一种隧道支护层的模喷方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道支护层的模喷方法，所述模喷方法基于所发明专利技术的模喷设备进行，所述模喷设备包括载体机构、大臂机构、模板机构和喷头组件，载体机构上设大臂机构，大臂机构包括回转大臂，并在回转大臂的前端设模板机构和喷头组件，所述模板机构能与开挖岩面形成模腔，所述喷头组件能调整相对于模腔的喷入角度/方向。通过使用所述模喷台车，能实现零回弹，在相同作业范围内，混凝土用量可减少20％‑40％，同时减少了速凝剂的用量，经济效益和社会效益显著；混凝土表面光洁度高，不需要后期整形，缩短施工周期，大幅提高了生产效率；可全程遥控操作机械施工，大幅度提高了施工安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道支护层的模喷方法
本专利技术属于工程机械
，特别涉及一种基于新设计的混凝土模喷设备而进行的隧道支护层的模喷方法。
技术介绍
在隧道初期支护施工中，采用向开挖面上直接喷射混凝土的施工方式，其中喷射混凝土方式又分为机械臂喷射和人工喷射两种。目前直接喷射混凝土的施工方式存在以下几个缺点：回弹率高，现在施工过程中存在20％-40％的回弹，且回弹物料无法再回收利用，造成了极大的浪费，是导致施工成本偏高的主要原因。速凝剂用量大，直接喷射混凝土的施工方式要求混凝土在接触开挖面的很短时间就需要和开挖面粘接在一起，且还要保证粘接后不掉落。普通的混凝土则无法满足施工要求，这时就需要在素混凝土添加速凝剂以达到混凝土短时间内凝固的要求，且速凝剂用量较大，同样增加了施工的成本。成型面光洁度差，直接喷射混凝土的施工方式施工成型后的表面凹凸不平、光洁度很差，在下工序施工前还需要对其表面进行整形处理以达到施工要求，这样无疑增加了施工工序，延长了施工周期，增加了施工成本。施工安全性差，在人工喷射时，操作人员会在未支护面下方进行施工，存在被落石和掉落混凝土砸中的风险，且传统的喷浆粉尘大，对身体的危害大。另外速凝剂为化学试剂，在人工喷射时，操作人员离喷头处较近，长时间操作会对操作人员的身体健康进一步造成危害。针对上述现状，申请人创造性的提出了混凝土模喷的思路，专利技术了模喷用的成套装备，通过将模板机构与开挖岩壁相配合，使得模板机构与开挖岩壁之间形成模腔，以有效的降低混凝土的回弹量。但是模喷操作过程中，所用到的模板机构和传统的固定模板有很大的不同，需要不断进行动态调整，并且还要不断进行喷头组件相对于模板机构，以及相对于模腔之间的位置调整，对控制动作的要求十分复杂，并且必须要精准，这就对模喷机构的整体性能提出了很高的要求。而如何设计用于隧道支护层的模喷设备，以实现模喷操作，并没有现成的装备、设备可供参考，现有技术中，均难以满足上述的使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述现有技术存在缺陷，提供了一种新型的混凝土模喷设备，并在所述模喷设备的基础上，开发了一套完整的隧道支护层的模喷方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种隧道支护层的模喷方法,所述方法包括如下步骤：S1：由大臂机构控制模板机构和喷头组件共同接近隧道目标岩壁处，通过模板俯仰油缸调节模板本体相对于岩壁的角度，使得模板本体、岩面和其它附属机构/附属结构配合形成可供浇筑的模腔；S2：在模板机构之上，通过喷头位移机构调节喷头组件相对于模腔的前后位置和横向位置，使得喷头组件位于模腔的正上方；然后通过喷头微调机构调节喷头组件的相对于模腔的俯仰角度和横向角度，使得喷头组件能以最佳的角度朝向模腔顶部的浇筑口；S3：开启喷射系统，并向喷头组件输送混凝土，喷头组件的喷嘴向模腔内喷入混凝土，直到模腔浇筑完成；S4：当模腔内混凝土达到初凝时，模板机构脱开并沿着隧道岩壁向上移动，按照步骤S1的方法形成新的模腔，并且模板底部与邻近下部的初凝混凝土搭接，由所述初凝混凝土对新模腔的底部进行封闭；重复步骤S2和S3，并完成新模腔的浇筑。