CN113958340B - 一种旋转式衬砌台车浇注机构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转式衬砌台车浇注机构及方法，该浇注机构包括注浆单元和安装在衬砌台车上用于带动臂架转动的旋转支座；臂架包括依次为铰接连接的第一节臂、第二节臂、第三节臂和第四节臂；注浆单元包括泵管、注浆管道和混凝土输送泵，泵管固定在臂架上，泵管一端与混凝土输送泵连接，另一端与注浆管道转动连接，注浆管道的端部固定在第四节臂端部，注浆管道的出口端为出浆口；该浇注方法包括以下步骤：选取初始浇注工作窗口；通过定位组件对注浆单元进行定位；混凝土的浇注；剩余浇注工作窗口的浇注。本发明通过自动化的控制降低了工作人员的劳动强度，提高了二衬混凝土的浇注质量，降低了整体施工成本，因此便于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种旋转式衬砌台车浇注机构及方法。
背景技术
随着隧道施工工装体系的不断完善，隧道的施工质量和施工效率也随之稳步提高，尤其是溜槽和串通机构在混凝土衬砌台车应用之后，隧道的施工实现了逐层分窗浇注，使得二衬混凝土的施工质量明显得到了控制和改善。但由于衬砌台车结构空间受限、以及溜槽和串通的角度和位置均存在不合理处，导致二衬混凝土存在流动性差的问题；同时，施工过程中人为操作不当会出现两侧同时注灰，进而导致混凝土出现离析的问题；溜槽和串通机构只能安装在台车固定浇注窗口，不能灵活变动，导致未能实现真正意义上的分层逐窗浇注，因此上述问题严重影响着二衬混凝土的施工质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种旋转式衬砌台车浇注机构，其结构简单，易于操作，浇注效果好，并便于清洁和后期的维护，提高了二衬混凝土的浇注质量，降低了整体施工成本，因此便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种旋转式衬砌台车浇注机构，包括注浆单元和安装在衬砌台车上用于带动臂架转动的旋转支座；
所述臂架包括依次铰接的第一节臂、第二节臂、第三节臂和第四节臂，所述第一节臂和第二节臂的铰接轴、第二节臂和第三节臂的铰接轴、以及第三节臂和第四节臂的铰接轴相互平行；第一节臂和第二节臂之间设置有第一伸缩结构；第二节臂和第三节臂之间设置有第二伸缩结构；第三节臂和第四节臂之间设置有第三伸缩结构；
所述注浆单元包括泵管、注浆管道和混凝土输送泵，所述泵管固定在臂架上，泵管一端与混凝土输送泵连接，泵管另一端与注浆管道转动连接，所述注浆管道的端部固定在第一回转式减速器的回转支承上，第一回转式减速器安装在第四节臂的端部，所述注浆管道的出口端为出浆口。
上述的一种旋转式衬砌台车浇注机构，其特征在于：所述旋转支座包括固定底座和第二回转式减速器，固定底座固定在衬砌台车上，第二回转式减速器安装在固定底座的下端，所述臂架的端部固定在第二回转式减速器的回转支承上，所述第二回转式减速器的回转支承带动臂架转动。
上述的一种旋转式衬砌台车浇注机构，其特征在于：所述第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构的结构相同，所述第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构均包括一个液压油缸和两个连杆；
所述第一伸缩结构的液压油缸的缸体铰接在第一节臂上，第一伸缩结构的液压油缸的液压杆与第一连杆的一端铰接，第一连杆的另一端与第一节臂铰接，第二连杆的两端分别与第一连杆和第二节臂铰接；
所述第二伸缩结构的液压油缸的缸体铰接在第二节臂上，第二伸缩结构的液压油缸的液压杆与第三连杆的一端铰接，第三连杆的另一端与第二节臂铰接，第四连杆的两端分别与第三连杆和第三节臂铰接；
所述第三伸缩结构的液压油缸的缸体铰接在第三节臂上，第三伸缩结构的液压油缸的液压杆与第五连杆的一端铰接，第五连杆的另一端与第三节臂铰接，第六连杆的两端分别与第五连杆和第四节臂铰接。
上述的一种旋转式衬砌台车浇注机构，其特征在于：所述泵管通过托架固定在臂架的一侧。
