CN114458342A - 一种防混凝土反弹湿喷方法及湿喷台车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防混凝土反弹湿喷方法及湿喷台车，包括以下步骤：步骤一、通过3D断面扫描仪确定设备基准位置和隧道断面情况；步骤二、调整湿喷台车的姿态，保证湿喷台车上的防反弹机构通过预顶力贴合至钢拱架并与钢拱架形成密封腔；步骤三、然后湿喷台车上的喷头组件左右横向摆动喷射，横向喷射填充紧密后再逐步向顶部移动直到完成隧道单侧施喷，再通过同样的方式完成另一侧施工。所述3D断面扫描仪与外部的计算机连接，通过计算机计算隧道断面各个位置所需喷射的混凝土方量。喷头组件移动和摆动速度根据喷射方量和混凝土初凝时间及初凝强度决定的。本发明具有提高材料利用率，节约材料成本的优点。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土喷射技术领域，尤其涉及一种防混凝土反弹湿喷方法及湿喷台车。
背景技术
湿喷台车是一种用于隧道初期支护施工作业设备，通过压缩空气和速凝剂在喷头雾化器中充分雾化并与泵送至喷头处的混凝土混合均匀后将其高速喷射至支护面。为了保证隧道不坍塌，在湿喷作业前预先采用钢拱架对隧道内壁进行支撑，钢拱架和凝固的混凝土共同完成隧道初期支撑作用。目前混凝土湿喷工艺工法及湿喷台车械手已很大程度上降低了对施工环境的影响、降低劳动强度、提高工程质量和降低材料回弹等问题，尚有进一步优化解决的空间，基于对目前湿喷台车实际使用的了解和调研发现湿喷台车还存在着较为明显的行业痛点：1、喷射混凝土施工需解决最大的问题就是进一步减少材料回弹，提高材料利用率，减少材料成本；2、设备对操作人员技能要求较高，操作人员技能素质直接影响对施工质量；3、速凝剂初凝时间的影响和喷射混凝土在隧道不同位置的堆积粘结程度的差异导致湿喷台车的生产效率不能得到完全发挥，单次喷射厚度过大容易导致未凝固的混凝土大面积坍塌脱落，30m³/h的湿喷台车一般仅能发挥60%的喷射能力（主要是拱顶的影响）。
在专利CN202110552682.7中，公开了一种模喷混凝土施工方法，采用M块模板依次循环进行施工，根据混凝土的初凝时间等于M-1块模板的喷射施工时间，确定合适宽度的模板；利用喷射混凝土的凝固时间差，先喷射出来的混凝土先凝固达到初凝状态，实现第M个模板在喷射完成时，第1个模板内的混凝土已凝固达到初凝状态，此时可对第1个模板移动进行喷射施工，实现无需等待即可实现连续施工，克服单块大跨度的模喷模板每次都需要等待模腔内的混凝土全部凝固达到初凝状态后才能进行移动的缺点。因模板宽度合适，喷头可在倾斜一定角度的情况下直接斜喷到喷射面上，对混凝土起到压实作用，避免混凝土产生蜂窝麻面。该发明还提供了一种上述模喷混凝土施工方法采用的湿喷台车，但该发明不能解决材料回弹问题。
在专利CN201310564982.2中，公开了一种应用楼板台车的楼板混凝土施工方法，所应用的楼板台车为一个楼板台车单元或若干楼板台车单元的纵向拼接，该楼板台车单元包括台车移动及固定系统、钢模板连接定位系统；其施工步骤依次包括：铺设行走轨道、台车移动及就位、调节第一液压千斤顶和所述支承千斤顶、调节第二液压千斤顶、调节第三液压千斤顶、安装丝杆千斤顶、安装侧向丝杆千斤或对撑钢杆、安装收口网与止水钢板、浇筑混凝土及拆模等步骤，实现无须或减少搭建钢管支架和拼装模板。采用该发明，能实现三位向精确调整，其安装、拆卸速度快，工人劳动强度小，同时还可以采取早拆模技术加快模板台车的施工流水进程，缩短施工工期，节省施工成本，施工快捷稳定可靠，但该发明不能解决材料回弹问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种防混凝土反弹湿喷方法及湿喷台车，从而解决上述缺陷。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种防混凝土反弹湿喷方法，包括以下步骤：
步骤一、通过3D断面扫描仪确定设备基准位置和隧道断面情况；
