一种隧道二次衬砌逐层布料系统的制作方法

本发明涉及隧道混凝土二次衬砌施工技术领域，尤其涉及一种隧道二次衬砌逐层布料系统。

背景技术：

我国目前处于一个大建设时期，大量隧道工程正在和将要进行。隧道工程中的混凝土二次衬砌布料工作依赖人工完成，由于需要不同层的布料，振捣，现有工作方式工人在工作的时候，工作强度大，工作环境恶劣。

因此，急需一种能够提高工作效率，降低工人劳动强度的二次衬砌布料系统，该系统对改善工作环境和提高安全性都具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种使用效果好的隧道二次衬砌逐层布料系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种隧道二次衬砌逐层布料系统，包括布料机、浇注管、浇注窗口以及混凝土振捣机构；布料机包括安装座、泵管卡箱、泵管和沿安装座周向均匀分布的浇注口；泵管卡箱转动设置于安装座上，泵管固定设置于泵管卡箱上，泵管上滑动设置有套筒，套筒末端配合浇注口设置；浇注管设置于布料机外侧，并与浇注口连接；浇注窗口位于浇注管末端；混凝土振捣机构包括卷扬机和连接于卷扬机末端的振捣棒。

浇注窗口包括固定板和铰接在固定板上的浇注窗，在固定板和浇注窗之间设置有气压缸，气压缸推动浇注窗靠近或远离固定板。

泵管共有两个，两个泵管之间的夹角与相对的两个浇注口之间的夹角相同；两个泵管末端均水平设置，两个泵管末端均配合浇注口设置，泵管前端连接有总管，总管通过y字型接头连接两个泵管。

总管上通过y字型接口连接有清水管和混凝土管，y字型接口上设置有用于实现总管与清水管或总管与混凝土管连通的切换阀。

泵管卡箱两端设置有安装口，两个泵管分别从安装口内伸出。

套筒端部设有密封圈，泵管卡箱上设有锁紧机构。

锁紧机构带动套筒在泵管上滑动；锁紧机构包括分别位于泵管卡箱两侧的第一丝杠和第二丝杠，第一丝杠和第二丝杠分别水平设置于泵管卡箱两侧，第一丝杠和第二丝杠上分别设有第一丝杠螺母和第二丝杠螺母，第一丝杠螺母上铰接有两个分别位于第一丝杠螺母两侧的第一连杆；第二丝杠螺母上铰接有两个分别位于第二丝杠螺母两侧的第二连杆，同一个套筒的外侧壁与位于两侧的第一连杆和第二连杆铰接。

在安装座上设置有相互配合的蜗杆和涡轮，蜗杆水平设置于安装座上，安装座上设置第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴带动蜗杆传动；涡轮转动设置于安装座上，泵管卡箱连接于涡轮上。

浇注口自外向内呈喇叭型开口，安装座上设置有位于浇注口下方的混凝土收集口。

相邻混凝土收集口之间设置有位于安装座上的挡板。

通过以上技术方案，本发明的有益效果为：本系统具备逐层双边同时浇筑功能，可以对地泵输送过来的混凝土进行旋转分度，并带压连接到不同层的浇筑窗，具有清洗和浇注功能，结构新颖，实现方便，提高了浇注效果，减轻工人劳动强度，改善工作环境，提高施工过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为布料机结构示意图；

图3为泵管卡箱结构示意图；

图4为浇注窗口结构示意图；

图5为清洗管和混凝土管结构示意图；

图6为实施例中本系统电路原理图。

具体实施方式

一种隧道二次衬砌逐层布料系统，如图1~5所示，包括布料机2，其中，布料机2包括安装座12，在安装座12底部设置有长度可调的支撑腿11，支撑腿11长度可调的实现方式为成熟的现有技术。支撑腿11用于将安装座12支撑起来，而支撑腿11长度可调可以根据实际施工需要对高度进行调整，从而使得本布料机2的使用更加灵活。

在安装座12上设有泵管卡箱18，其中，泵管卡箱18转动设置于安装座12上。泵管卡箱18的结构为：泵管卡箱18包括上连接板22、下连接板24和四个侧板23。上连接板22、下连接板24和四个侧板23组成一个箱式结构，形成泵管卡箱18。四个侧板23中，沿泵管卡箱18宽度方向上的两个侧板23上设置有安装口25，安装口25用于泵管5的安装，管卡箱的下连接板24上预留有下连接口。

泵管卡箱18用于泵管5的安装，其中，泵管5共有两个；两个泵管5末端均水平设置，泵管5前端连接有总管27，总管27通过y字型接头连接两个泵管5。总管27通过下连接口伸入到泵管卡箱18内，并通过y字型接头连接两个泵管5，两个泵管5分别通过两个安装口25从泵管卡箱18内伸出。