上述的一种旋转式衬砌台车浇注机构，其特征在于：所述衬砌台车的两侧均设置有多层浇注工作窗口组，所述浇注工作窗口组包括多个浇注工作窗口，多个浇注工作窗口内均安装有液位传感器，所述浇注工作窗口处安装有主动红外探测器，主动红外探测器包括主动红外发射机和与所述主动红外发射机配合的主动红外接收机，主动红外发射机和主动红外接收机分别位于浇注工作窗口的两侧，注浆管道的外壁设有距离传感器和位置传感器，所述液位传感器、主动红外探测器、距离传感器和位置传感器的信号输出端均与PLC模块的信号输入端连接，所述混凝土输送泵、第一回转式减速器、第二回转式减速器、第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸的控制信号输入端均与PLC模块控制信号的输出端连接。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理、可提高二衬混凝土浇注质量的旋转式衬砌台车浇注方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对衬砌台车一侧的浇注工作窗口进行浇注；
步骤101、选取初始浇注工作窗口：选取最低层的浇注工作窗口组中最边侧的浇注工作窗口为初始浇注工作窗口；
步骤102、通过定位组件对注浆单元进行定位；
步骤1021、臂架角度的定位：PLC模块控制第二回转式减速器，使得第二回转式减速器的回转支承旋转，第二回转式减速器的回转支承带动臂架旋转，当注浆管道随臂架旋转至初始浇注工作窗口所在剖面时，PLC模块控制第二回转式减速器的回转支承停止旋转并锁定；
步骤1022、注浆管道高度的定位：PLC模块控制第一伸缩结构的液压油缸与第二伸缩结构的液压油缸,使得第二节臂和第三节臂联动，使注浆管道靠近初始浇注工作窗口；PLC模块控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸，使得第二节臂、第三节臂和第四节臂联动，进而使注浆管道与初始浇注工作窗口位于同一水平面；
步骤1023、注浆管道角度的定位：PLC模块控制第一回转式减速器，使得第一回转式减速器的回转支承旋转，第一回转式减速器的回转支承带动注浆管道旋转，使注浆管道的出浆口对准初始浇注工作窗口；
步骤103、注浆管道的插入：将注浆管道的出浆口插入定位确定的初始浇注工作窗口内；
步骤104、判断注浆管道是否插入初始浇注工作窗口：当初始浇注工作窗口上的主动红外探测器检测到注浆管道并且注浆管道上的距离传感器检测到注浆管道插入量到达设定长度时，执行步骤105；当初始浇注工作窗口上的主动红外探测器未检测到注浆管道时，执行步骤102；
步骤105、混凝土的浇注：PLC模块控制混凝土输送泵将混凝土依次通过泵管和注浆管道从初始浇注工作窗口注入，通过液位传感器判断浇注完成后，将注浆管道的出浆口从初始浇注工作窗口内移出，移出后关闭该初始浇注工作窗口；
步骤106、该层剩余浇注工作窗口的浇注：将同层相邻的浇注工作窗口22视为初始浇注工作窗口，重复步骤101至步骤105，对相邻的浇注工作窗口进行浇注，直至完成该层浇注工作窗口的浇注；
步骤107、剩余层浇注工作窗口的浇注：PLC模块判断是否需要进行下一层浇注工作窗口的浇注，若是，将下一层浇注工作窗口视为最低一层浇注工作窗口，并执行步骤101，若否，执行步骤二；
步骤二、对衬砌台车另一侧的浇注工作窗口进行浇注,该步骤与步骤一中的操作步骤相同；
步骤三、完成隧道二衬注浆的施工，PLC模块控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸使得第二节臂、第三节臂和第四节臂联动，进而将臂架收回，PLC模块控制第一回转式减速器和第二回转式减速器，使得第一回转式减速器的回转支承和第二回转式减速器的回转支承均旋转，从而带动注浆管道和臂架旋转到位。
上述的方法，其特征在于：步骤103中，PLC模块控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸，使得第二节臂、第三节臂和第四节臂联动，使得注浆管道的出浆口插入浇注工作窗口内；步骤105中，PLC模块控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸，使得第二节臂、第三节臂和第四节臂联动，使得注浆管道的出浆口从浇注工作窗口内移出。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用的浇注机构设置了第一回转式减速器和第二回转式减速器，其上的回转支承可实现无限制的圆周回转和减速，第一回转式减速器带动注浆管道在其回转支承所在的平面内旋转，第二回转式减速器通过其上的回转支承带动臂架在水平面内旋转，第一回转式减速器和第二回转式减速器均可承受较大的轴向力、径向力和倾覆力，该种减速器具有精度高、结构紧凑、以及承载能力大的优点，适合衬砌台车的使用。
