【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道浇筑设备，尤其涉及一种隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车及浇筑方法。
技术介绍
1、隧道是修建公路、铁路、高铁等交通道路中常见的路段，交通路线通过山区时通常采用挖掘隧道的方式穿越山区。隧道施工中需要对隧道衬砌边墙进行混凝土浇筑，浇筑中需要用到浇筑台车。现有技术中的浇筑台车主要有两种，一种是利用溜槽装置进行分层逐窗浇筑，这也是国内隧道施工主要采取的浇筑方式；该类型的浇筑台车主要由主进料斗、分料斗、截止插板和通向各窗口的溜槽等组成，通过溜槽将混凝土送进浇筑腔内，但是其安装空间要求高，自动化程度低，人工操作工序多，非带压浇筑；另一种是采用小车式自动浇筑布料机进行分料再浇筑，其主要由布料小车、通向各层浇筑窗口和顶部浇筑口的混凝土泵管、管道清洗系统等组成，浇筑时混凝土从分料机通过浇筑管流向浇筑窗口；该类型的浇筑台车在进行分层浇筑时每浇筑一层便需切换一次注浆管，施工步骤多，施工效率低。现有技术中的这两种浇筑台车同时还存在一个缺陷就是混凝土从浇筑窗口进入浇筑腔后容易出现离析现象，具体表现为混凝土在浇筑腔内靠近浇筑窗口正下方的位置沙石含量较大，而位于相邻浇筑窗口之间的位置沙石含量较少；这种离析现象导致隧道内壁混凝土成型后质地不均，从而降低了隧道内壁的强度。所以本专利技术提供了一种自动化浇筑、浇筑过程不用频繁切换注浆管、且能避免混凝土离析的自动化分层逐窗浇筑台车。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车及浇筑方法，以解决现有技术中隧
2、第一方面，为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，包括：门架机构、自行走机构、自动注浆机构和浇筑模板；自行走机构铺设于地面，自行走机构顶部承载有门架机构；门架机构上方支撑有浇筑模板；自动注浆机构设于门架机构上；自动注浆机构包括混凝土布料机，混凝土布料机设于门架机构顶部；混凝土布料机输入端连接有混凝土输送泵，混凝土布料机输出端连接若干根注浆管的一端，若干根注浆管的另一端均设有旋转注浆头；若干根注浆管的管体上均连接有注浆管推进机构。
4、在本方案中，对隧道两侧进行混凝土浇筑时，混凝土被混凝土输送泵送入混凝土布料机，再经过混凝土布料机分料后通过注浆管进行注浆，注浆管上设置注浆管推进机构，需要注浆时注浆管推进机构将注浆管设有旋转注浆头的一端推进浇筑窗口；该设计在注浆时无需人工进行接管、换管，自动化程度高，施工速度快；浇筑中旋转注浆头可改变混凝土浆液的喷射方向，使混凝土浆液均匀的散入隧道两侧的浇筑腔内，避免出现离析现象，提高了衬砌外观质量和混凝土实体的密实度。
5、进一步地，门架机构包括若干个门型钢架，若干个门型钢架顶部通过横梁连接，若干个门型钢架底部均连接自行走机构；
6、浇筑模板包括一块顶模板和两块侧模板，两块侧模板铰接在顶模板两侧；侧模板上开设有若干个浇筑窗口；顶模板通过液压杆连接在横梁上，两块侧模板分别通过液压杆连接在门型钢架两侧。
7、在本方案中，液压杆连接顶模板和侧模板，组模时通过液压杆将顶模板向上支撑，顶模板支撑到位后，两侧液压杆推动侧模板向两侧扩张，直至侧模板和顶模板组合形成隧道浇筑模板；脱模时先将侧模板撤回原位，再将顶模板下落回来，脱模完成，该设计有利于顶模板和侧模板的安装和拆卸，降低了工作强度。
8、进一步地，注浆管推进机构包括安装板，安装板设于门型钢架上；安装板上沿注浆管的管体方向上设有螺纹杆，螺纹杆的一端连接有推进电机，螺纹杆的另一端通过支撑板转动连接于安装板上；螺纹杆上螺纹连接有推进块，推进块与注浆管的管体固定连接；推进块底部设有限位滑块，安装板表面沿螺纹杆长度方向开设有限位滑槽，限位滑块容置在限位滑槽内；推进电机带动螺纹杆转动，螺纹杆驱动推进块和注浆管沿着限位滑槽运动。
9、在本方案中，注浆管连接于推进块，需要注浆时推进电机驱动推进块沿着螺纹杆前进，推进块前进带动注浆管向浇筑窗口方向移动，该设计注浆效率高，无需人工进行换管，减轻了工作量；且注浆完成后推进电机驱动注浆管自动退出浇筑窗口，施工效率高。
10、进一步地，旋转注浆头包括固定外管和旋转内管，固定外管与注浆管连通，旋转内管通过轴承套设于固定外管内部；固定外管内壁上设有注浆电机，注浆电机的输出轴设有第一齿轮，第一齿轮和旋转内管外壁上的齿槽啮合连接；
