案合理，结构简单，使用设备常规，具有良好的经济效益和社会效益。
进一步的，本发明的天线卡盒通过两个第二支撑底板对雷达天线进行夹紧，使本装置适用于更多不同规格的雷达天线。
进一步的，本发明的连杆采用伸缩杆，能够在微调天线卡盒与公路隧道任意角度的表面的贴合程度。
本发明在使用时通过升降台车将天线卡盒移动至隧道表面附近位置，再开启旋转电机进行微调，使天线卡盒与隧道表面贴合，通过第一弹簧来保证碗形天线卡盒始终贴合在隧道表面。本发明能够通过行进车进行横向移动，通过升降桁架进行纵向移动，在隧道测量中最危险的位置位于掌子面附近，本发明解决了人员在掌子面附近工作危险的问题。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的左视图；
图3为图1自适应贴合装置中的A-A截面剖面图；
图4为图2自适应贴合装置中的B-B截面剖面图；
其中，1-天线卡盒、2-第一弹簧、3-第一支撑底板、4-连杆、5-旋转电机、6-安装支架、7-升降桁架、8-液压伸缩杆、9-信号收发机、10-行进车、11-第二弹簧、12-第二支撑底板、13-连接板；14-壳体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1、图2和图3，一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统，包括行进车10，行进车10上设置有升降桁架7，升降桁架7顶部设置有安装支架6，安装支架6上固定有旋转电机5，旋转电机5通过连杆4连接第一支撑底板3，第一支撑底板3上设置有若干第一弹簧2，第一弹簧2端部连接天线卡盒1，旋转电机5带动天线卡盒1做以旋转电机5为中心，连杆4为半径的弧形运动，天线卡盒1内用于固定不同尺寸和频率的雷达天线。行进车10上固定有液压伸缩杆8，液压伸缩杆8的工作端连接升降桁架7，升降桁架7通过液压伸缩杆8驱动升降，行进车10上设置有信号收放机9，信号收放机9连接控制单元，控制单元用于控制旋转电机5的转角、升降桁架的高度以及行进车10的行驶，能够将所有操作按钮集中于一遥控器上，因此可以方便、准确、快速地对该装置进行操作。
参见图4，天线卡盒1包括连接板13，连接板13上设置有弧形壳体14，连接板13用于与第一弹簧2连接，壳体14内的两侧均设置有第二弹簧11，两侧的第二弹簧11配合将第二支撑底板12固定于壳体14内的中部，壳体14上开设有能够将第二支撑底板12露出的通孔。
优选的，连杆4采用伸缩杆。
升降桁架7为十字剪刀外形构造，可以在竖向进行高度的变化，同时方便折叠，空间利用率高。
本发明的使用方法包括以下步骤：
步骤一，将雷达天线放置在碗形天线卡盒1内，通过第二高强度弹簧11和第二支撑底板12，使雷达天线被完全卡住固定。
步骤二，开启行进车10，使雷达天线靠近隧道表面，实现雷达天线与隧道表面距离的粗调。
步骤三，根据隧道测量要求，开启第二液压伸缩杆8实现升降桁架7的升降，使雷达天线上升到合适的高度位置。
步骤四，开启旋转电机5，将雷达天线旋转到合适的角度。
步骤五，开启第一液压伸缩杆4对雷达天线位置进行微调，使雷达天线贴合在隧道表面，第一高强度弹簧2确保了雷达天线与公路隧道任意角度的表面都始终紧贴。碗形天线卡盒1和第一高强度弹簧2确保了在雷达天线在随着行进车10的前进中不会被凹凸不平的隧道表面卡死。

Claims (9)

1.一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统，其特征在于，包括升降台车，升降台车上固定有旋转电机(5)，旋转电机(5)通过连杆(4)连接自适应贴合装置；
自适应贴合装置包括第一支撑底板(3)，连杆(4)连接第一支撑底板(3)，第一支撑底板(3)上设置有若干第一弹簧(2)，第一弹簧(2)端部连接天线卡盒(1)，旋转电机(5)带动天线卡盒(1)做以旋转电机(5)为中心，连杆(4)为半径的弧形运动，天线卡盒(1)内用于固定不同尺寸和频率的雷达天线。
2.根据权利要求1所述的一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统，其特征在于，天线卡盒(1)包括连接板(13)，连接板(13)上设置有弧形壳体(14)，连接板(13)用于与第一弹簧(2)连接，壳体(14)内的两侧均设置有第二弹簧(11)，两侧的第二弹簧(11)配合将第二支撑底板(12)固定于壳体(14)内的中部，壳体(14)上开设有能够将第二支撑底板(12)露出的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统，其特征在于，连杆(4)采用伸缩杆。
4.根据权利要求1所述的一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统，其特征在于，升降台车包括进车(10)，行进车(10)上设置有升降桁架(7)，升降桁架(7)顶部设置有安装支架(6)，旋转电机(5)固定在行安装支架(6)上。
5.根据权利要求4所述的一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统，其特征在于，行进车(10)上固定有液压伸缩杆(8)，液压伸缩杆(8)的工作端连接升降桁架(7)，升降桁架(7)通过液压伸缩杆(8)驱动升降。
6.根据权利要求4所述的一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统，其特征在于，行进车(10)上设置有信号收放机(9)，信号收放机(9)连接控制单元，控制单元用于控制旋转电机(5)的转角、升降桁架的高度以及行进车(10)的行驶。
7.权利要求1所述的一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将所需的雷达天线固定于天线卡盒(1)内；
步骤二，开启升降台车，使雷达天线靠近隧道表面，实现雷达天线与隧道表面距离的粗调；
步骤三，根据隧道测量要求，调整升降台车的高度，使雷达天线上升到合适的高度位置；
步骤四，开启旋转电机(5)，将雷达天线旋转到合适的角度，通过第一弹簧(2)的弹性使雷达天线贴合在隧道表面。
8.根据权利要求7所述的一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统的使用方法，其特征在于，天线卡盒(1)内设置有若干第二弹簧(11)和两个第二支撑底板(12)；
将所需的雷达天线放置在两个第二支撑底板(12)之间，两个第二支撑底板(12)分别通过两侧设置的若干第二弹簧(11)的弹性，对雷达天线进行夹紧。
9.根据权利要求7所述的一种具有自适应贴合装置的公路隧道地质检测系统的使用方法，其特征在于，连杆(4)采用伸缩杆；
旋转电机(5)调整雷达天线的角度后，通过调整连杆(4)的长度对天线卡盒(1)的位置间微调，使天线卡盒(1)与公路隧道任意角度的表面都始终紧贴。
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