2、本发明的注浆管道通过第一回转式减速器固定在第四节臂端部，使得注浆管道可在第一回转式减速器的回转支承所在的平面内旋转，从而在第四节臂移动到位后，注浆管道的出浆口能够精准地插入浇注工作窗口；避免了注浆管道旋转受限时，出浆口不能垂直插入浇注工作窗口而导致浇注效果差的问题。
3、本发明采用的浇注机构，通过将泵管固定在臂架上能够便于工作人员操作臂架，泵管固定在臂架一侧不会影响臂架的运动，也不会影响伸缩结构的运动，同时不会造成泵管弯曲扭转，因此便于混凝土的输送，泵管采用柔性泵管，以便于泵管随臂架结构的变化而变形，使得泵管实时与臂架保持相同的形状，通过托架能够便于将泵管安装至臂架上或从臂架上拆卸，进而可便于后期泵管的维护或换新。
4、本发明采用的泵管和注浆管道能够利用隧道的风管或者橡胶球进行清洗，该方式易于操作并且清洁效果好，避免了使用溜槽、串通机构存在不便于清洗注浆管道的问题。
5、本发明的浇注单元可通过PLC模块进行自动化控制和操作，只需工作人员简单的值守或观察，大大地降低了工作人员的劳动强度；避免了使用溜槽、串通机构需要人工引导以及人工接管来实现不同浇注工作窗口的浇注，而导致工作人员劳动强度大的问题。
6、本发明的浇注方法，利用混凝土输送泵浇注时，混凝土在注浆管道和泵管内输送的过程中不与外界空气接触，混凝土在混凝土输送泵的作用下从出浆口处喷射而出，使得混凝土自带压力，因此也称该浇注方法为带压入模浇注方法，带压入模浇注方法避免了传统使用溜槽或串通机构依靠混凝土的流动性和自重进行浇注，而导致浇注后的混凝土易出现脱空、欠密实等缺陷的问题，本发明的浇注方法在可以降低混凝土出现离析现象的概率，进而提高了二衬混凝土浇注质量，降低了整体施工成本，便于推广使用。
综上所述，本发明的浇注机构结构简单，易于操作，浇注效果好，并便于清洁和后期的维护，通过自动化的控制能够降低工作人员的劳动强度，带压入模浇注方法提高了二衬混凝土的浇注质量，降低了整体施工成本，因此便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明浇注机构臂架收回状态的结构示意图。
图2为本发明浇注机构臂架展开状态的结构示意图。
图3为本发明浇注机构的安装结构示意图。
图4为本发明浇注机构注浆单元的结构示意图。
图5为衬砌台车的外部结构示意图。
图6为本发明浇注机构的电路原理框图。
图7为本发明旋转式衬砌台车浇注方法的流程框图。
图8为本发明对衬砌台车一侧的浇注工作窗口进行浇注的方法流程框图。
附图标记说明：
1—第一节臂； 2—第二节臂； 3—第三节臂；
4—第四节臂； 5—泵管； 6—注浆管道；
7—第一回转式减速器； 8—固定底座； 9—第二回转式减速器；
10—中间横梁； 11—第一液压油缸； 12—第一连杆；
13—第二连杆； 14—混凝土输送泵； 15—第二液压油缸；
16—第三连杆； 17—第四连杆； 18—第三液压油缸；
19—第五连杆； 20—第六连杆； 21—衬砌台车；
22—浇注工作窗口； 23—PLC模块； 24—液位传感器；
25—主动红外探测器； 26—距离传感器； 27—位置传感器。
具体实施方式
如图1至图6所示的一种旋转式衬砌台车浇注机构，包括注浆单元和安装在衬砌台车21上用于带动臂架转动的旋转支座；
所述臂架包括依次铰接的第一节臂1、第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4，所述第一节臂1和第二节臂2的铰接轴、第二节臂2和第三节臂3的铰接轴、以及第三节臂3和第四节臂4的铰接轴相互平行；第一节臂1和第二节臂2之间设置有第一伸缩结构；第二节臂2和第三节臂3之间设置有第二伸缩结构；第三节臂3和第四节臂4之间设置有第三伸缩结构；
所述注浆单元包括泵管5、注浆管道6和混凝土输送泵14，所述泵管5固定在臂架上，泵管5一端与混凝土输送泵14连接，泵管5另一端与注浆管道6转动连接，所述注浆管道6的端部固定在第一回转式减速器7的回转支承上，第一回转式减速器7安装在第四节臂4的端部，所述注浆管道6的出口端为出浆口。
需要说明的是，旋转支座可安装在衬砌台车21的中间横梁10上，安装在中间横梁10的中部，以便于臂架进行左右对称作业，旋转支座用于带动臂架使其旋转，使得臂架能够实现以竖直方向为轴旋转的运动状态，从而进行混凝土浇注时，仅需调整臂架的方向和臂架的结构状态就能够使其端部的注浆管道6插入浇注工作窗口22。
