一种隧道衬砌模板在位维护系统及其在位维护方法技术方案

本发明专利技术提出了一种隧道衬砌模板在位维护系统及其在位维护方法，所述在位维护系统包括地面主机

【技术实现步骤摘要】
一种隧道衬砌模板在位维护系统及其在位维护方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，特别涉及一种隧道衬砌模板在位维护系统，本专利技术同时还涉及采用所述维护系统进行隧道衬砌模板在位维护的方法
。

技术介绍

[0002]隧道是公路
、
铁路
、
市政基础设施的重要组成部分，作为基建大国，近
10
年，我国公路隧道每年新增里程
1100km
以上
。
大量的隧道结构修筑过程均需采用大体积异形模板（高度7‑
10
米，长度可达
12
米）循环支撑，然后浇筑混凝土
。
待混凝土凝固后再收紧模板，简称脱模
。
脱模过程中混凝土残渣容易粘接在模板接缝处，如不及时打磨清理，模板在用于下一个循环施工中容易导致更多的混凝土粘接在模板表面，使得已浇筑隧道表面出现蜂窝麻面和掉块，甚至导致结构钢筋外露，严重影响混凝土结构的强度和耐久性
。
[0003]另外，自
20
世纪以来，我国隧道建设发展迅速，由于复杂环境影响及隧道使用年限增加，导致隧道不可避免地产生各种各样的病害，我国逐渐从“隧道建设时代”转向了“隧道养护时代”。
隧道中常见的病害包括水害
、
冻害
、
隧道火灾
、
衬砌裂损
、
衬砌侵蚀等，其中衬砌裂损是隧道中最常见且最易造成不利影响的病害之一
。
衬砌裂损一定程度上会影响隧道结构的承载能力和稳定性，裂缝的产生使得混凝土强度降低，严重时甚至会导致隧道坍塌，影响行人和车辆的安全正常运行
。
因此，高效清理隧道衬砌模板上的混凝土残渣，提高隧道修筑质量显得尤为重要
。
[0004]目前，衬砌模板表面的混凝土残渣主要依靠施工工人手持角磨机进行清理，但施工现场情况复杂，混凝土残渣清理过程还会产生大量的灰尘，严重威胁操作工人身心健康，且施工现场操作空间仅容操作工人侧身进入，空间极其狭小，施工人员只能对底部少量模板进行手工打磨，圆弧段和拱顶段模板打磨难度极大
。
混凝土残渣粘模情况严重时还需将模板台车整体退出隧道或拆卸，待清理后重新组装，工作量大
、
危险性高
、
效率低，严重影响施工进度
。

