一种隧道支顶盾构喷浆设备的制作方法

本发明涉及隧道与地下工程技术领域，尤其涉及一种隧道支顶盾构喷浆设备。

背景技术

目前在无地下水或少地下水的软岩，如ⅳ、ⅴ级围岩或土质及岩质地层中进行隧道暗挖施工，通常采用的施工方法是盾构法。盾构法是隧道与地下工程施工中一种全机械化施工的方法，它是将盾构机械在地层中推进，通过盾构外壳和管片来支承四周围岩防止发生隧道的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部拼装成环的衬砌上加压顶进，然后拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

在隧道盾构施工过程中，目前顶部一次衬砌施工过程较多采用人工或机械喷射混凝土的方式进行。由于在喷射中会产生大量的粉尘，造成空气污染严重不便于工人长时间施工，在施工人工成本增加的同时，施工进度缓慢。此外，混凝土在喷射过程中会有部分脱落造成材料浪费，且盾构产生的泥浆废料处理起来比较困难。

因此，亟需一种隧道支顶盾构喷浆设备以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种隧道支顶盾构喷浆设备，实现隧道盾构一次衬砌施工过程中零人工参与，同时对盾构产生的渣土及泥浆进行回收利用，从而降低施工成本，减少环境污染，实现快捷高效施工。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种隧道支顶盾构喷浆设备，包括：行走轨道、设置于所述行走轨道上的盾构平台、以及设置于所述盾构平台前端的盾构机头，所述盾构机头上连接有渣土输送管，

还包括：自动搅拌装置、渣土3d打印设备以及自动传送装置，其中所述自动搅拌装置固定安装在所述盾构平台上，且所述自动搅拌装置与所述渣土输送管相连通，所述渣土3d打印设备固定安装于所述盾构平台上，与所述自动搅拌装置相邻设置，所述自动传送装置设置于所述自动搅拌装置与所述渣土3d打印设备之间，所述渣土3d打印设备上连接有喷头。

优选地，所述自动传送装置为传送带机构，所述传送带机构的一端与所述自动搅拌装置衔接，另一端与所述渣土3d打印设备衔接。

优选地，所述自动搅拌装置设置有渣土成分分析仪和电脑配合比设计器。

优选地，所述渣土3d打印设备包括储料箱和连接于所述储料箱上的机械臂，所述喷头安装在所述机械臂上。

优选地，所述渣土3d打印设备上设置有运行轨迹设定仪，用于控制所述机械臂的轨迹。

优选地，所述渣土3d打印设备还包括废料回收器，所述废料回收器设置于所述机械臂上，并位于所述喷头的下方。

优选地，所述废料回收器下端连接有回收输送管，所述回收输送管与所述自动搅拌装置连通。

优选地，所述回收输送管与所述废料回收器连接的一端高于与所述自动搅拌装置连接的一端。

优选地，所述渣土3d打印设备还包括设置于所述机械臂上端的压实组件，且所述压实组件的数量为两组，两组所述压实组件分别位于所述喷头的前后两侧。

优选地，所述压实组件由压实板、弹性件和动力托轴组成，所述动力托轴一端连接在所述机械臂上，所述动力托轴另一端与所述压实板铰接，且所述动力托轴与所述压实板之间设置有所述弹性件。

本发明的有益效果：

1)本发明提供的一种隧道支顶盾构喷浆设备，能够实现隧道盾构一次衬砌施工过程中没有人工参与，同时对盾构产生的渣土及泥浆进行回收利用，降低了施工成本，同时减少施工中隧道内的粉尘污染，达到快捷高效施工的目的。

2)本发明提供的一种隧道支顶盾构喷浆设备，在渣土3d打印设备的机械臂上设置有废料回收器，能够对喷涂中脱落的材料进行回收再利用，节省了打印材料，节约了成本投入。

附图说明

图1是本发明隧道支顶盾构喷浆设备示意图；

图2是图1中a处的局部放大图；

图中：

1-自动搅拌装置；11-渣土成分分析仪；12-电脑配合比设计器；13-泥浆投料管；2-渣土3d打印设备；21-储料箱；22-运行轨迹设定仪；23-机械臂；24-废料回收器；25-压实组件；251-压实板；252-弹性件；253-动力托轴；26-液压支柱；27-回收输送管；3-盾构平台；4-盾构机头；5-渣土输送管；6-盾构平台行走轨道；7-喷头；8-自动传送装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1所示，本发明提供一种隧道支顶盾构喷浆设备，包括行走轨道6、设置于行走轨道6上的盾构平台3以及设置于盾构平台3前端的盾构机头4，盾构机头4上连接有渣土输送管5。该隧道支顶盾构喷浆设备还包括：自动搅拌装置1、渣土3d打印设备2、喷头7以及自动传送装置8，其中自动搅拌装置1固定安装在盾构平台3上，且自动搅拌装置1与渣土输送管5相连通，渣土3d打印设备2固定安装于盾构平台3上，与自动搅拌装置1相邻设置，自动传送装置8设置于自动搅拌装置1与渣土3d打印设备2之间，渣土3d打印设备2上连接有喷头7。通过喷头7可以把加工好的打印材料喷涂到盾构出的隧道表面，施工过程没有人工参与，在降低粉尘污染的同时达到快捷高效施工的目的。

