适用于隧道二次衬砌质量检测的地质雷达辅助装置的制作方法

本公开属于地下工程技术领域，尤其涉及一种适用于隧道二次衬砌质量检测的地质雷达辅助装置。

背景技术：

在利用雷达扫描进行检测隧道二次衬砌的质量情况时，传统的检测过程大多是由测量工作人员站在装载车焊接的钢架平台上，用双手托举雷达，让雷达紧密地贴附于二次衬砌，将信号传输至主机，以此作为检测二次衬砌的脱空或不密实以及二次衬砌厚度不足情况的过程。但是，该检测过程在实际操作过程中存在以下几点弊端：

第一、装载车在前进过程中，因人为操作难以保证车辆能直线前进。因此，传统的检测过程不仅会导致检测的线路出现偏差，而且因测量工作人员均在焊接的高空平台上进行作业而存在较高的安全隐患。

第二、测量工作人员需站立在高空平台上，长时间的托举雷达并紧贴隧道二次衬砌的表面进行直线滑动。在此过程中，手臂的支撑力会不断地下降，雷达与二次衬砌的接触度会不断降低甚至脱离，导致不能采集到完整而精确的数据。

第三、由于装载车焊接的钢架平台无法随意的调整位置，使检测的线路固定在相对的位置，导致检测结果相对单一。

第四、检测的过程，需要大型车辆以及多名测量工作人员的共同配合方可完成检测任务。因此，传统的检测过程均浪费了大量的财力、物力和人力。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种在保证测量工作人员安全的前提下，既能保证检测数据的完整性和精确性，又能节约成本的适用于隧道二次衬砌质量检测的方案。

第一方面，本申请实施例提供了一种适用于隧道二次衬砌质量检测的地质雷达辅助装置，包括：

可调节长度的梯体；

用以放置雷达的支撑基座，其侧边与所述梯体顶端的一侧铰接；

两个伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的一端与所述支撑底座的底面固定连接，另一端以可沿梯体纵向移动的方式与梯体固定连接，通过调整所述伸缩弹簧与梯体的固定位置，实现所述支撑基座的折叠和/或打开；

测距轮，与所述支撑基座和/或梯体的顶部连接，所述测距轮与所述梯体平行；

扣合装置，其固定在所述梯体底端的一侧，具有用以与货车货箱侧壁挂扣的朝向底端的钩体；

其中，所述伸缩弹簧的所在平面与所述梯体的所在平面垂直，当所述支撑基座处于打开状态时，所述伸缩弹簧与支撑基座的角度为30°～45°，所述伸缩弹簧的弹性系数K为：

式中，L为基座宽度，G为所述雷达的自重。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在本申请的某些实施例中，所述支撑基座上设有用以保证雷达稳定的吸附垫。

在本申请的某些实施例中，所述伸缩弹簧的另一端设有铰接的铆钉，所述梯体上设有用以容置所述铆钉的锁定卡槽，通过调整所述铆钉在所述锁定卡槽的固定位置，实现所述支撑基座的折叠和/或打开。

在本申请的某些实施例中，所述测距轮通过轮架与支撑基座的一端连接。

在本申请的某些实施例中，所述扣合装置以角度可调的方式与所述梯体固定连接。

进一步的，所述扣合装置的钩体与所述梯体铰接，所述梯体上设有用以固定所述钩体的紧固螺栓。

在本申请的某些实施例中，所述支撑基座上设有用以拍摄记录隧道二次衬砌表面的摄像头。

在本申请的某些实施例中，所述梯体的侧面及所述支撑基座的四周设有照明灯。

本申请实施例还提供了一种适用于隧道二次衬砌质量检测的方法，包括以下步骤：

S1：将所述地质雷达辅助装置通过所述扣合装置挂扣于货车货箱的侧壁上；

S2：调节所述梯体的长度，使放置在所述支撑基座上的雷达的顶面和所述测距轮与衬砌的表面接触，并使所述伸缩弹簧处于压缩状态；

S3：利用地质雷达开始对衬砌进行检测，在所述货车行驶的过程中，利用所述测距轮记录行走的距离。

进一步的，所述S1中，调节所述扣合装置与所述梯体之间的角度，使所述钩体与所述货车侧壁紧密扣合。

进一步的，所述步骤2中，还包括调整摄像头、测距轮，以使其位置适宜。

本申请实施例提供的适用于隧道二次衬砌质量检测的地质雷达辅助装置，通过扣合装置可以方便的将该辅助装置挂扣到货车的货箱侧壁；通过可调节长度的梯体的设计可以适应不同隧道断面尺寸的检测要求；利用伸缩弹簧和支撑基座之间的结构设计，可以使雷达始终紧密贴附隧道二次衬砌的表面，提高了雷达检测数据的完整性和精确性；测距轮的设置可以实现测量距离的自动记录。