臂架包括铰接连接的第一节臂1、第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4，多个节臂能够通过彼此的联动使得臂架端部移动至衬砌台车21浇注工作窗口22；第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构分别用于带动第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4绕其铰接点进行转动，从而控制第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4运动，进而使得臂架达到最佳的结构状态，同时第一节臂1、第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4铰接连接的方式可将臂架收回，进而便于臂架的收纳。
注浆管道6的端部固定在第一回转式减速器7的回转支承上，因此能够实现注浆管道6以竖直方向为轴旋转的运动状态；从而在第四节臂4移动到位后，注浆管道6的出浆口能够精准地插入浇注工作窗口22，注浆管道6通过出浆口输出混凝土；注浆管道6旋转受限会使出浆口不能垂直插入浇注工作窗口22，从而导致浇注效果差等问题。
混凝土输送泵14将混凝土通过泵管5和注浆管道6注入浇注工作窗口22；泵管5固定在臂架上能够便于工作人员操作臂架，避免了注浆管道6直接与混凝土输送泵14连接而导致臂架运动受限的问题。
本实施例中的泵管5和注浆管道6能够利用隧道的风管或者橡胶球进行清洗，该方式易于操作并且清洁效果好，避免了使用溜槽、串通机构存在不便于清洗注浆管道的问题。
本实施例中，所述旋转支座包括固定底座8和第二回转式减速器9，固定底座8固定在衬砌台车21上，第二回转式减速器9安装在固定底座8的下端，所述臂架的端部固定在第二回转式减速器9的回转支承上，所述第二回转式减速器9的回转支承带动臂架转动。
需要说明的是，第二回转式减速器9的回转支承用于控制臂架在水平方向上的角度。第一回转式减速器7和第二回转式减速器9上的回转支承可实现无限制的圆周回转和减速，第一回转式减速器7带动注浆管道在其回转支承所在的平面内旋转，第二回转式减速器9通过其上的回转支承带动臂架在水平面内旋转，第一回转式减速器7和第二回转式减速器9均可承受较大的轴向力、径向力和倾覆力，该种减速器具有精度高、结构紧凑、以及承载能力大的优点，适合衬砌台车21的使用。
本实施例中，所述第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构的结构相同，所述第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构均包括一个液压油缸和两个连杆；
所述第一伸缩结构包括第一液压油缸11、第一连杆12和第二连杆13，第一液压油缸11的缸体铰接在第一节臂1上，第一伸缩结构的液压油缸的液压杆与第一连杆12的一端铰接，第一连杆12的另一端与第一节臂1铰接，所述第二连杆13的两端分别与第一连杆12和第二节臂2铰接；
所述第二伸缩结构包括第二液压油缸15、第三连杆16和第四连杆17，第二液压油缸15的缸体铰接在第二节臂2上，第二伸缩结构的液压油缸的液压杆与第三连杆16的一端铰接，第三连杆16的另一端与第二节臂2铰接，所述第四连杆17的两端分别与第三连杆16和第三节臂3铰接；
所述第三伸缩结构包括第三液压油缸18、第五连杆19和第六连杆20，第三液压油缸18的缸体铰接在第三节臂3上，第三伸缩结构的液压油缸的液压杆与第五连杆19的一端铰接，第五连杆19的另一端与第三节臂3铰接，所述第六连杆20的两端分别与第五连杆19和第四节臂4铰接。
需要说明的是，利用液压油缸作为伸缩结构的动力部件，其结构简单、工作可靠；用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳；利用两个连杆进行传动，能够提高伸缩结构的稳定性。
本实施例中，所述泵管5通过托架固定在臂架的一侧。
需要说明的是，泵管5固定在臂架一侧不会影响臂架的运动，也不会影响伸缩结构的运动，同时不会造成泵管5弯曲扭转，因此便于混凝土的输送，泵管5采用柔性泵管，以便于泵管5随臂架结构的变化而变形，使得泵管5实时与臂架保持相同的形状，通过托架能够便于将泵管5安装至臂架上或从臂架上拆卸，进而可便于后期泵管5的维护或换新。
