用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于隧道施工技术领域，涉及一种用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置及方法，包括可移动式初支简易台车、钢导轨、环向驱动装置、钢模板系统、喷射系统以及管线控制系统；钢导轨设置在可移动式初支简易台车上；钢导轨整体呈拱形；钢模板系统以及喷射系统自下而上依次设置在钢导轨上；环向驱动装置设置在可移动式初支简易台车上并分别与钢模板系统以及喷射系统相连；环向驱动装置分别驱动钢模板系统以及喷射系统在钢导轨上自如移动；管线控制系统设置在可移动式初支简易台车上并与环向驱动装置相连。本发明专利技术提供了一种施工效率高、劳动强度低以及可避免回弹物浪费的用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置及方法。

【技术实现步骤摘要】
用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置及方法
本专利技术属于隧道施工
，涉及一种施工装置及施工方法，尤其涉及一种用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置及方法。
技术介绍
在隧道初期支护浇筑过程中，传统初期支护需要搭设拱架，拼装模板进行模筑混凝土施工，这种施工工艺效率低，人工成本投入大。现阶段的主要施工形式为喷射混凝土支护，但是喷射的回弹量不易控制，回弹物的回收利用工作量大。影响下阶段的施工环境和施工成本。为解决上述难题，现有技术人员提出了几种解决方案，如龚岗等专利技术了一种隧道锚喷支护混凝土台车用移动式灌注模板(公开号是CN108194106A)，通过滑模小车进行依次的锚喷支护，避免了混凝土回弹造成的浪费；陈建民等专利技术了一种隧道初衬模板台车(公开号是CN104790977A)，当泵注混凝土时，模板机构在衬砌位置形成钢性拱架，且钢性拱架支撑在门架总成上；当泵注的混凝土处于养护期间时，泵注的混凝土支撑在钢性拱架上，且钢性拱架与门架总成分离。现有解决方案的思路均为单因素改进，即只考虑一种因素加以改进，而且这方面研究较少。因此，研制一种用于隧道初期支护带模喷射混凝土快速施工的装置，以实现既能减少回弹物的浪费，又能采用喷射混凝土快速施工，成为隧道初期支护装置的重要改进需求。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种施工效率高、劳动强度低以及可避免回弹物浪费的用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置及方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置，所述用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置包括可移动式初支简易台车、钢导轨、环向驱动装置、钢模板系统、喷射系统以及管线控制系统；所述钢导轨设置在可移动式初支简易台车上；所述钢导轨整体呈拱形；所述钢模板系统以及喷射系统自下而上依次设置在钢导轨上；所述环向驱动装置设置在可移动式初支简易台车上并分别与钢模板系统以及喷射系统相连；所述环向驱动装置分别驱动钢模板系统以及喷射系统在钢导轨上自如移动；所述管线控制系统设置在可移动式初支简易台车上并与环向驱动装置相连。上述钢导轨包括外侧槽钢、内侧槽钢、拱顶固定钢板以及拱底固定钢板；所述外侧槽钢以及内侧槽钢的结构及形状完全相同且均呈拱形；所述拱顶固定钢板置于外侧槽钢和内侧槽钢所形成拱形结构的拱顶位置；所述拱底固定钢板置于外侧槽钢和内侧槽钢所形成拱形结构的拱底位置；所述外侧槽钢以及内侧槽钢之间形成移动工作区；所述钢模板系统以及喷射系统自下而上依次设置在移动工作区中并在移动工作区中自如移动。上述钢模板系统包括钢模板设备滑动底座、钢模板可伸缩支架以及钢模板；所述钢模板通过钢模板可伸缩支架与钢模板设备滑动底座相连；所述钢模板设备滑动底座置于由外侧槽钢以及内侧槽钢之间所形成的移动工作区中；所述管线控制系统通过环向驱动装置驱动钢模板设备滑动底座在移动工作区中自如移动。上述钢模板设备滑动底座包括钢模板滑动底座轮轴、钢模板滑动底座、钢模板滑动底座车轮以及钢模板设备滑动底座横撑杆；所述钢模板滑动底座以及钢模板滑动底座车轮分别套装在钢模板滑动底座轮轴上；所述钢模板通过钢模板可伸缩支架与钢模板滑动底座相连；所述钢模板滑动底座轮轴置于由外侧槽钢以及内侧槽钢之间所形成的移动工作区中并通过钢模板滑动底座车轮在移动工作区中自如移动；所述钢模板滑动底座轮轴是两根；所述钢模板设备滑动底座横撑杆置于两根钢模板滑动底座轮轴之间并分别与钢模板滑动底座轮轴相连。