伸缩弹簧设计选用的弹性系数，可以达到以下技术效果：支撑基座打开未放置雷达时，支撑基座与水平面之间有5°的仰角，放上地质雷达后，支撑基座与水平面的角度大致为0°。在检测时，地质雷达与衬砌之间保持10-30N的压力，当压力大于30N时，伸缩弹簧收缩；当地质雷达遇到衬砌的凹面时，伸缩弹簧的预压力会使地质雷达始终与衬砌面保持接触，确保了不因压力过大对地质雷达产生磨损，或压力过小及遇到衬砌凹凸不平的时候所导致地质雷达脱离衬砌表面而造成检测结果不准确的情况。

该辅助装置可以配合小型货车使用，运输方便，成本低廉，适用范围广泛，可以节省大量的工程财务开支。本申请实施例提供的适用于隧道二次衬砌质量检测的方法，可以保证操作人员的安全，且操作简单、快捷，大大降低了劳动强度，有效的节约检测时间，减少测量工作人员的劳动量，具有显著的进步。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1检测机构之功能梯示意图。

图2支撑装置示意图。

图3轮距仪显示器示意图。

图4LED照明灯卡槽示意图。

图5车载电源接头示意图。

图6直角钢扣示意图。

图7隧道二次衬砌质量检测的地质雷达辅助装备示意图。

图例：1—摄像头；2—支撑基座；3—测距轮；4—轮架；5—伸缩弹簧；6—LED照明灯；7—功能梯架；8—拉伸器；9—第二紧固螺栓；10—自动扣合器；11—第一紧固螺栓；12—测量工作人员；13—操作平台；14—显示屏；15—LED灯电源接触卡槽；16—电源线；17车载电源USB接头；18—固定夹；19—锁定卡槽A端；20—锁定卡槽B端；21—M/FT(公/制转换键)；22—SM(数据记录键)；23—RM(数据读取键)；24—CLR(数据清零键)；25—ON/OFF(开关键)；26—小单排座皮卡；27—螺丝钉槽；28—固定孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分而不是全部的实施例。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，通常在此附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“设置”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请实施例提供一种新型的简便而快捷的辅助装备及其使用方法，可实现在检测过程中降低大型机械的使用以及减少测量工作人员的数量，既保证了检测数据的完整性和精确性，又节省了财力、物力和人力，与此同时也消除了测量工作人员的安全隐患。

适用于隧道二次衬砌质量检测的地质雷达辅助装备，包括承载机构和检测机构两部分。承载机构由小单排座皮卡、测量工作人员和操作平台组成，此机构可承载检测机构的检测装备以及测量工作人员。测量工作人员便可在

小单排座皮卡的车斗里监看检测的数据情况。检测机构则由扣合装置、拉伸装置和支撑装置共同组成。扣合装置由第一紧固螺栓和自动扣合器组成，可实现将检测功能梯紧密地扣合在车斗的侧壁以及调整功能梯的倾斜角度；拉伸装置由第二紧固螺栓和拉伸器组成，可实现功能梯的伸长或缩短来到达需检测的位置；支撑装置则由伸缩弹簧、测距轮和轮架、摄像头、支撑基座以及吸附垫组成。伸缩弹簧可将支撑基座折叠或打开，测距轮可测得雷达检测的实际距离，摄像头可将拍摄二次衬砌的实际表面传输至操作平台，更明确的了解二衬是否存在裂缝，吸附垫可吸附雷达并防止其滑动，让其与支撑基座紧密相粘结，更好地保证了检测仪器的稳定性，进一步提高检测数据的完整性和精确性。

在进行利用雷达检测二次衬砌的脱空或不密实以及二次衬砌厚度不足情况前，测量工作人员需将检测机构之功能梯移动到小单排座皮卡18车斗的侧面；调整检测机构功能梯架7的角度，并调节第二紧固螺栓9，拉动拉伸器8，使功能梯长度直至需检测的位置；调节第一紧固螺栓11，保证自动扣合器10紧扣在车斗的侧壁并不产生滑动；在支撑基座底部利用螺丝钉通过四个螺丝钉槽27固定直角钢扣，利用螺栓结合固定孔28将伸缩弹簧的一端固定在支撑基座上，另一端与铆钉铰接，铆钉由锁定卡槽B端20移至锁定卡槽A端19时，支撑基座打开，铆钉由锁定卡槽A 19移至锁定卡槽B 20时，支撑基座折叠，直角钢扣以及相连接端弹簧部分卡扣在锁定卡槽A 19位置处，伸缩弹簧其余部分置于两卡槽中部，当伸缩弹簧5失效之后可拆下替换同等规格的伸缩弹簧。当小单排座皮卡18偏离直线，导致雷达脱离二次衬砌时，材质的伸缩弹簧5会自动调节使支撑基座2上的雷达紧密贴附于隧道二次衬砌。轮架4支撑测距轮3，测距轮3行走的距离传输至轮距仪显示器的显示屏14记录行走的距离。轮距仪显示器上设有M/FT(公/制转换键)21，SM(数据记录键)22，RM(数据读取键)23，CLR(数据清零键)24和ON/OFF(开关键)25。

