CN110542886B - 用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，由轨道和安装在轨道上的移动检测装置组成，轨道为根据盾构隧道管壁内径制作的分节轨道，分节轨道固定在管片的吊装螺孔处，分节轨道上固定连接有链轨，移动检测装置中的移动架通过吊轮悬吊在分节轨道上，使移动架可在分节轨道上移动，且移动架上装有滚轮，滚轮紧贴管壁滚动，移动架上还装有驱动电机，驱动电机连接链轮，链轮与分节轨道上的链轨啮合连接，移动架下面装有活动纵轨，活动纵轨上安装至少一个探地雷达，活动纵轨两侧装有挡轮，挡轮紧贴管壁滚动，由驱动电机驱动链轮在链轨上运动，带动移动架沿分节轨道移动，从而带动探地雷达沿管壁内侧移动，完成管片环的全断面检测工作。

Description

用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具
技术领域
本发明涉及盾构隧道壁后注浆检测领域，具体为用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具。
背景技术
国内外的实例表明，引起盾构隧道施工的变形因素很多，主要是由开盾构隧道施工阶段开挖土体引起土层损失，而且，这种土层损失是产生盾构隧道沉降的主要因素，另外，已建或运营隧道，由于周边土体所受载荷不均匀，地下水流动作用等因素也会使土体损失。及时充分的同步壁后注浆可以有效地减少这种土层损失，而注浆是否充分，注浆过程中是否会产生流失，以及浆液对土层扰动及浆液本身的收缩等因素，都会对土层引发附加变形。若浆液分布不均或存在空洞，其引起的各类潜在问题会更加突出。
基于上述情况，壁后注浆是否有效关系着能否有效的控制地层变形和隧道本身的稳定性及其沉降等。对盾构隧道壁后注浆质量进行探测，可以获得浆液在混凝土管片与土体之间的间隙中的填充情况，为盾构隧道沉降控制(二次注浆或补偿注浆)提供依据。这也能够提高盾构隧道的建设质量、使用维护等。
目前，探地雷达作为一种无损探测设备，已广泛应用于盾构隧道壁后注浆的检测工作中。但是，目前使用探地雷达主要以人工手持检测，或专用隧道检测车搭载检测为主要方式。人工手持方式的检测稳定性较差且受环境制约大；而专用隧道检测车购置成本较大，且不适合在建盾构施工的环境内使用。
鉴于上述情况，亟待开发一种适用于盾构隧道，特别是在建隧道施工环境，同时成本合适，使用灵活的检测机具。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，可以在不同施工阶段、不同施工位置都能使用，用以搭载探地雷达进行盾构隧道壁后注浆的检测工作——任一管片环全断面检测。
本发明的技术方案如下：
一种用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，由轨道和安装在轨道上的移动检测装置组成，所述轨道为根据盾构隧道管片的管壁内径制作的分节轨道，分节轨道固定在管片的吊装螺孔处，分节轨道上固定连接有链轨，所述移动检测装置中的移动架通过吊轮悬吊在分节轨道上，使移动架可在分节轨道上移动，且移动架上装有滚轮，滚轮紧贴管壁滚动，可使移动架紧贴在轨道上平稳运动；所述移动架上还装有驱动电机，驱动电机连接链轮，链轮与分节轨道上的链轨啮合连接，所述移动架下面装有活动纵轨，活动纵轨上安装至少一个探地雷达，所述活动纵轨两侧装有挡轮，挡轮紧贴管壁滚动，由驱动电机驱动链轮在链轨上运动，带动移动架沿分节轨道移动，从而带动探地雷达沿管壁内侧移动，完成管片环的全断面检测工作。
进一步，所述分节轨道之间的链轨节活动连接或可分解连接。
进一步，所述分节轨道的截面呈双L对拼形状，两端分公、母头；分节轨道的单侧翼板下部安装链轨，链轨-的链节上设有L形固定板，用螺栓固定在分节轨道上；链轨的两端为活结构。