本实施例中，所述衬砌台车21的两侧均设置有多层浇注工作窗口组，所述浇注工作窗口组包括多个浇注工作窗口22，多个浇注工作窗口22内均安装有液位传感器24，所述浇注工作窗口22处安装有主动红外探测器25，主动红外探测器25包括主动红外发射机和与所述主动红外发射机配合的主动红外接收机，主动红外发射机和主动红外接收机分别位于浇注工作窗口22的两侧，注浆管道6的外壁设有距离传感器26和位置传感器27，所述液位传感器24、主动红外探测器25、距离传感器26和位置传感器27的信号输出端均与PLC模块23的信号输入端连接，所述混凝土输送泵14、第一回转式减速器7、第二回转式减速器9、第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸的控制信号输入端均与PLC模块23控制信号的输出端连接。
需要说明的是，所述液位传感器24的型号优选为SIN-DP，主动红外探测器25的型号优选为BAJ-ABT，距离传感器26的型号优选为XS618B1MAL2，位置传感器27优选为镭烁光电的LSA三维空间定位跟踪器，通过液位传感器24、主动红外探测器25、距离传感器26和位置传感器27能够便于PLC模块23实现自动控制的目的；液位传感器24安装在衬砌台车21外壁，并位于浇注工作窗口22下边沿下方10cm处。
第一液压油缸11、第二液压油缸15、第三液压油缸18能够控制其上的液压杆进行伸缩。
该机构工作之前,通过PLC模块23设置坐标原点,坐标原点优选为中间横梁10的中心点，然后设置各个浇注工作窗口22的相对位置坐标。该机构运行时，PLC模块23能够根据预设的控制程序对该机构进行控制，通过控制第一液压油缸11、第二液压油缸15、第三液压油缸18能够分别对第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构的伸缩进行控制，进而可对臂架的结构状态进行控制；通过PLC模块23控制第一回转式减速器7能够控制注浆管道6的出灰口的方向，通过PLC模块23控制第二回转式减速器9能够控制臂架的角度，进而可将注浆管道6的出浆口调整至设定位置，通过PLC模块23能够控制混凝土输送泵14进行混凝土的自动浇注。
通过PLC模块23调整注浆单元的过程中，位于注浆管道6出浆口处的位置传感器27将采集到的位置信息实时传输至PLC模块23，PLC模块23根据所述位置信息控制臂架结构状态；当注浆管道6插入浇注工作窗口22时，注浆管道6将主动红外发射机发射的红外线阻挡，通过主动红外接收机能够将阻挡后的信号发送至PLC模块23，从而可判断出注浆管道6已插入浇注工作窗口22内；距离传感器26可通过其上的探头与衬砌台车21侧壁的距离，来判断注浆管道6插入浇注工作窗口22内的插入量，注浆管道6达到设定的插入量后即可控制注浆管道6停止插入，从而能够将注浆管道6的出浆口插入至适宜的深度；PLC模块23还可控制混凝土输送泵14进行自动浇注，通过液位传感器24能够判断混凝土是否浇注到位，因此通过PLC模块23可实现本实施例机构自动浇注的目的。
本发明的浇注机构可通过PLC模块23进行自动化控制和操作，只需工作人员简单的值守或观察，大大地降低了工作人员的劳动强度；避免了使用溜槽、串通机构需要人工引导以及人工接管来实现不同浇注工作窗口的浇注，而导致工作人员劳动强度大的问题。
如图1至图8所示的一种旋转式衬砌台车浇注方法，包括以下步骤：
步骤一、对衬砌台车一侧的浇注工作窗口22进行浇注；
需要说明的是，衬砌台车21两侧的浇注工作窗口22为对称作业，操作步骤相同，根据实际情况选择先浇注的一侧。
步骤101、选取初始浇注工作窗口：选取最低层的浇注工作窗口组中最边侧的浇注工作窗口为初始浇注工作窗口；
需要说明的是，如图5所示，衬砌台车21侧壁设置有多层浇注工作窗口组，所述浇注工作窗口组包括多个浇注工作窗口22，初始浇注工作窗口22为最低层的浇注工作窗口组中最边侧的浇注工作窗口，也即混凝土浇注工作为从下至上逐层进行，最边侧的浇注工作窗口22为该层浇注工作窗口22中最左端或最右端的浇注工作窗口22，从最左端或最右端向另一侧进行施工，该施工方法称为逐层分窗浇注，其中，每一层中的部分浇注工作窗口22可作为观察窗口。
步骤102、通过定位组件对注浆单元进行定位；
步骤1021、臂架角度的定位：PLC模块23控制第二回转式减速器9，使得第二回转式减速器9的回转支承旋转，第二回转式减速器9的回转支承带动臂架旋转，当注浆管道6随臂架旋转至初始浇注工作窗口所在剖面时，PLC模块23控制第二回转式减速器9的回转支承停止旋转并锁定；