上述钢模板可伸缩支架包括第一可伸缩杆以及第一铰接支座；所述第一可伸缩杆的一端通过第一铰接支座与钢模板相连；所述第一可伸缩杆的另一端通过第一铰接支座与钢模板滑动底座相连。上述喷射系统包括喷射滑动底座、可伸缩支架模块、喷枪、喷射混凝土机以及混凝土输送管道；所述喷枪通过可伸缩支架模块与喷射滑动底座相连；所述喷枪的喷口朝向钢模板系统支护的部位；所述喷射滑动底座置于由外侧槽钢以及内侧槽钢之间所形成的移动工作区中；所述管线控制系统通过环向驱动装置驱动喷射滑动底座在移动工作区中自如移动；所述喷射混凝土机置于可移动式初支简易台车上；所述喷射混凝土机通过混凝土输送管道与喷枪相贯通。上述喷射滑动底座包括喷射滑动底座轮轴、喷射滑动底座、喷射设备滑动底座车轮以及喷射设备滑动底座横撑杆；所述喷射滑动底座以及喷射设备滑动底座车轮分别套装在喷射滑动底座轮轴上；所述喷枪通过可伸缩支架模块与喷射滑动底座相连；所述喷射滑动底座轮轴置于由外侧槽钢以及内侧槽钢之间所形成的移动工作区中并通过喷射设备滑动底座车轮在移动工作区中自如移动；所述喷射滑动底座轮轴是两根；所述喷射设备滑动底座横撑杆置于两根喷射滑动底座轮轴之间并分别与喷射滑动底座轮轴相连。上述可伸缩支架模块包括第二可伸缩杆以及第二铰接支座；所述第二可伸缩杆的一端通过第二铰接支座与喷射滑动底座相连；所述第二可伸缩杆的另一端通过第二铰接支座与喷枪相连。上述管线控制系统包括红外线识别传感器、强弱电电缆以及可编程逻辑控制器；所述红外线识别传感器与可编程逻辑控制器相连；所述环向驱动装置包括电机绞盘、导向轮以及环向传动绳；所述电机绞盘通过导向轮与环向传动绳相连；所述环向传动绳分别与钢模板系统以及喷射系统并带动钢模板系统以及喷射系统在钢导轨上自如移动；所述可编程逻辑控制器通过强弱电电缆与电机绞盘相连。一种基于如前所述的用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：1)设备安装固定：推动可移动式初支简易台车至受喷面开挖形成的初始岩面轮廓线，锁死可移动式初支简易台车的行走轮，钢导轨放置于可移动式初支简易台车上，将轨道拱顶、拱腰处与可移动式初支简易台车绑扎固定，随后将钢模板系统、喷射系统放置于钢导轨上，插上钢模板滑动底座轮轴以及喷射滑动底座轮轴、安装钢模板滑动底座车轮以及喷射设备滑动底座车轮、安装钢模板设备滑动底座横撑杆以及喷射设备滑动底座横撑杆及接上环向传动绳，使钢模板系统以及喷射系统固定于钢导轨上，喷枪通过混凝土输送管道接上喷射混凝土机，等待可移动式初支简易台车推进支模喷射；2)启动环向支模喷射：装置通电后，由强弱电电缆传送电能及控制信号，启动钢模板系统以及喷射系统，指令可编程逻辑控制器开启电机绞盘，通过导向轮带动环向传动绳，并带动钢模板设备滑动底座以及喷射滑动底座匀速缓慢运动，对受喷面进行均匀喷射；3)台车持续推进：待一个环向断面喷射完成后，继续推进可移动式初支简易台车，红外线识别传感器记录推进距离并传送给可编程逻辑控制器，推进指定距离后，可编程逻辑控制器发出提示，此时停止推进可移动式初支简易台车，并进行下一环断面的支模喷射，以此类推，依次钢模板可伸缩支架每环的断面，直至可移动式初支简易台车推至整个需要初期支护的断面。本专利技术采用初支带模喷射混凝土简易台车代替现有混凝土喷射机，与现有技术相比，有以下优势：1)设计的钢导轨与支模喷射装置组成整体，钢导轨放置在简易台车上，使其可移动并辅助支模喷射设备环向喷射，提高了施工效率，降低了劳动强度。2)设计的支模喷射系统采用了环向喷射方式来替代既有的喷射混凝土机械手装置，可逐步对每环模板环向喷射，通过支模喷射，克服了现有技术在喷射混凝土时回弹物不易回收利用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置，其特征在于：所述用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置包括可移动式初支简易台车(61)、钢导轨(1)、环向驱动装置(2)、钢模板系统(3)、喷射系统(4)以及管线控制系统(5)；所述钢导轨(1)设置在可移动式初支简易台车(61)上；所述钢导轨(1)整体呈拱形；所述钢模板系统(3)以及喷射系统(4)自下而上依次设置在钢导轨(1)上；所述环向驱动装置(2)设置在可移动式初支简易台车(61)上并分别与钢模板系统(3)以及喷射系统(4)相连；所述环向驱动装置(2)分别驱动钢模板系统(3)以及喷射系统(4)在钢导轨(1)上自如移动；所述管线控制系统(5)设置在可移动式初支简易台车(61)上并与环向驱动装置(2)相