进一步，所述移动架上部安装有四个吊轮，四个吊轮两两对称布置，移动架两侧的耳座上分别安装滚轮，滚轮的滑动螺杆穿过耳座，其上装有弹簧和螺母，由螺母调节弹簧预顶力，弹簧的弹力使滚轮上顶，可贴合管片内壁随动滚动前行；同时弹簧的弹力使移动架下压，配合吊轮，可以使移动架平稳且紧密在悬吊在分节轨道的翼板上；移动架两侧装有限位滑杆，使滚轮只能上下滑动，不致扭转。
进一步，所述链轮安装在驱动电机的出轴上，与驱动电机的出轴滑移配合，驱动电机的出轴端部装有挡板，使链轮可以在出轴上一段距离范围内移动，便于和链轨配合连接。
进一步，所述驱动电机安装在移动架的电机座上，电机座与移动架的的侧立板之间滑移连接，电机座下部与移动架之间装有两个弹性杆，弹性杆上装有弹簧，弹簧的反弹力可顶起电机座及驱动电机，确保驱动电机上的链轮和链轨之间的传动中心距的正确。
进一步，所述驱动电机由步进电机或空心杯电机、减速器和制动器组合而成，所述制动器用于突发失电时制动，减缓电机轴在自重作用下滑时的空转速度，进而使移动架缓慢下滑至整条轨道的末端部；制动器在电机不通电工作时锁定，通电工作时松开。
进一步，所述整条轨道的末端部设置装有弹性缓冲器的挡块，用来保护移动架运行时不致超出轨道范围，末端挡块上装有行程开关，在移动检测装置运行到末端部时自动通知电机控制系统，发出信号控制驱动电机减速停止。
进一步，所述活动纵轨上连接探地雷达架，所述探地雷达安装架上通过探地雷达上的固结安装块连接探地雷达，所述探地雷达安装架与固结安装块之间用四根装有弹簧的弹性杆连接，构成可上下弹性滑动的平台结构，弹簧的顶升作用使探地雷达可贴合管片内壁随动平移；弹簧可通过调节螺母调节预压量和反弹力,作用在于配合选用探地雷达的高度尺寸和自重；所述探地雷达安装架下部装有两个固定套管，并通过固定套管套接在活动纵轨上，且可用螺钉锁紧在任一指定位置处，调整测量区域。
进一步，所述挡轮通过挡轮架安装在活动纵轨上，紧靠探地雷达安装架和移动架；所述挡轮的滑动螺杆穿过挡轮架，且滑动螺杆上套接有弹簧，并旋有调节螺母，通过调节螺母调节弹簧预压量，使挡轮在滚动时可贴合管片内壁；所述挡轮架套接在活动纵轨上，由螺钉锁紧至任意位置。
本发明的效果在于：
1.本发明安装位置灵活，既可以安装在施工阶段的盾构台车处的管壁上，实时检测管片环的壁后注浆的效果；也能安装在已完工阶段的管壁上，进行二次注浆的检测工作。
2.本发明检测范围较大，通过调整探地雷达在纵轨上的不同位置，在一个安装位置即一个管片环处，可以探测至少相邻两个管片环的范围。
附图说明
图1为本发明机具在盾构台车处的总体结构断面示意图；
图2为本发明机具在完工盾构隧道处的断面工作示意图；
图3为本发明机具的管片环工作示意图；
图4为本发明机具的工作时结构布置示意图；
图5为本发明机具的轨道结构示意图；
其中：(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)剖视图；
图6为本发明机具的轨道安装示意图；
图7为本发明机具的移动架、驱动电机、轨道等结构组合剖面示意图；
图8为本发明机具的移动架、驱动电机、轨道等结构组合轴向示意图；
图9为本发明机具在小直径地铁盾构台车处的断面工作示意图。
具体实施方式
下面通过实例具体说明本发明的实施方式。
如图1至图9所示，本发明的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，由轨道1和安装在轨道1上的移动检测装置100组成。
轨道1的轨道本体1-1根据盾构隧道管片11的管壁内径制作，截面呈双L对拼形状，两端分公、母头。轨道本体1-1单侧翼板下部安装链轨1-2，链轨1-2的链节有L形固定板，用螺栓固定在轨道本体1-1上；链轨1-2的两端为活结构，可以与其它轨道1的链轨1-2相连接。结构如图5(a),(b),(c)。