11、旋转内管管体侧壁开设有注浆口，注浆口的开口角度的范围为注浆电机通过齿轮带动旋转内管相对固定外管旋转，旋转角度β的范围为
12、固定外管下方设有超声波测距仪，超声波测距仪和控制系统连接，控制系统分别与推进电机和注浆电机连接。
13、在本方案中，在固定外管内壁设计注浆电机，注浆电机驱动旋转内管相对固定外管转动，旋转内管转动时其上注浆口的注浆方向也跟随其转动，注浆方向发生转动使得混凝土浆液呈旋转式的喷入浇筑腔内部，该浇筑方式能保证混凝土浆液均匀落入浇筑腔内部，防止混凝土浆液因下落点始终位于浇筑窗口正下方而产生离析现象；在旋转注浆头底部设计超声波测距仪，利用超声波原理检测混凝土浆液面高度，控制系统根据混凝土浆液面高度控制注浆管退出浇筑窗口，实现了注浆后注浆管自动退管。
14、进一步地，侧模板上开设有三层浇筑窗口，门型钢架上对应设有三层安装板，每层安装板上均对应设有一根注浆管，三根注浆管通过三通管连接于混凝土布料机的输出端；三根注浆管上分别设有低层电磁阀、中层电磁阀和高层电磁阀；低层电磁阀、中层电磁阀和高层电磁阀均与控制系统连接。
15、在本方案中，设计三层安装板，每层安装板对应的设有一根注浆管，对隧道两侧进行注浆时，先通过低层的注浆管进行注浆，再依次通过中间的和高层的注浆管进行注浆，三根注浆管上均设计电磁阀，便于控制在那条注浆管进行注浆，实现了隧道两侧的分层逐窗浇筑，所浇筑的混凝土密实度较高；
16、进一步地，自行走机构包括钢壳，钢壳连接于门型钢架底部；钢壳内部横向设有承载轴，承载轴一端转动连接于钢壳内壁，承载轴另一端通过减速器连接行走电机输出轴，行走电机设于钢壳内壁；承载轴上设有承载轮，承载轮下方设有钢轨，钢轨铺设于地面；钢轨为工字型钢轨，工字型钢轨的轨头底部两侧分别设有提升轮，提升轮通过提升轴连接于钢壳内壁；承载轴上设有驱动齿轮，提升轴上设有从动齿轮，驱动齿轮和从动齿轮啮合连接；行走电机通过驱动齿轮和从动齿轮带动承载轮和提升轮同步转动；
17、承载轮半径r和提升轮半径r的关系为：
18、
19、其中，t为驱动齿轮半径，t为从动齿轮半径；
20、自行走机构还包括液压升降系统，液压升降系统设于门架机构底部。
21、在本方案中，在钢轨顶部和底部分别设计承载轮和提升轮，承载轮用于隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车行走时承载其整体，提升轮用于运输钢轨时将钢轨提升，并驱动钢轨向前运输；该设计不仅本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于，包括：门架机构(1)、自行走机构(2)、自动注浆机构(3)和浇筑模板(4)；所述自行走机构(2)铺设于地面，所述自行走机构(2)顶部承载有所述门架机构(1)；所述门架机构(1)上方支撑有所述浇筑模板(4)；所述自动注浆机构(3)设于所述门架机构(1)上；
2.根据权利要求1所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于：所述门架机构(1)包括若干个门型钢架(11)，若干个所述门型钢架(11)顶部通过横梁连接，若干个所述门型钢架(11)底部均连接所述自行走机构(2)；
3.根据权利要求2所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于：所述注浆管推进机构(35)包括安装板(351)，所述安装板(351)设于所述门型钢架(11)上；所述安装板(351)上沿所述注浆管(33)的管体方向上设有螺纹杆(352)，所述螺纹杆(352)的一端连接有推进电机(353)，所述螺纹杆(352)的另一端通过支撑板转动连接于所述安装板(351)上；所述螺纹杆(352)上螺纹连接有推进块(354)，所述推进块(354)与所述注浆
4.根据权利要求3所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于：所述旋转注浆头(34)包括固定外管(341)和旋转内管(342)，所述固定外管(341)与所述注浆管(33)连通，所述旋转内管(342)通过轴承套设于所述固定外管(341)内部；所述固定外管(341)内壁上设有注浆电机(343)，所述注浆电机(343)的输出轴设有第一齿轮，所述第一齿轮和所述旋转内管(342)外壁上的齿槽啮合连接；