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置，其特征在于：所述用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置包括可移动式初支简易台车(61)、钢导轨(1)、环向驱动装置(2)、钢模板系统(3)、喷射系统(4)以及管线控制系统(5)；所述钢导轨(1)设置在可移动式初支简易台车(61)上；所述钢导轨(1)整体呈拱形；所述钢模板系统(3)以及喷射系统(4)自下而上依次设置在钢导轨(1)上；所述环向驱动装置(2)设置在可移动式初支简易台车(61)上并分别与钢模板系统(3)以及喷射系统(4)相连；所述环向驱动装置(2)分别驱动钢模板系统(3)以及喷射系统(4)在钢导轨(1)上自如移动；所述管线控制系统(5)设置在可移动式初支简易台车(61)上并与环向驱动装置(2)相连。2.根据权利要求1所述的用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置，其特征在于：所述钢导轨(1)包括外侧槽钢(11)、内侧槽钢(12)、拱顶固定钢板(13)以及拱底固定钢板(14)；所述外侧槽钢(11)以及内侧槽钢(12)的结构及形状完全相同且均呈拱形；所述拱顶固定钢板(13)置于外侧槽钢(11)和内侧槽钢(12)所形成拱形结构的拱顶位置；所述拱底固定钢板(14)置于外侧槽钢(11)和内侧槽钢(12)所形成拱形结构的拱底位置；所述外侧槽钢(11)以及内侧槽钢(12)之间形成移动工作区；所述钢模板系统(3)以及喷射系统(4)自下而上依次设置在移动工作区中并在移动工作区中自如移动。3.根据权利要求2所述的用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置，其特征在于：所述钢模板系统(3)包括钢模板设备滑动底座(31)、钢模板可伸缩支架(32)以及钢模板(33)；所述钢模板(33)通过钢模板可伸缩支架(32)与钢模板设备滑动底座(31)相连；所述钢模板设备滑动底座(31)置于由外侧槽钢(11)以及内侧槽钢(12)之间所形成的移动工作区中；所述管线控制系统(5)通过环向驱动装置(2)驱动钢模板设备滑动底座(31)在移动工作区中自如移动。4.根据权利要求3所述的用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置，其特征在于：所述钢模板设备滑动底座(31)包括钢模板滑动底座轮轴(311)、钢模板滑动底座(312)、钢模板滑动底座车轮(313)以及钢模板设备滑动底座横撑杆(314)；所述钢模板滑动底座(312)以及钢模板滑动底座车轮(313)分别套装在钢模板滑动底座轮轴(311)上；所述钢模板(33)通过钢模板可伸缩支架(32)与钢模板滑动底座(312)相连；所述钢模板滑动底座轮轴(311)置于由外侧槽钢(11)以及内侧槽钢(12)之间所形成的移动工作区中并通过钢模板滑动底座车轮(313)在移动工作区中自如移动；所述钢模板滑动底座轮轴(311)是两根；所述钢模板设备滑动底座横撑杆(314)置于两根钢模板滑动底座轮轴(311)之间并分别与钢模板滑动底座轮轴(311)相连。5.根据权利要求4所述的用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置，其特征在于：所述钢模板可伸缩支架(32)包括第一可伸缩杆(321)以及第一铰接支座(322)；所述第一可伸缩杆(321)的一端通过第一铰接支座(322)与钢模板(33)相连；所述第一可伸缩杆(321)的另一端通过第一铰接支座(322)与钢模板滑动底座(312)相连。6.根据权利要求2所述的用于隧道初支带模喷射混凝土快速施工的装置，其特征在于：所述喷射系统(4)包括喷射滑动底座(41)、可伸缩支架模块(42)、喷枪(43)、喷射混凝土机(44)以及混凝土输送管道(45)；所述喷枪(43)通过可伸缩支架模块(42)与喷射滑动底座(41)相连；所述喷枪(43)的喷口朝向钢模板系统(3)支护的部位；所述喷射滑动底座(41)置于由外侧槽钢(11)以及内侧槽钢(12)之间所形成的移动工作区中；所述管线控制系统(5)通过环向驱动装置(2)驱动喷射滑动底座(41)在移动工作区中自如移动；...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷明锋，朱立成，李玉峰，曹太波，徐红，黄国富，钟志全，扶亲强，
申请(专利权)人：中南大学，中建隧道建设有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43