步骤二、调整湿喷台车的姿态，保证湿喷台车上的防反弹机构通过预顶力贴合至钢拱架并与钢拱架形成密封腔；
步骤三、然后湿喷台车上的喷头组件左右横向摆动喷射，横向喷射填充紧密后再逐步向顶部移动直到完成隧道单侧施喷，再通过同样的方式完成另一侧施工。
进一步的，所述3D断面扫描仪与外部的计算机连接，通过计算机计算隧道断面各个位置所需喷射的混凝土方量。
进一步的，喷头组件移动和摆动速度根据喷射方量和混凝土初凝时间及初凝强度决定的。
进一步的，在步骤三之前，通过速凝剂预喷管喷射速凝剂至施喷面，加速混凝土材料与施喷面的凝固时间和早期强度。
进一步的，喷射过程中防反弹机构与钢架形成密封腔，喷头始终处于防反弹机构的上侧，反弹的混凝土材料始终锁定在密封腔内继续与后续喷射的混凝土粘接凝固。
更进一步的，所述湿喷台车在移动过程中，防反弹机构通过顶紧油缸始终紧顶住钢拱架，使得有效保证喷射表面的平整度。
更进一步的，防反弹机构随着喷头组件逐步沿钢拱架移动，对封闭腔内的混凝土起到支撑作用。
一种防混凝土反弹湿喷方法采用的湿喷台车，包括：
湿喷台车机体，所述湿喷台车机体上转动设置有转台，所述转台通过电机进行驱动，所述转台上铰接有基本臂架，所述基本臂架的延伸端转动设置有回转臂架，所述回转臂架上设置有防反弹机构和喷头组件。
本发明的有益效果：
本发明提出的一种防混凝土反弹湿喷方法及湿喷台车通过喷射反弹的混凝土掉落至封闭腔内继续参与喷射的混凝土粘接凝固，解决了材料反弹问题，提高材料利用率，节约材料成本；防反弹机构对初凝期混凝土的进行支撑，支撑时间根据喷射速度可调，有效的减小了初凝期混凝土强度小导致脱落风险；喷头倾斜一定角度逐步填满封闭腔，有效改善喷射表面的平整度。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是湿喷台车咋隧道内的使用状态图；
图3是湿喷台车的使用状态图；
图4是图3中的A处放大图；
图5是防反弹机构和喷头组件的结构示意图。
图中，1-湿喷台车机体、2-转台、3-基本臂架、4-回转臂架、5-支撑伸缩臂、51-第一回转马达、6-主臂、7-小臂、8-模板支撑板、9-混凝土管道、10-小臂伸缩油缸、11-第二回转马达、12-左右找平油缸、13-前后调整丝杆、14-泵送机构安装座、15-第三回转马达、16-喷头、18-速凝剂预喷管道、19-塑料薄膜、20-薄膜收卷筒、21-自动切膜机构、22-辊轮、23-横条、24-铰接座、25-安装条、26-固定片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中，如图1所示，一种防混凝土反弹湿喷方法，包括以下步骤：
步骤一、通过3D断面扫描仪确定设备基准位置和隧道断面情况；
步骤二、调整湿喷台车的姿态，保证湿喷台车上的防反弹机构通过预顶力贴合至钢拱架并与钢拱架形成密封腔；
步骤三、然后湿喷台车上的喷头组件左右横向摆动喷射，横向喷射填充紧密后再逐步向顶部移动直到完成隧道单侧施喷，再通过同样的方式完成另一侧施工。
本实施例进一步设置为：所述3D断面扫描仪与外部的计算机连接，通过计算机计算隧道断面各个位置所需喷射的混凝土方量。
本实施例进一步设置为：喷头组件移动和摆动速度根据喷射方量和混凝土初凝时间及初凝强度决定的。
本实施例中，在满足初凝强度要求的情况计算出最大喷射生产率并自动匹配相应的摆动速度，例如3D断面扫描仪计算出该湿喷点所需喷射混凝土方量为S(m3)，根据混凝土方量对应需用防反弹支撑时间t（s）（此支撑时间t为试验数据），湿喷机生产率为P（m3/h）=S×3600/t，喷头施喷的覆盖宽度为L(m)，则计算出喷头摆动速度V(m/s)。
本实施例进一步设置为：在步骤三之前，通过速凝剂预喷管喷射速凝剂至施喷面，加速混凝土材料与施喷面的凝固时间和早期强度。
本实施例进一步设置为：喷射过程中防反弹机构与钢架形成密封腔，喷头始终处于防反弹机构的上侧，反弹的混凝土材料始终锁定在密封腔内继续与后续喷射的混凝土粘接凝固。