需要说明的是，通过PLC模块23控制旋转支座上的第二回转式减速器9能够带动臂架旋转，进而调整了第一节臂1的方位；第一节臂1的方位确定后，第四节臂4端部的注浆管道6旋转至初始浇注工作窗口的剖面。
实际操作时，调整第一节臂1的方位前，可将注浆管道6的轴线调整至与浇注工作窗口22所在的平面为垂直的状态，在调整第一节臂1的方位时，保持注浆管道6的轴线与浇注工作窗口22所在的平面垂直，再配合工作人员简单的值守或观察，保证第一节臂1能够旋转到位。
步骤1022、注浆管道高度的定位：PLC模块23控制第一伸缩结构的液压油缸与第二伸缩结构的液压油缸,使得第二节臂2和第三节臂3联动，使注浆管道6靠近初始浇注工作窗口；PLC模块23控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸，使得第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4联动，进而使注浆管道6与初始浇注工作窗口位于同一水平面；
需要说明的是，控制第二节臂2和第三节臂3联动将注浆管道6的出浆口靠近浇注工作窗口22，从而完成了注浆管道6的大致定位；通过控制第四节臂4，同时对第二节臂2和第三节臂3的位置进行微调，将注浆管道6与浇注工作窗口22位于同一水平面，从而确定了注浆管道6在竖直方向上的位置。在此过程中利用位置传感器27采集到的位置信息对PLC模块23的控制进行指导。
步骤1023、注浆管道角度的定位：PLC模块23控制第一回转式减速器7，使得第一回转式减速器7的回转支承旋转，第一回转式减速器7的回转支承带动注浆管道6旋转，使注浆管道6的出浆口对准初始浇注工作窗口；
需要说明的是，注浆管道6旋转时使得出浆口能够对准浇注工作窗口22，移动到位后出浆口与浇注工作窗口22保持间隔；保持间隔能够使得注浆管道6的出浆口插入浇注工作窗口22的过程中，便于对第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4的位置进行调整。在此过程中利用位置传感器27采集到的位置信息对PLC模块23的控制进行指导，使得注浆管道6的出浆口对准浇注工作窗口22。
步骤103、注浆管道的插入：将注浆管道6的出浆口插入定位确定的初始浇注工作窗口内；
步骤104、判断注浆管道是否插入初始浇注工作窗口：当初始浇注工作窗口上的主动红外探测器25检测到注浆管道6并且注浆管道6上的距离传感器26检测到注浆管道6插入量到达设定长度时，执行步骤105；当初始浇注工作窗口上的主动红外探测器25未检测到注浆管道6时，执行步骤102；
需要说明的是，通过主动红外探测器25能够判断注浆管道6是否插入设定的浇注工作窗口22内，避免注浆管道6插入其它浇注工作窗口22而影响浇注工作顺利进行的问题；距离传感器26能够确保注浆管道6插入量为适宜的长度，避免插入量不足或者插入量过长而影响浇注效果的问题。
步骤105、混凝土的浇注：PLC模块23控制混凝土输送泵14将混凝土依次通过泵管5和注浆管道6从初始浇注工作窗口注入，通过液位传感器24判断浇注完成后，将注浆管道6的出浆口从初始浇注工作窗口内移出，移出后关闭该初始浇注工作窗口；
本实施例中的注浆管道6和泵管5作为混凝土输送管道，注浆管道6的出浆口直接插入浇注工作窗口22内进行注浆；利用混凝土输送泵14浇注时，混凝土在注浆管道6和泵管5内输送的过程中不与外界空气接触，混凝土在混凝土输送泵14的作用下从出浆口处喷射而出，使得混凝土自带压力，因此也称该浇注方法为带压入模浇注方法，带压入模浇注方法区别于传统使用溜槽或串通机构进行浇注的方法，因此避免了溜槽或串通机构依靠混凝土的流动性和自重进行浇注，而导致浇注后的混凝土易出现脱空、欠密实等缺陷的问题，本发明的浇注方法在可以降低混凝土出现离析现象的概率，进而提高了二衬混凝土浇注质量，降低了整体施工成本。
需要说明的是，通过液位传感器24判断当前浇注量既准确而且效率还高。
步骤106、该层剩余浇注工作窗口的浇注：将同层相邻的浇注工作窗口22视为初始浇注工作窗口，重复步骤101至步骤105，对相邻的浇注工作窗口22进行浇注，直至完成该层浇注工作窗口22的浇注；
需要说明的是，由于混凝土流动性较差，因此选择多个浇注工作窗口22对该层进行混凝土的浇注。
步骤107、剩余层浇注工作窗口的浇注：PLC模块23判断是否需要进行下一层浇注工作窗口22的浇注，若是，将下一层浇注工作窗口22视为最低一层浇注工作窗口22，并执行步骤101，若否，执行步骤二；