摄像头1通过拍摄记录隧道二次衬砌表面，便于更加便捷的了解隧道二次衬砌是否存在裂缝。支撑基座2由支撑板和橡胶防滑垫组成，在放置雷达的支撑板上设置橡胶防滑垫，优选的，橡胶防滑垫可以用HY-308金属橡胶胶水粘结在支撑板上，可保证雷达的稳定性，在支撑基座的两侧安装固定夹18，拉起固定夹锁定雷达，防止其掉落。由于隧道内的光线较暗，在检测机构之功能梯的侧面设置LED照明灯6，便于照明隧道、操作仪器和观察装备的扫描位置等。在梯体上设有电源线16，并通过LED灯电源接触卡槽15，可为LED照明灯6提供电源。将车载电源USB接头17连接在小单排座皮卡26的USB接口，可为LED照明灯6以及摄像头1提供电源。伸缩弹簧与支撑基座优选的角度为30°～45°，保证了不因地质雷达探测时伸缩弹簧与支撑基座之间的角度影响受力情况。支撑基座打开未放置雷达时，支撑基座与水平面的角度为5°，放上地质雷达后，支撑基座与水平面的角度为0°，故优选的支撑基座与水平面的夹角为0°～5°。地质雷达与衬砌之间保持10N～30N的压力，确保了不因压力过大对地质雷达产生磨损，或压力过小及遇到衬砌凹凸不平的时候，导致地质雷达会脱离衬砌表面，造成检测结果的不准确。当采用双弹簧时，弹性系数按下式选取：

式中：L为基座宽度，G为雷达自重。

优选的，如采用900MHz的GASSI雷达，弹性系数K的取值范围为1800—2200，优选值可以是2000。

一种适用于隧道二次衬砌质量检测的地质雷达辅助装备，其具体的实际操作步骤如下所述：

A.测量工作人员对检测仪器雷达进行调试达到仪器的检测标准；

B.将伸缩弹簧末端的铆钉由锁定卡槽B 20移至锁定卡槽A 19，打开支撑基座、调整摄像头1以及测距轮3，将雷达放置在橡胶防滑垫上并调整好相应的位置，调节固定夹18将雷达固定；

B.将检测机构之功能梯移至小单排座皮卡26侧面，并调整倾斜角度，紧接着调节第一紧固螺栓11，让自动扣合器10与小单排座皮卡18紧密扣合；

C.调节第二紧固螺栓9，拉动拉伸器8使功能梯长度直至需检测的位置；

D.上述步骤完成后即可进行检测，小单排座皮26缓慢地前进，摁下轮距仪显示器上的ON/OFF键25，开始记录测距轮3行走的距离，测量工作人员12在车斗内的操作平台13进行主机的操作，观察检测情况；

E.当一条测线扫描完成以后，摁下轮距仪显示器上的SM键22保存数据，测量工作人员需调节第二紧固螺栓9，调整拉伸器8功能梯的长度，并调节第一紧固螺栓11，使测量机构功能梯的倾斜角度至检测的位置，然后继续扫描；

F.扫描结束后，将电源断开，调节第一紧固螺栓11，卸下检测机构之功能梯；

G.拉起固定夹18，取下雷达天线，将伸缩弹簧末端的铆钉由锁定卡槽A 19移至锁定卡槽B 20，支撑基座折叠，将辅助装备保存好，以便下次使用。

本申请实施例具有以下有益效果：提高了雷达检测数据的完整性和精确性；实际操作简单、易行，具有较高的灵活性；实现无人操作，保证了测量工作人员的安全；能够有效地节约扫描时间；节省工程财务的开支；减少测量工作人员的劳动量。伸缩弹簧在锁定卡槽的协调下将支撑基座打开或折叠，测距轮可测得雷达检测的实际距离，摄像头可将拍摄二次衬砌的实际表面传输至操作平台，更明确的了解二次衬砌是否存在裂缝，橡胶防滑垫防止雷达滑动，固定夹将雷达锁定防止其掉落，更好地保证了检测仪器的稳定性，进一步提高检测数据的完整性和精确性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。