通过将反弹的混凝土材料锁定在密封腔内继续与混凝土粘接凝固，使得解决了常规湿喷工艺反弹率高的问题。
本实施例进一步设置为：所述湿喷台车在移动过程中，防反弹机构通过顶紧油缸始终紧顶住钢拱架，使得有效保证喷射表面的平整度。
本实施例进一步设置为：防反弹机构随着喷头组件逐步沿钢拱架移动，对封闭腔内的混凝土起到支撑作用。
通过防反弹机构随着喷头组件逐步沿钢拱架移动，有效的减小混凝土初凝期强度不足而塌落的风险。
如图2至图5所示，一种防混凝土反弹湿喷方法采用的湿喷台车，包括：
湿喷台车机体1，所述湿喷台车机体1上转动设置有转台2，所述转台2通过电机进行驱动，所述转台2上铰接有基本臂架3，所述基本臂架3的延伸端转动设置有回转臂架4，所述回转臂架4上设置有防反弹机构和喷头组件。
所述基本臂架3上具有两个向下凸起的第一安装片，所述转台2上的具有向外凸起的第二安装片，所述第一安装片与第二安装片之间安装固定有支撑伸缩臂5。
所述基本臂架3可自由伸缩，回转臂架4可在基本臂架3的竖直方向和垂直方向进行旋转，所述回转臂架4可自由伸缩，喷头组件可沿回转臂架4的轴线方向左右回转，喷头组件可竖直方向旋转而调整角度，防反弹机构通过顶紧油缸固定在回转臂架4上，通过顶紧油缸调整防反弹机构的顶紧力和相对于钢拱架的角度。
所述回转臂架4包括第一回转马达51、主臂6、小臂7、模板支撑板8和混凝土管道9，其中：
主臂6为方管结构，其一端通过第一安装座设有小臂7，另一端内部设有小臂伸缩油缸10；
所述主臂6靠近小臂伸缩油缸10的一端的外部还设有第一回转马达51；
所述小臂7远离主臂6的一端还设有第二安装座；
所述小臂7内还设有第二回转马达11；
所述模板支撑板8通过左右找平油缸12和前后调整丝杆13连接在第二安装座上；
所述第二安装座上还设有泵送机构安装座14；
所述泵送机构安装座14内还设有第三回转马达15；
所述混凝土管道9通过管道安装座安装在泵送机构安装座14上；
所述混凝土管道9的头部设有喷头16；
所述喷头16的直径小于混凝土管道9的直径，所述喷头16位于模板支撑板8的上方。
所述主臂6靠近小臂伸缩油缸10的一端的外部还设有管道限位环，所述混凝土管道9的尾部穿过管道限位环，并与混凝土泵送装置相连。
所述混凝土管道9的上方设有速凝剂预喷管道18，能向隧道岩面和钢拱架喷射速凝剂，使混凝土与隧道岩面和钢拱架更好的进行粘黏，从而降低反弹率。
所述速凝剂预喷管道18安装固定在混凝土管道9远离泵送机构安装座14的一侧；所述混凝土管道9、喷头16以及速凝剂预喷管道18构成喷头组件。
所述模板支撑板8的外侧设有塑料薄膜19，所述模板支撑板8的顶部设有薄膜收卷筒20，所述塑料薄膜19既能防止混凝土与模板支撑板8相粘连，还能对喷好的混凝土进行整形。
所述模板支撑板8的底部设有自动切膜机构21，所述自动切膜机构21为一个电缸，所述电缸的输出端能进行左右移动，所述电缸的输出端设置有切膜刀。
所述自动切膜机构21的两侧设有均设有左右限位传感器。
所述模板支撑板8设置为左右相对的两个，两个所述模板支撑板8之间通过轴承固定有转轴，所述转轴上套设有辊轮22，两个所述模板支撑板8之间还固定有横条23，所述横条23的内侧固定有两个铰接座24，所述左右找平油缸12的固定端铰接与第二安装座上，所述左右找平油缸12的输出端通过销轴铰接于相对应的铰接座24上；
所述模板支撑板8的上端后侧固定有向斜后方延伸的安装条25，所述薄膜收卷筒20通过轴承固定于两个安装条25之间，通过斜向设置的安装条，使得不仅不会干涉喷头16，还使得薄膜收卷筒20不会被混凝土干扰自身的转动；当混凝土将密封腔填满后，由于塑料薄膜19被辊轮22和混凝土压紧，当辊轮22移动时，塑料薄膜19会带动薄膜收卷筒20进行相对应转动。
所述横条23的后侧还固定有两个固定片26，两个所述固定片26之间转动设置有销轴，所述前后调整丝杆13的一端铰接于销轴上，另一端铰接于第二安装座上，所述前后调整丝杆13位于两个左右找平油缸12的上侧，所述前后调整丝杆13位于两个左右找平油缸12的中部。
该湿喷台车能有效降低湿喷机在喷射混凝土时的反弹率，使反弹率从20%降至1%左右；