5.根据权利要求4所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于：所述侧模板(42)上开设有三层浇筑窗口，所述门型钢架(11)上对应设有三层所述安装板(351)，每层所述安装板(351)上均对应设有一根所述注浆管(33)，三根所述注浆管(33)通过三通管连接于所述混凝土布料机(31)的输出端；三根所述注浆管(33)上分别设有低层电磁阀(38)、中层电磁阀(37)和高层电磁阀(36)；所述低层电磁阀(38)、所述中层电磁阀(37)和所述高层电磁阀(36)均与所述控制系统连接。
6.根据权利要求5所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于：所述自行走机构(2)包括钢壳(22)，所述钢壳(22)连接于所述门型钢架(11)底部；所述钢壳(22)内部横向设有承载轴，所述承载轴一端转动连接于所述钢壳(22)内壁，所述承载轴另一端通过减速器连接行走电机(23)输出轴，所述行走电机(23)设于所述钢壳(22)内壁；所述承载轴上设有承载轮(27)，所述承载轮(27)下方设有钢轨(21)，所述钢轨(21)铺设于地面；
7.一种采用如权利要求6所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车的浇筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车的浇筑方法，其特征在于，所述S1包括：
9.根据权利要求8所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车的浇筑方法，其特征在于，所述S2包括：
10.根据权利要求9所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车的浇筑方法，其特征在于，所述S3包括：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于，包括：门架机构(1)、自行走机构(2)、自动注浆机构(3)和浇筑模板(4)；所述自行走机构(2)铺设于地面，所述自行走机构(2)顶部承载有所述门架机构(1)；所述门架机构(1)上方支撑有所述浇筑模板(4)；所述自动注浆机构(3)设于所述门架机构(1)上；
2.根据权利要求1所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于：所述门架机构(1)包括若干个门型钢架(11)，若干个所述门型钢架(11)顶部通过横梁连接，若干个所述门型钢架(11)底部均连接所述自行走机构(2)；
3.根据权利要求2所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于：所述注浆管推进机构(35)包括安装板(351)，所述安装板(351)设于所述门型钢架(11)上；所述安装板(351)上沿所述注浆管(33)的管体方向上设有螺纹杆(352)，所述螺纹杆(352)的一端连接有推进电机(353)，所述螺纹杆(352)的另一端通过支撑板转动连接于所述安装板(351)上；所述螺纹杆(352)上螺纹连接有推进块(354)，所述推进块(354)与所述注浆管(33)管体固定连接；所述推进块(354)底部设有限位滑块(355)，所述安装板(351)表面沿所述螺纹杆(352)长度方向开设有限位滑槽，所述限位滑块(355)容置在所述限位滑槽内；所述推进电机(353)带动所述螺纹杆(352)转动，所述螺纹杆(352)驱动所述推进块(354)和所述注浆管(33)沿着所述限位滑槽运动。
4.根据权利要求3所述的隧道衬砌自动化分层逐窗浇筑台车，其特征在于：所述旋转注浆头(34)包括固定外管(341)和旋转内管(342)，所述固定外管(341)与所述注浆管(33)连通，所述旋转内管(342)通过轴承套设于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：何秀田，程龙，彭长江，和锋刚，吴宝游，姜冲，韩亚旭，彭朝辉，刘生秀，刘招伟，王炜，鲁云鹏，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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