步骤二、对衬砌台车另一侧的浇注工作窗口进行浇注,该步骤与步骤一中的操作步骤相同；
步骤三、完成隧道二衬注浆的施工，PLC模块23控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸使得第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4联动，进而将臂架收回，PLC模块23控制第一回转式减速器7和第二回转式减速器9，使得第一回转式减速器7的回转支承和第二回转式减速器9的回转支承均旋转，从而带动注浆管道6和臂架旋转到位。
本实施例中，步骤103中，PLC模块23控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸，使得第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4联动，使得注浆管道6的出浆口插入浇注工作窗口22内；步骤105中，PLC模块23控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸，使得第二节臂2、第三节臂3和第四节臂4联动，使得注浆管道6的出浆口从浇注工作窗口22内移出。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种旋转式衬砌台车浇注机构进行衬砌台车浇筑的方法，其特征在于：所述旋转式衬砌台车浇注机构包括注浆单元和安装在衬砌台车（21）上用于带动臂架转动的旋转支座；
所述臂架包括依次铰接的第一节臂（1）、第二节臂（2）、第三节臂（3）和第四节臂（4），所述第一节臂（1）和第二节臂（2）的铰接轴、第二节臂（2）和第三节臂（3）的铰接轴、以及第三节臂（3）和第四节臂（4）的铰接轴相互平行；第一节臂（1）和第二节臂（2）之间设置有第一伸缩结构，第二节臂（2）和第三节臂（3）之间设置有第二伸缩结构，第三节臂（3）和第四节臂（4）之间设置有第三伸缩结构；
所述注浆单元包括泵管（5）、注浆管道（6）和混凝土输送泵（14），所述泵管（5）固定在臂架上，泵管（5）一端与混凝土输送泵（14）连接，泵管（5）另一端与注浆管道（6）转动连接，所述注浆管道（6）的端部固定在第一回转式减速器（7）的回转支承上，第一回转式减速器（7）安装在第四节臂（4）的端部，所述注浆管道（6）的出口端为出浆口；
所述旋转支座包括固定底座（8）和第二回转式减速器（9），固定底座（8）固定在衬砌台车（21）上，第二回转式减速器（9）安装在固定底座（8）的下端，所述臂架的端部固定在第二回转式减速器（9）的回转支承上，所述第二回转式减速器（9）的回转支承带动臂架转动；
所述第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构的结构相同，所述第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构均包括一个液压油缸和两个连杆；
所述第一伸缩结构的液压油缸的缸体铰接在第一节臂（1）上，第一伸缩结构的液压油缸的液压杆与第一连杆（12）的一端铰接，第一连杆（12）的另一端与第一节臂（1）铰接，第二连杆（13）的两端分别与第一连杆（12）和第二节臂（2）铰接；
所述第二伸缩结构的液压油缸的缸体铰接在第二节臂（2）上，第二伸缩结构的液压油缸的液压杆与第三连杆（16）的一端铰接，第三连杆（16）的另一端与第二节臂（2）铰接，第四连杆（17）的两端分别与第三连杆（16）和第三节臂（3）铰接；
所述第三伸缩结构的液压油缸的缸体铰接在第三节臂（3）上，第三伸缩结构的液压油缸的液压杆与第五连杆（19）的一端铰接，第五连杆（19）的另一端与第三节臂（3）铰接，第六连杆（20）的两端分别与第五连杆（19）和第四节臂（4）铰接；
所述衬砌台车（21）的两侧均设置有多层浇注工作窗口组，所述浇注工作窗口组包括多个浇注工作窗口（22），多个浇注工作窗口（22）内均安装有液位传感器（24），所述浇注工作窗口（22）处安装有主动红外探测器（25），主动红外探测器（25）包括主动红外发射机和与所述主动红外发射机配合的主动红外接收机，主动红外发射机和主动红外接收机分别位于浇注工作窗口（22）的两侧，注浆管道（6）的外壁设有距离传感器（26）和位置传感器（27），所述液位传感器（24）、主动红外探测器（25）、距离传感器（26）和位置传感器（27）的信号输出端均与PLC模块（23）的信号输入端连接，所述混凝土输送泵（14）、第一回转式减速器（7）、第二回转式减速器（9）、第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸的控制信号输入端均与PLC模块（23）控制信号的输出端连接；