具体地，盾构平台3前端的盾构机头4能够在工作面上切削产生渣土，与盾构机头4上连接的渣土输送管5能够把盾构产生的渣土运送到盾构平台3的后方。渣土输送管5与自动搅拌装置1通过泥浆投料管13连通，使部分渣土通过泥浆投料管13落入到自动搅拌装置1中，实现对渣土的利用。其中，泥浆投料管13可以根据需要自动打开或者关闭。进一步地，在自动搅拌装置1上设置有渣土成分分析仪11和电脑配合比设计器12，其中渣土成分分析仪11能对渣土的组成成分进行分析，并把分析结果传输至电脑配合比设计器12，电脑配合比设计器12依据分析的结果对渣土和无模剂(一种粘结剂)进行配比设计，从而加工出满足3d打印使用的材料。

进一步地，自动传送装置8设置于自动搅拌装置1与渣土3d打印设备2之间，其一端与自动搅拌装置1衔接，另一端与渣土3d打印设备2衔接，把自动搅拌装置1加工好的打印材料自动传送到渣土3d打印设备2中。自动传送装置8可以为传送带机构，也可以是其他能够实现自动传送功能的机构，在此不做过多限定。

具体地，渣土3d打印设备2固定安装于盾构平台3上，并位于盾构机头4和自动搅拌装置1之间。渣土3d打印设备2包括储料箱21用来储存加工好的打印材料，渣土3d打印设备2还包括机械臂23，在机械臂23上安装有喷头7，通过喷头7可以把打印材料灵活快捷地喷涂到所需位置。进一步地渣土3d打印设备2上设置有运行轨迹设定仪22，用于根据实际工况规划并控制喷头7的轨迹。

进一步地，在渣土3d打印设备2的机械臂23上端间隔设置压实组件25，压实组件25的数量是两组，且分别位于喷头7的前后两侧。具体地，如图2所示，压实组件25由压实板251、弹性件252和动力托轴253组成，动力托轴253的一端连接在机械臂23上，能够调节压实组件25的角度，动力托轴253的另一端与压实板251铰接，且动力托轴253与压实板251之间设置有弹性件252。压实组件25依靠自身弹力能够把喷涂好的打印材料进行抹平与压实。

进一步地，渣土3d打印设备2包括废料回收器24，其位于喷头7下方一定距离。废料回收器24采用漏斗结构，当然，也可以采用其他方便废料回收的结构，在此也不做过多限定。在废料回收器24的下端连接有回收输送管27，回收输送管27与自动搅拌装置1连通，回收输送管27与废料回收器24连接的一端高于与自动搅拌装置1连接的一端，通过这样的设置，可以使喷涂中产生的废料利用自身重力进入自动搅拌装置1中，实现废料的回收利用。

该隧道支顶盾构喷浆设备的工作过程如下：

首先，位于盾构平台3上的盾构机头4通过在工作面上旋转切削产生渣土，渣土通过渣土输送管5运送到盾构平台3的后方，其中有部分渣土根据实际需要通过泥浆投料管13进入到自动搅拌装置1中，设置在自动搅拌装置1上的渣土成分分析仪11对渣土成分进行分析并把数据传输给设置在自动搅拌装置1上的电脑配合比设计器12，电脑配合比设计器12根据分析的结果对渣土和无模剂(一种粘结剂)进行配比设计，在自动搅拌装置1中加入所需量的无模剂，然后自动搅拌装置1开始工作，通过搅拌把渣土和无模剂充分混合，加工出3d打印所需的打印材料。

然后，加工好的打印材料通过自动传送装置8进入渣土3d打印设备2中的储料箱21中，渣土3d打印设备2上的机械臂23依据运行轨迹设定仪22规划的路径带动喷头7进行喷涂，喷涂的速度可以根据喷涂厚度与现场环境进行设定。喷头7运行时，位于喷头后侧的压实组件25先行工作，另外一侧翻下待用，由压实组件25依靠自身压实板251对喷涂好的打印材料进行抹平与压实。

在喷涂中产生的废料落到位于喷头7下方的废料回收器24中，然后通过回收输送管27进入自动搅拌装置1中，再次进行利用。

本发明提供的一种隧道支顶盾构喷浆设备，能够实现隧道盾构一次衬砌施工过程中没有人工参与，同时对在喷射过程中脱落的材料以及盾构产生的渣土及泥浆进行回收利用，降低了施工成本，同时减少施工中隧道内的粉尘污染，达到快捷高效施工的目的。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。