技术实现思路

[0005]基于以上技术问题，本专利技术提供了一种隧道衬砌模板在位维护系统，并提供采用所述机器人进行隧道衬砌模板在位维护的方法，专门清理衬砌模板表面残留的混凝土残渣，避免混凝土浇筑过程产生粘模现象，提高混凝土浇筑质量和耐久性，进而提高隧道工程的服役寿命和服役安全
。
[0006]为实现其目的，本专利技术采用如下技术方案：一种隧道衬砌模板在位维护系统，包括模板维护机器人和地面主机，所述模板维护机器人通过数据传输电缆与地面主机电连接；所述模板维护机器人沿衬砌模板上表面行进，衬砌模板由底部模板台车承载；所述模板维护机器人包括机架，所述机架整体呈十字型，横部为凹槽结构，纵部底部四周设有定位轮，纵部顶部设有抛光电机，抛光电机输出轴贯穿机架纵部底端后安装抛光砂轮，所述
机架纵部上表面中心设有恒压支撑单元；所述机架纵部沿模板维护机器人行进方向两侧面上分别设有包裹机架横部凹槽结构的凸字型侧面支架，凸字型侧面支架内侧设有
PLC
控制器，机架横部凹槽结构内设有锂电池组；所述机架纵部垂直于模板维护机器人行进方向两侧面上分别设有机器人侧板；凸字型侧面支架外侧沿模板维护机器人行进方向两端分别设有导向护板，导向护板底部通过螺钉固定于机架底部，导向护板顶部通过螺栓与凸字型侧面支架连接；；所述凸字型侧面支架与导向护板之间设有独立悬挂单元；所述恒压支撑单元包括
L
型底座，
L
型底座上设有电动缸，所述电动缸尾端与
L
型底座纵部连接，电动缸轴端通过连接件与
L
型底座横部滑动连接；所述
L
型底座横部远离纵部一端两侧设有第一横向条形孔，
L
型底座横部电动缸两侧设有铰接件，所述铰接件包括中部铰接成
X
形的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆底部与
L
型底座横部内侧铰接，第二连杆底部通过贯穿第一条形孔并延伸至所述连接件内部的销钉与
L
型底座横部外侧铰接，所述铰接件顶部设有铰接支座，铰接支座与第一连杆连接一端设有第二横向条形孔，第一连杆顶部通过贯穿第二横向条形孔的销钉与铰接支座内侧滑动连接，第二连杆顶部与铰接支座外侧铰接；所述铰接支座顶部两侧设有竖向条形孔，铰接支座内部设有通过贯穿所述竖向条形孔的滑动销钉提供支撑的支撑轮座，支撑轮座内设有支撑轮，支撑轮顶部与公路隧道内已浇筑混凝土墙面抵接；所述铰接支座上竖向条形孔一侧顶部和底部均设有限位开关；所述铰接支座与支撑轮座之间设有
T
型销钉，
T
型销钉外周套设缓冲弹簧；所述铰接支座上靠近
L
型底座纵部一端还设有扭簧，扭簧主体与支撑轮抵接；所述导向护板包括护板壳，护板壳内侧自由端设有护板底盖，护板壳上安装有摄像头，护板底盖上设有开关电源
。
[0007]作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述地面主机放置于山体与衬砌模板狭缝间的地面上
。
[0008]进一步地，所述独立悬挂单元包括驱动电机，驱动电机输出轴端连接星型减速器，星型减速器输出轴自由端贯穿
L
形支架纵部内侧连接驱动轮，
L
形支架横部设有摆臂支架，摆臂支架通过摆臂连杆与连接支架底部相接，连接支架顶部与避震器一端铰接，避震器另一端与摆臂支架相接
。
[0009]进一步地，所述地面主机包括主机机架，主机机架顶部设有操控面板，中部内侧设有绕线器，底部与绕线器同侧设有送线器和导向滑轮，底部与操控面板同侧设有主机悬架，主机悬架顶部的主机机架上设有主机电机
。
[0010]进一步地，所述主机悬架包括连接轴，所述连接轴两端设有主机驱动轮，主机驱动轮内侧的连接轴上设有大同步带轮；所述连接轴两侧对称设置前夹板和后夹板，前夹板和后夹板之间中心位置设有扭转支座，扭转支座底部设有底板，底板沿主机驱动轮轴向两侧设有支架，支架顶部与主机避震器顶端相接，主机避震器底端通过销钉与前夹板和后夹板两侧相连接；所述前夹板上设有电机，电机输出轴端穿过
L
型固定架设有小同步带轮，所述小同步带轮与大同步带轮共线，且通过同步带与大同步带轮连接
。
[0011]进一步地，所述送线器包括送线器支架，送线器支架一侧中部设有从动滑轮，另一侧顶部设有送线器电机，送线器电机轴端贯穿送线器支架连接主动滑轮，主动滑轮与从动滑轮相啮合
。
[0012]进一步地，所述主机机架底端与送线器同侧设有万向轮，主机机架四周设有主机
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种隧道衬砌模板在位维护系统，其特征在于，包括模板维护机器人（5）和地面主机（6），所述模板维护机器人（5）通过复合电缆与地面主机（6）电连接；所述模板维护机器人（5）沿衬砌模板（3）上表面行进，衬砌模板（3）由底部模板台车（4）承载；所述模板维护机器人（5）包括机架（
