一种运营隧道装配式仰拱修复方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种运营隧道装配式仰拱修复方法及系统，采用数据采集分析系统、打印制作系统和拼装就位系统，采用数据采集分析系统可对仰拱底部的形状进行详细、精确地建模，从不同的方向扫描得到仰拱模型，依据优化模型打印的预制仰拱底部可以与隧道仰拱基底的形状相吻合，采用装配式预制仰拱代替现浇法施工，避免了现浇施工后过程花费时间较长，且需要等待混凝土长时间凝固的缺点，本发明专利技术在拆除原有仰拱后，增加仰拱栈桥方便运营隧道临时通车，仅仅拆除原有仰拱和安装预制仰拱两个阶段需要封闭施工，使得隧道洞内整体施工时间大幅缩减，大大减轻对公路运营的影响，提升了经济效益，降低了社会影响，具有广阔的市场推广前景。具有广阔的市场推广前景。具有广阔的市场推广前景。

【技术实现步骤摘要】
一种运营隧道装配式仰拱修复方法及系统


[0001]本专利技术属于地下工程、隧道工程领域，具体涉及一种运营隧道装配式仰拱修复方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，随着我国公路设施的不断发展，公路隧道应用也越来越多；而随着时间推移，经过车辆碾压的公路隧道运营期出现路面开裂、隆起、沉陷、错台等病害，严重影响行车安全和结构安全。通过经验总结，隧道路面出现上述病害绝大部分原因是仰拱未按设计要求施作。运营期间为了对该类病害进行处治，需要对仰拱进行更换，而传统方式多采用现浇仰拱，存在人员数量多、施工时间长、社会影响大、施工质量难以保障。因此，需要提出新型而有效的解决方案，为运营公路隧道找到科学、合理、经济的仰拱更换方法十分必要。
[0003]目前在处理运营隧道仰拱更换时多采用现浇法，工序较为复杂，现浇施工质量难以保证，并将花费较多的运营时间，总体成本较高；或者是针对施工期隧道的装配仰拱施工方法，仰拱的制作往往分节段，非连续一体化成型，仰拱内部存在较多的接头，拆装维修麻烦，耗费工期长。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种运营隧道装配式仰拱修复方法及系统，以克服现有技术的不足。
[0005]一种运营隧道装配式仰拱修复系统，包括数据采集分析系统、打印制作系统和拼装就位系统；
[0006]数据采集分析系统包括用于获取待修复仰拱三维模型的三维扫描仪，三维扫描仪连接有控制电脑，控制电脑获取待修复仰拱三维模型；
[0007]打印制作系统连接控制电脑，控制电脑根据待修复仰拱三维模型控制打印制作系统制备形成预制仰拱；
[0008]拼装就位系统包括仰拱安装台架，仰拱安装台架用于吊装预制仰拱安装于待修复仰拱区域内。
[0009]进一步的，三维扫描仪采用三维点云扫描仪，三维点云扫描仪通过无线传输装置连接于控制电脑，三维点云扫描仪设置于开挖后待修复仰拱的上端。
[0010]进一步的，打印制作系统包括三维混凝土打印机和仰拱胎架，三维混凝土打印机包括打印喷头和门式起重机，打印喷头固定安装于门式起重机上，仰拱胎架设置于门式起重机下端，打印喷头连接有供料管。
[0011]进一步的，仰拱胎架包括内衬拱圈和面板，面板包覆于内衬拱圈的拱背上。
[0012]进一步的，拼装就位系统包括仰拱安装台架，仰拱安装台架包括立架和转盘，转盘设置于立架上，转盘上设有安装轨道，安装轨道上安装有吊装装置。
[0013]进一步的，拼装就位系统还包括定位装置，定位装置包括红外线定位发射器和红
外线定位接收器，红外线定位发射器位设置于开挖后仰拱两侧的隧道边墙上，红外线定位接收器安装于预制仰拱上。
[0014]一种运营隧道装配式仰拱修复方法，包括以下步骤：
[0015]S1，对待修复仰拱进行开挖，然后获取待修复仰拱开挖后的待修复仰拱三维模型；
[0016]S2，根据待修复仰拱三维模型预制仰拱钢筋架，对待修复仰拱三维模型进行切片后以仰拱钢筋架为支撑制作预制仰拱；
[0017]S3，将预制仰拱对准安装放置于待修复仰拱开挖后区域，然后进行仰拱填充部分和路面结构层施工，即可完成仰拱修复。
[0018]进一步的，结合待修复仰拱段落的位置桩号确定衬砌支护类型，结合待修复仰拱三维模型预制仰拱钢筋架。
[0019]进一步的，采用双向扫描获取开挖后待修复仰拱区域的待修复仰拱三维模型，然后对双向扫描获取的待修复仰拱三维模型进行对比分析，并进行模型合并得到与隧道开挖后仰拱基底形状一致的三维模型。
[0020]进一步的，将待修复仰拱三维模型沿着仰拱拱背分成底层模块和上层模块，底层模块一侧为不规则的外凸面，上层模块一侧为平整的内凹面，对底层模块和上层模块进行分层打印成型。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0022]本专利技术一种运营隧道装配式仰拱修复系统，采用数据采集分析系统、打印制作系统和拼装就位系统，采用数据采集分析系统可对仰拱底部的形状进行详细、精确地建模，采用装配式预制仰拱代替现浇法施工，避免了现浇施工后过程花费时间较长，且需要等待混凝土长时间凝固的缺点，本专利技术在拆除原有仰拱后，增加仰拱栈桥方便运营隧道临时通车，仅仅拆除原有仰拱和安装预制仰拱两个阶段需要封闭施工，使得隧道洞内整体施工时间大幅缩减，大大减轻对公路运营的影响，提升了经济效益，降低了社会影响，具有广阔的市场推广前景。