轨道1安装时，先将专用吊孔闷头1-3安装在管片的吊装孔处11-1，再安装轨道1在管壁此处，用螺栓11-2固定；顺次安装其它轨道1，公、母头1-4,1-5相连，并用固定螺栓1-6连接，并连接链轨1-2；再用螺栓1-7反顶在管壁上，用以牢固安定轨道，同时可以在管片拼装失圆等状况下调整轨道本身的圆度。如图6。
移动检测装置100包括移动架2、驱动电机3、链轮3-1、纵轨4、探地雷达安装架5、滚轮6、挡轮7、探地雷达8、电机控制系统9、末端挡块10，以及其附属功能部件。移动架2的基体2-1上部安装有4个吊轮2-2，两两对称布置；两侧的耳座上分别安装有滚轮6，滚轮6的滑动螺杆穿过耳座，并装有弹簧，有螺母调节弹簧预压力，使滚轮在滚动时可贴合管片内壁，配合吊轮2-2，可以使移动架2平稳悬吊在轨道1的翼板上。同时装有限位滑杆2-5，使滚轮6只能上下滑动，不致扭转。如图7。
链轮3-1安装在驱动电机3的出轴上，滑移配合，出轴端部装有挡板，链轮3-1可以在轴上一段距离范围内移动，便于和链轨1-2配合连接。如图7。
驱动电机3安装在移动架1的电机座2-3上，电机座2-3与移动架2的基体2-1的侧立板之间滑移连接，电机座2-3下部与移动架的基体2-1之间装有2个弹性杆2-4，弹性杆2-4装有弹簧，弹簧的反弹力(可调节，有调节螺母调节预压量)可顶起电机座2-3及驱动电机3，其作用在于确保驱动电机3上的链轮3-1和链轨1-2之间的传动中心距的正确，消除结构偏差对链轮转动的影响。如图8。
驱动电机3由步进电机、减速器和制动器组合而成的独立部件，其中的制动器的作用是在突发失电时制动，减缓电机轴在自重作用下滑时的空转速度，进而使移动架2缓慢下滑至整条轨道的末端部。驱动电机3运转时，带动链轮3-1转动，进而链轮3-1在链轨1-2上滚动，使得移动架沿轨道1移动，带动探地雷达在隧道管壁上移动，完成检测工作。如图3。
移动架2的下部装有2根纵轨4，可左右移动，由螺钉锁紧至任意位置。
探地雷达安装架5用来安装探地雷达8。探地雷达8上固结安装块(配合探地雷达制作)，相互间用4根装有弹簧的弹性杆5-1连接，构成可上下弹性滑动的平台结构；弹簧的顶升作用使探地雷达能贴合管片内壁随动平移；弹簧的反弹力可调节，有调节螺母调节预压量；在管壁拼装不平整或失圆等情况下，管壁和轨道1之间的间距会发生变化，此时弹簧的反弹力可以顶起探地雷达8并压紧在管壁上。两个探地雷达安装架5下部分别设有两个固定套管，用以套接安装在纵轨4上，并用螺钉锁紧在任一指定位置处(远端位置M和近端位置N)，调整测量区域。如图3。
挡轮7安装在纵轨4上，紧靠探地雷达安装架5和移动架2。挡轮7的滑动螺杆穿过挡轮架，并装有弹簧，有螺母调节弹簧预压量，使挡轮7在滚动时可贴合管片内壁。挡轮架套接在纵轨4上，由螺钉锁紧至任意位置。
电机控制系统9用来连接电源，控制驱动电机的启停；调节转速；及正反转而调整运行方向；或临时停在任意位置。
末端挡块10用来保护移动架2运行时不致超出轨道范围，其上装有行程开关(接近开关)在运行到末端时自动通知电机控制系统9，发出信号控制电机减速停止。

Claims (10)

1.一种用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，由轨道和安装在轨道上的移动检测装置组成，其特征在于：所述轨道为根据盾构隧道管片的管壁内径制作的分节轨道，分节轨道固定在管片的吊装螺孔处，分节轨道上固定连接有链轨，所述移动检测装置中的移动架通过吊轮悬吊在分节轨道上，使移动架可在分节轨道上移动，且移动架上装有滚轮，滚轮紧贴管壁滚动，可使移动架紧贴在轨道上平稳运动；所述移动架上还装有驱动电机，驱动电机连接链轮，链轮与分节轨道上的链轨啮合连接，所述移动架下面装有活动纵轨，活动纵轨上安装至少一个探地雷达，所述活动纵轨两侧装有挡轮，挡轮紧贴管壁滚动，由驱动电机驱动链轮在链轨上运动，带动移动架沿分节轨道移动，从而带动探地雷达沿管壁内侧移动，完成管片环的全断面检测工作。