该方法包括以下步骤：
步骤一、对衬砌台车一侧的浇注工作窗口进行浇注；
步骤101、选取初始浇注工作窗口：选取最低层的浇注工作窗口组中最边侧的浇注工作窗口为初始浇注工作窗口；
步骤102、通过定位组件对注浆单元进行定位；
步骤1021、臂架角度的定位：PLC模块（23）控制第二回转式减速器（9），使得第二回转式减速器（9）的回转支承旋转，第二回转式减速器（9）的回转支承带动臂架旋转，当注浆管道（6）随臂架旋转至初始浇注工作窗口所在剖面时，PLC模块（23）控制第二回转式减速器（9）的回转支承停止旋转并锁定；
步骤1022、注浆管道高度的定位：PLC模块（23）控制第一伸缩结构的液压油缸与第二伸缩结构的液压油缸,使得第二节臂（2）和第三节臂（3）联动，使注浆管道（6）靠近初始浇注工作窗口；PLC模块（23）控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸，使得第二节臂（2）、第三节臂（3）和第四节臂（4）联动，进而使注浆管道（6）与初始浇注工作窗口位于同一水平面；
步骤1023、注浆管道角度的定位：PLC模块（23）控制第一回转式减速器（7），使得第一回转式减速器（7）的回转支承旋转，第一回转式减速器（7）的回转支承带动注浆管道（6）旋转，使注浆管道（6）的出浆口对准初始浇注工作窗口；
步骤103、注浆管道的插入：将注浆管道（6）的出浆口插入定位确定的初始浇注工作窗口内；
步骤104、判断注浆管道是否插入初始浇注工作窗口：当初始浇注工作窗口上的主动红外探测器（25）检测到注浆管道（6）并且注浆管道（6）上的距离传感器（26）检测到注浆管道（6）插入量到达设定长度时，执行步骤105；当初始浇注工作窗口上的主动红外探测器（25）未检测到注浆管道（6）时，执行步骤102；
步骤105、混凝土的浇注：PLC模块（23）控制混凝土输送泵（14）将混凝土依次通过泵管（5）和注浆管道（6）从初始浇注工作窗口注入，通过液位传感器（24）判断浇注完成后，将注浆管道（6）的出浆口从初始浇注工作窗口内移出，移出后关闭该初始浇注工作窗口；
步骤106、该层剩余浇注工作窗口的浇注：将同层相邻的浇注工作窗口（22）视为初始浇注工作窗口，重复步骤101至步骤105，对相邻的浇注工作窗口（22）进行浇注，直至完成该层浇注工作窗口（22）的浇注；
步骤107、剩余层浇注工作窗口的浇注：PLC模块（23）判断是否需要进行下一层浇注工作窗口（22）的浇注，若是，将下一层浇注工作窗口（22）视为最低一层浇注工作窗口（22），并执行步骤101，若否，执行步骤二；
步骤二、对衬砌台车另一侧的浇注工作窗口进行浇注,该步骤与步骤一中的操作步骤相同；
步骤三、完成隧道二衬注浆的施工，PLC模块（23）控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸使得第二节臂（2）、第三节臂（3）和第四节臂（4）联动，进而将臂架收回，PLC模块（23）控制第一回转式减速器（7）和第二回转式减速器（9），使得第一回转式减速器（7）的回转支承和第二回转式减速器（9）的回转支承均旋转，从而带动注浆管道（6）和臂架旋转到位。
2.按照权利要求1所述的一种旋转式衬砌台车浇注机构进行衬砌台车浇筑的方法，其特征在于：所述泵管（5）通过托架固定在臂架的一侧。
3.按照权利要求1所述的一种旋转式衬砌台车浇注机构进行衬砌台车浇筑的方法，其特征在于：步骤103中，PLC模块（23）控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸，使得第二节臂（2）、第三节臂（3）和第四节臂（4）联动，使得注浆管道（6）的出浆口插入浇注工作窗口（22）内；步骤105中，PLC模块（23）控制第一伸缩结构的液压油缸、第二伸缩结构的液压油缸和第三伸缩结构的液压油缸，使得第二节臂（2）、第三节臂（3）和第四节臂（4）联动，使得注浆管道（6）的出浆口从浇注工作窗口（22）内移出。
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