17
），所述机架（
17
）整体呈十字型，横部为凹槽结构，纵部底部四周设有定位轮（
16
），纵部顶部设有抛光电机（
14
），抛光电机（
14
）输出轴贯穿机架（
17
）纵部底端后安装抛光砂轮（
15
），所述机架（
17
）纵部上表面中心设有恒压支撑单元（
13
）；所述机架（
17
）纵部沿模板维护机器人（5）行进方向两侧面上分别设有包裹机架（
17
）横部凹槽结构的凸字型侧面支架（9），凸字型侧面支架（9）内侧设有
PLC
控制器（
10
），机架（
17
）横部凹槽结构内设有锂电池组（
11
）；所述机架（
17
）纵部垂直于模板维护机器人（5）行进方向两侧面上分别设有机器人侧板（
19
）；凸字型侧面支架（9）外侧沿模板维护机器人（5）行进方向两端分别设有导向护板（7），导向护板（7）底部通过螺钉固定于机架（
17
）底部，导向护板（7）顶部通过螺栓与凸字型侧面支架（9）连接；所述凸字型侧面支架（9）与导向护板（7）之间设有独立悬挂单元（8）；所述恒压支撑单元（
13
）包括
L
型底座（
13
‑1），
L
型底座（
13
‑1）上设有电动缸（
13
‑2），所述电动缸（
13
‑2）尾端与
L
型底座（
13
‑1）纵部连接，电动缸（
13
‑2）轴端通过连接件（
13
‑3）与
L
型底座（
13
‑1）横部滑动连接；所述
L
型底座（
13
‑1）横部远离纵部一端两侧设有第一横向条形孔（
13
‑4），
L
型底座（
13
‑1）横部电动缸（
13
‑2）两侧设有铰接件（
13
‑5），所述铰接件（
13
‑5）包括中部铰接成
X
形的第一连杆（
13
‑5‑1）和第二连杆（
13
‑5‑2），所述第一连杆（
13
‑5‑1）底部与
L
型底座（
13
‑1）横部内侧铰接，第二连杆（
13
‑5‑2）底部通过贯穿第一条形孔（
13
‑4）并延伸至所述连接件（
13
‑3）内部的销钉与
L
型底座（
13
‑1）横部外侧铰接，所述铰接件（
13
‑5）顶部设有铰接支座（
13
‑6），铰接支座（
13
‑6）与第一连杆（
13
‑5‑1）连接一端设有第二横向条形孔（
13
‑7），第一连杆（
13
‑5‑1）顶部通过贯穿第二横向条形孔（
13
‑7）的销钉与铰接支座（
13
‑6）内侧滑动连接，第二连杆（
13
‑5‑2）顶部与铰接支座（
13
‑6）外侧铰接；所述铰接支座（
13
‑6）顶部两侧设有竖向条形孔（
13
‑8），铰接支座（
13
‑6）内部设有通过贯穿所述竖向条形孔（
13
‑8）的滑动销钉（
13
‑9）提供支撑的支撑轮座（
13
‑
10
），支撑轮座（
13
‑
10
）内设有支撑轮（
13
‑
11
），支撑轮（
13
‑
11
）顶部与公路隧道内已浇筑混凝土墙面（2）抵接；所述铰接支座（
13
‑6）上竖向条形孔（
13
‑8）一侧顶部和底部均设有限位开关（
13
‑
12
）；所述铰接支座（
13
‑6）与支撑轮座（
13
‑
10
）之间设有
T
型销钉（
13
‑
13
），
T
型销钉（
13
‑
13
）外周套设缓冲弹簧（
13
‑
14
）；所述铰接支座（
13
‑6）上靠近
L
型底座（
13
‑1）纵部一端还设有扭簧（
13
‑
15
），扭簧（
13
‑
15
）一端与支撑轮座（
13
‑
10
）抵接，另一端与铰接支座（
13
‑6）抵接；所述导向护板（7）包括护板壳（7‑4），护板壳（7‑4）内侧自由端设有护板底盖（7‑1），护板壳（7‑4）上安装有摄像头（7‑3），护板底盖（7‑1）上设有开关电源（7‑2）
。2.
根据权利要求1所述的一种隧道衬砌模板在位维护系统，其特征在于，所述地面主机（6）放置于山体（1）与衬砌模板（3）狭缝间的地面上
。3.
根据权利要求1所述的一种隧道衬砌模板在位维护系统，其特征在于，所述独立悬挂单元（8）包括驱动电机（8‑4），驱动电机（8‑4）输出轴端连接星型减速器（8‑3），星型减速器（8‑3）输出轴自由端贯穿
L
形支架（8‑2）纵部内侧连接驱动轮（8‑1），
L
形支架（8‑2）横部设有摆臂支架（8‑6），摆臂支架（8‑6）通过摆臂连杆（8‑7）与连接支架（8‑8）底部相接，连接支架（8‑8）顶部与避震器（8‑5）一端铰接，避震器（8‑5）另一端与摆臂支架（6）相接
。
4.
根据权利要求1所述的一种隧道衬砌模板在位维护系统，其特征在于，所述地面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏博，黄黎明，张文静，赵慧娟，申皓，张仲玺，王帅钦，汪龙皓，
申请(专利权)人：甘肃智通科技工程检测咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：