S5：重复步骤S4，以完成本段次单侧岩壁从底部到顶部的支护层模喷浇筑；S6：将模板机构和喷头组件同时转向隧道同段次的另一侧，并重复步骤S1-S5，完成本段次另一侧岩壁的模喷浇筑。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，还包括步骤S7，让隧道同段次左右两侧壁浇筑的支护混凝土层在隧道顶部进行搭接，并在搭接处填实后用模板支护、刮平，整体完成本段次的隧道轮廓的模喷浇筑。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，当完成一个段次岩壁的模喷浇筑后，重复步骤SI-S7，以连续的向隧道纵深进行模喷浇筑。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，所述岩壁上间隔的设置有钢拱架，所述模板贴于相邻的两根以上的钢拱架，使得模板、岩壁、钢拱架以及隧道底面或者相邻的下部初凝混凝土之间形成待浇筑的模腔。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，在隧道每个段次岩壁底部首层模腔形成过程中，使得模板底部与隧道底面接触，使得隧道底面对首层模腔底部形成封闭。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，根据目标岩壁与大臂转台的距离，通过回转大臂的伸缩以及大臂转台竖直旋转组件的旋转控制，对模板机构和喷头组件进行初步调整，以接近目标岩壁。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，当模板与岩壁之间存在横向的夹角时，通过旋转机构控制前臂机构带着模板慢速旋转，直到模板与目标岩壁保持平行，以补偿模板与岩壁之间的夹角。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，当所述同段次的单侧岩壁模喷完成之后，通过大臂转台的水平旋转组件的作用，带动回转大臂以及喷头组件和模板机构旋转到另一侧进行模喷浇筑。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，当完成一个段次岩壁的整体模喷浇筑后，通过滑移机构的移动座机构的滑动带着大臂机构以及大臂机构上的模板机构和喷头组件向隧道内整体纵向移动，使得大臂机构在隧道纵向的位置适应于下一个岩壁段次的模喷浇筑。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，当移动座机构滑移到轨道机构的尽头，并结合大臂转台的旋转补偿，回转大臂伸缩补偿，以及旋转机构的旋转补偿累积均无法使得模板与下一段次岩壁形成可浇筑的模腔时，即可将移动座机构后退到轨道机构的起始位置，并将台车向前移动一次。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，随着模板机构往上移动，模板与前臂机构之间的夹角不断缩小，导致模板机构的顶部与喷头组件的距离加大，可相应的调整喷头纵向滑座相对于前臂机构向前滑动，以便喷头组件与新形成的模腔之间的距离保持在一个合适的范围内。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，喷头组件在连续向模腔喷射过程中，喷头固定座在横移臂上连续的左右横向移动，使得喷头固定座上的喷头组件在模腔顶部连续的左右移动。本专利技术所述的隧道支护层的模喷方法，喷头组件在向模腔连续的喷射过程中，当喷头组件移动到接近模腔的两侧时，喷头微调机构控制喷头组件小角度左右旋转，以保证模腔在钢拱架内侧连接处的混凝土浇筑质量，避免在连接处出现空鼓。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过所结合新型混凝土模喷设备所提供的隧道支护层的模喷方法，实现了隧道支护层的模喷操作，相比于传统的湿喷机械手，能实现零回弹，在相同作业范围内，混凝土用量可减少20％-40％，同时减少了速凝剂的用量，经济效益和社会效益显著；表面光洁度高，不需要后期整形，缩短施工周期，大幅提高了生产效率；施工安全性好，可实现全程遥控操作机械施工，大幅度提高了施工安全性，降低了职业病危害出现的可能。