2.根据权利要求1所述的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，其特征在于：所述分节轨道之间的链轨节活动连接或可分解连接。
3.据权利要求1所述的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，其特征在于：所述分节轨道的截面呈双L对拼形状，两端分公、母头；分节轨道的单侧翼板下部安装链轨，链轨的链节上设有L形固定板，用螺栓固定在分节轨道上；链轨-的两端为活结构。
4.根据权利要求1所述的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，其特征在于：所述移动架上部安装有四个吊轮，四个吊轮两两对称布置，移动架两侧的耳座上分别安装滚轮，滚轮的滑动螺杆穿过耳座，其上装有弹簧和螺母，由螺母调节弹簧预顶力，弹簧的弹力使滚轮上顶，可贴合管片内壁随动滚动前行；同时弹簧的弹力使移动架下压，配合吊轮，可以使移动架平稳且紧密在悬吊在分节轨道的翼板上；移动架两侧装有限位滑杆，使滚轮只能上下滑动，不致扭转。
5.根据权利要求1所述的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，其特征在于：所述链轮安装在驱动电机的出轴上，与驱动电机的出轴滑移配合，驱动电机的出轴端部装有挡板，使链轮可以在出轴上一段距离范围内移动，便于和链轨配合连接。
6.根据权利要求1所述的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，其特征在于：所述驱动电机安装在移动架的电机座上，电机座-与移动架的的侧立板之间滑移连接，电机座下部与移动架-之间装有两个弹性杆，弹性杆上装有弹簧，弹簧的反弹力可顶起电机座-及驱动电机，确保驱动电机上的链轮和链轨之间的传动中心距的正确。
7.根据权利要求1所述的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，其特征在于：所述驱动电机由步进电机或空心杯电机、减速器和制动器组合而成，所述制动器用于突发失电时制动，减缓电机轴在自重作用下滑时的空转速度，进而使移动架缓慢下滑至整条轨道的末端部；制动器在电机不通电工作时锁定，通电工作时松开。
8.根据权利要求7所述的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，其特征在于：所述整条轨道的末端部设置装有弹性缓冲器的末端挡块，用来保护移动架运行时不致超出轨道范围，末端挡块上装有行程开关，在移动检测装置运行到末端部时自动通知电机控制系统，发出信号控制驱动电机减速停止。
9.根据权利要求1所述的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，其特征在于：所述活动纵轨上连接探地雷达架，所述探地雷达安装架上通过探地雷达上的固结安装块连接探地雷达，所述探地雷达安装架与固结安装块之间用四根装有弹簧的弹性杆连接，构成可上下弹性滑动的平台结构，弹簧的顶升作用使探地雷达可贴合管片内壁随动平移；弹簧可通过调节螺母调节预压量和反弹力，作用在于配合选用探地雷达的高度尺寸和自重；所述探地雷达安装架下部装有两个固定套管，并通过固定套管套接在活动纵轨上，且可用螺钉锁紧在任一指定位置处，调整测量区域。
10.根据权利要求1所述的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用机具，其特征在于：所述挡轮通过挡轮架安装在活动纵轨上，紧靠探地雷达安装架和移动架；所述挡轮的滑动螺杆穿过挡轮架，且滑动螺杆上套接有弹簧，并旋有调节螺母，通过调节螺母调节弹簧预压量，使挡轮在滚动时可贴合管片内壁；所述挡轮架套接在活动纵轨上，由螺钉锁紧至任意位置。
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