[0023]进一步的，从不同的方向扫描得到仰拱模型，以对比分析，进一步优化模型，避免了单一方向扫描造成模型的不确定性，依据优化模型打印的预制仰拱底部可以与隧道仰拱基底的形状相吻合，克服了传统工厂法预制仰拱的底部与隧道基底形状差异大而导致安装不方便、使用时仰拱底部受力不均匀易损坏的缺点。
[0024]本专利技术一种运营隧道装配式仰拱修复方法，在运营隧道仰拱更换中，根据待修复仰拱三维模型预制仰拱钢筋架，对待修复仰拱三维模型进行切片后以仰拱钢筋架为支撑制作预制仰拱，大大缩短了工期，并且在预制仰拱期间可实现车辆临时同行，将预制仰拱对准安装放置于待修复仰拱开挖后区域，然后进行仰拱填充部分和路面结构层施工，使得隧道洞内整体施工时间大幅缩减，大大减轻对公路运营的影响。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例中数据采集分析系统图；
[0026]图2为本专利技术实施例中打印制作系统图；
[0027]图3为本专利技术实施例中拼装就位系统图；
[0028]图4为本专利技术实施例中预制仰拱图；
[0029]图5为本专利技术实施例中仰拱胎架分解图；
[0030]图6为本专利技术实施例中吊装装置图；
[0031]图7为本专利技术实施例中门式起重机支腿图；
[0032]图8为本专利技术实施例中门式起重机主梁齿轮图；
[0033]图9为本专利技术实施例中实施流程图。
[0034]图中：1
‑
第一三维点云扫描仪；2
‑
第二三维点云扫描仪，3
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无线传输装置；4
‑
控制电脑；5
‑
双喷头三维混凝土打印机，6
‑
仰拱胎架，7
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红外线定位发射器，8
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红外线定位接收器，9
‑
仰拱栈桥，10
‑
仰拱安装台架，11
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底层模块，12
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上层模块，13
‑
第一喷头，14
‑
第二喷头，15
‑
轨道，16
‑
门式起重机，17
‑
中支腿，18
‑
主梁，19
‑
内衬拱圈，20
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面板，21
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预制仰拱，22
‑
立架，23
‑
转盘，24
‑
立柱，25
‑
横梁，26
‑
圆形滑轨，27<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运营隧道装配式仰拱修复系统，其特征在于，包括数据采集分析系统、打印制作系统和拼装就位系统；数据采集分析系统包括用于获取待修复仰拱三维模型的三维扫描仪，三维扫描仪连接有控制电脑(4)，控制电脑(4)获取待修复仰拱三维模型；打印制作系统连接控制电脑，控制电脑(4)根据待修复仰拱三维模型控制打印制作系统制备形成预制仰拱(21)；拼装就位系统包括仰拱安装台架(10)，仰拱安装台架(10)用于吊装预制仰拱(21)安装于待修复仰拱区域内。2.根据权利要求1所述的一种运营隧道装配式仰拱修复系统，其特征在于，三维扫描仪采用三维点云扫描仪，三维点云扫描仪通过无线传输装置连接于控制电脑(4)，三维点云扫描仪设置于开挖后待修复仰拱的上端。3.根据权利要求1所述的一种运营隧道装配式仰拱修复系统，其特征在于，打印制作系统包括三维混凝土打印机(5)和仰拱胎架(6)，三维混凝土打印机(5)包括打印喷头和门式起重机(16)，打印喷头固定安装于门式起重机(16)上，仰拱胎架(6)设置于门式起重机(16)下端，打印喷头连接有供料管。4.根据权利要求3所述的一种运营隧道装配式仰拱修复系统，其特征在于，仰拱胎架(6)包括内衬拱圈(19)和面板(20)，面板(20)包覆于内衬拱圈(19)的拱背上。5.根据权利要求1所述的一种运营隧道装配式仰拱修复系统，其特征在于，拼装就位系统包括仰拱安装台架(10)，仰拱安装台架(10)包括立架(22)和转盘(23)，转盘(23)设置于立架(22)上，转盘(23)上设有安装轨道，安装轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴耀宗，徐洪彬，李本伟，陶双江，宋恒扬，潘少康，李鹏，周明，刘会钢，邓刚，
申请(专利权)人：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：