基于模板机构与开挖岩壁之间模腔的实际情况，能对喷头组件在位移、角度、方向、高度等各方面进行适应性的调整和控制，以达到现场施工中对喷头组件的控制要求。同时还能对喷头组件和模板机构整体进行同步移动，以及同步旋转等，使得模喷过程中，大幅增加了模板机构与喷头组件之间的协调性，降低了控制的难度，提高了控制的精准性；保证了模喷操作得以实现，并提高了隧道初期支护模喷浇筑的施工效率和施工质量。模板机构能够进行独立的俯仰角度调整，可根据不同位置的目标岩壁进行相应的调整，以适应性的形成可浇筑的模腔。所述大臂机构可以实现回转大臂在竖直平面内最大旋转角度大于240度，满足了隧道模喷中对模板机构和喷拖走组件进行大角度位置调整的需求。所述滑移机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道支护层的模喷方法,其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：由大臂机构控制模板机构和喷头组件共同接近隧道目标岩壁处，通过模板俯仰油缸调节模板本体相对于岩壁的角度，使得模板本体、岩面和其它附属机构/附属结构配合形成可供浇筑的模腔；S2：在模板机构之上，通过喷头位移机构调节喷头组件相对于模腔的前后位置和横向位置，使得喷头组件位于模腔的正上方；然后通过喷头微调机构调节喷头组件的相对于模腔的俯仰角度和横向角度，使得喷头组件能以最佳的角度朝向模腔顶部的浇筑口；S3：开启喷射系统，并向喷头组件输送混凝土，喷头组件的喷嘴向模腔内喷入混凝土，直到模腔浇筑完成；S4：当模腔内混凝土达到初凝时，模板机构脱开并沿着隧道岩壁向上移动，按照步骤S1的方法形成新的模腔，并且模板底部与邻近下部的初凝混凝土搭接，由所述初凝混凝土对新模腔的底部进行封闭；重复步骤S2和S3，并完成新模腔的浇筑。S5：重复步骤S4，以完成本段次单侧岩壁从底部到顶部的支护层模喷浇筑；S6：将模板机构和喷头组件同时转向隧道同段次的另一侧，并重复步骤S1‑S5，完成本段次另一侧岩壁的模喷浇筑。

【技术特征摘要】
1.一种隧道支护层的模喷方法,其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：由大臂机构控制模板机构和喷头组件共同接近隧道目标岩壁处，通过模板俯仰油缸调节模板本体相对于岩壁的角度，使得模板本体、岩面和其它附属机构/附属结构配合形成可供浇筑的模腔；S2：在模板机构之上，通过喷头位移机构调节喷头组件相对于模腔的前后位置和横向位置，使得喷头组件位于模腔的正上方；然后通过喷头微调机构调节喷头组件的相对于模腔的俯仰角度和横向角度，使得喷头组件能以最佳的角度朝向模腔顶部的浇筑口；S3：开启喷射系统，并向喷头组件输送混凝土，喷头组件的喷嘴向模腔内喷入混凝土，直到模腔浇筑完成；S4：当模腔内混凝土达到初凝时，模板机构脱开并沿着隧道岩壁向上移动，按照步骤S1的方法形成新的模腔，并且模板底部与邻近下部的初凝混凝土搭接，由所述初凝混凝土对新模腔的底部进行封闭；重复步骤S2和S3，并完成新模腔的浇筑。S5：重复步骤S4，以完成本段次单侧岩壁从底部到顶部的支护层模喷浇筑；S6：将模板机构和喷头组件同时转向隧道同段次的另一侧，并重复步骤S1-S5，完成本段次另一侧岩壁的模喷浇筑。2.根据权利要求1所述的隧道支护层的模喷方法，其特征在于：还包括步骤S7，让隧道同段次左右两侧壁浇筑的支护混凝土层在隧道顶部进行搭接，并在搭接处填实后用模板支护、刮平，整体完成本段次的隧道轮廓的模喷浇筑。3.根据权利要求2所述的隧道支护层的模喷方法,其特征在于：当完成一个段次岩壁的模喷浇筑后，重复步骤SI-S7，以连续的向隧道纵深进行模喷浇筑。4.根据权利要求3所述的隧道支护层的模喷方法,其特征在于：所述岩壁上间隔的设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝传雯，
申请(专利权)人：蓝传雯，
类型：发明
国别省市：四川,51