通过模板支撑板8和塑料薄膜19能整形混凝土喷射面，提高施工质量，节省施工时间，降低施工成本；
该湿喷台车结构简单、制造成本低，智能化程度高；
该湿喷台车能减轻喷射混凝土的作业劳动强度，降低施工作业对操作经验的依赖，还能改善施工环境。
本发明工作原理：
该湿喷车就位后，通过但不限于通过3D断面扫描仪确定设备基准位置和隧道断面情况，计算隧道断面各个位置所需喷射的混凝土方量，自动调整基本臂架、回转臂架、防反弹机构的姿态，保证防反弹机构以一定的预顶力贴合至钢拱架并与钢拱架形成密封腔；喷射混凝土时首先自动喷射钢拱架底部加固钢拱架稳定性，然后沿钢拱架底部逐步向顶部移动；移动过程中首先调整喷头组件的角度，喷射钢拱架内部包裹钢拱架避免在钢拱架内部形成空腔，然后根据前期计算各个位置所需喷射的混凝土方量摆动喷头组件，左右横向摆动喷射，横向喷射填充紧密后再逐步向顶部移动直到完成隧道单侧施喷，同样的方式完成另一侧施工。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (8)
1.一种防混凝土反弹湿喷方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、通过3D断面扫描仪确定设备基准位置和隧道断面情况；
步骤二、调整湿喷台车的姿态，保证湿喷台车上的防反弹机构通过预顶力贴合至钢拱架并与钢拱架形成密封腔；
步骤三、然后湿喷台车上的喷头组件左右横向摆动喷射，横向喷射填充紧密后再逐步向顶部移动直到完成隧道单侧施喷，再通过同样的方式完成另一侧施工。
2.根据权利要求1所述的一种防混凝土反弹湿喷方法，其特征在于：所述3D断面扫描仪与外部的计算机连接，通过计算机计算隧道断面各个位置所需喷射的混凝土方量。
3.根据权利要求1所述的一种防混凝土反弹湿喷方法，其特征在于：喷头组件移动和摆动速度根据喷射方量和混凝土初凝时间及初凝强度决定的。
4.根据权利要求1所述的一种防混凝土反弹湿喷方法，其特征在于：在步骤三之前，通过速凝剂预喷管喷射速凝剂至施喷面，加速混凝土材料与施喷面的凝固时间和早期强度。
5.根据权利要求1所述的一种防混凝土反弹湿喷方法，其特征在于：喷射过程中防反弹机构与钢架形成密封腔，喷头始终处于防反弹机构的上侧，反弹的混凝土材料始终锁定在密封腔内继续与后续喷射的混凝土粘接凝固。
6.根据权利要求1所述的一种防混凝土反弹湿喷方法，其特征在于：所述湿喷台车在移动过程中，防反弹机构通过顶紧油缸始终紧顶住钢拱架，使得有效保证喷射表面的平整度。
7.根据权利要求1所述的一种防混凝土反弹湿喷方法，其特征在于：防反弹机构随着喷头组件逐步沿钢拱架移动，对封闭腔内的混凝土起到支撑作用。
8.权利要求1至7任意一项所述的一种防混凝土反弹湿喷方法采用的湿喷台车，其特征在于，包括：
湿喷台车机体（1），所述湿喷台车机体（1）上转动设置有转台（2），所述转台（2）通过电机进行驱动，所述转台（2）上铰接有基本臂架（3），所述基本臂架（3）的延伸端转动设置有回转臂架（4），所述回转臂架（4）上设置有防反弹机构和喷头组件。
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| CN114953145A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-08-30 | 三一筑工科技股份有限公司 | 预制空腔柱生产设备、使用方法及生产方法 |
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| CN114953145B (zh) * | 2022-05-31 | 2024-04-30 | 三一筑工科技股份有限公司 | 预制空腔柱生产设备、使用方法及生产方法 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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