另外，总管27上通过y字型接口29连接有清水管5和混凝土管6，y字型接口上设置有用于实现总管27与清水管5或总管27与混凝土管6连通的切换阀28。

通过切换阀28可以实现将总管27与清水管5连通还是与混凝土管6连通，实现方便。

本实施例中，泵管卡箱18转动设置于安装座12上的方法为：在安装座12上设置有相互配合的蜗杆16和涡轮17，蜗杆16水平设置于安装座12上，安装座12上设置第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴带动蜗杆16传动；涡轮17转动设置于安装座12上，泵管卡箱18的下连接板24连接于涡轮17上。

工作的时候，第一伺服电机带动蜗杆16传动，随着蜗杆16的传动，涡轮17带动泵管卡箱18在水平方向上转动。随着泵管卡箱18的转动连接在泵管卡箱18上的两个泵管5也相应的转动。

在安装座12上方设置有沿安装座12周向均匀分布的浇注口15，其中，浇注口15自外向内呈喇叭型开口，进而可以方便的实现浇注口15和泵管5的配合。

浇注口15的数量为偶数，两个相对的浇注口15之间的铰接与两个泵管5之间的夹角相同。本实施例中，两个泵管5之间的夹角为180°，两个相对的浇注口15的中心线在同一条水平线上。

泵管卡箱18带动泵管5转动，进而使得泵管5与不同的浇注口15配合，最终使得泵管5中的混凝土从不同的浇注口15出来。

为了便于泵管5与浇注口15紧密贴合或分离，在泵管5上滑动设置有套筒12，套筒12末端配合浇注口15设置，在套筒12端部设有密封圈13，从而当套筒12与浇注口15相结合时，密封圈13会与浇注口15贴合紧，减少从连接处泄露的混凝土量。

在泵管卡箱18上设置有锁紧机构，锁紧机构可以带动套筒12在泵管5上滑动，实现与浇注口15的连接和分离。

其中，锁紧机构包括分别位于泵管卡箱18两侧的第一丝杠191和第二丝杠192，第一丝杠191和第二丝杠192分别水平设置于泵管卡箱18两侧。

第一丝杠191和第二丝杠192上分别设有第一丝杠螺母201和第二丝杠螺母202。第一丝杠螺母201上铰接有两个分别位于第一丝杠螺母201两侧的第一连杆21；第二丝杠螺母202上铰接有两个分别位于第二丝杠螺母202两侧的第二连杆21，同一个套筒12的外侧壁与其两侧的第一连杆21和第二连杆21铰接。

第一丝杠191和第二丝杠192均由第二伺服电机提供动力源，第二伺服电机带动第一丝杠191和第二丝杠192传动。

工作的时候，第二伺服电机启动，带动第一丝杠191和第二丝杠192转动，第一丝杠螺母201和第二丝杠螺母202相互靠近或者相互远离，当第一丝杠螺母201和第二丝杠螺母202相互靠近时，套筒12在泵管5上朝向泵管5末端的方向滑动，进而使得套筒12末端与浇注口15贴合。当第一丝杠螺母201和第二丝杠螺母202相互远离时，套筒12在泵管5上远离泵管5末端的方向滑动，进而使得套筒12末端与浇注口15分离。

为了收集泄露的混凝土，在安装座12上设置有位于浇注口15下方的混凝土收集口13，从套筒12和浇注口15泄露出来的混凝土进入到混凝土收集口13内。

在相邻混凝土收集口13之间设置有位于安装座12上的挡板14，挡板14竖直设置，降低了向浇注口15内浇注时对其他浇注口15的影响。

工作的时候，本布料机2中的第一伺服电机带动蜗杆16转动，蜗杆16带动涡轮17在安装座12上转动，在涡轮17的带动下泵管卡箱18转动，泵管卡箱18上卡的泵管5也相应的转动，从而泵管5可以旋转至某层窗口对应的浇注口15。

当需要浇注时，第一丝杠191和第二丝杠192均在第二伺服电机的带动下转动，从而使得第一丝杠螺母201和第二丝杠螺母202在第一丝杠191和第二丝杠192上移动，第一丝杠螺母201和第二丝杠螺母202在连杆21的作用下带动套筒12在泵管5上移动，移动方向为：朝向泵管5末端移动，进而使得套筒12与浇注口15贴合，在套筒12上密封圈13的作用下浇注口15与套筒12紧密贴合，开启地泵将地泵输送来的混凝土输送到泵管5上，通过泵管5输送到相应的浇注口15内即可。

在浇注口15上连接有位于布料机2外侧的浇注管7，从浇注口15中出来的混凝土进入到浇注管7内。

在浇注管7末端设置有浇注窗口8，浇注窗口8包括固定板26和铰接在固定板26上的浇注窗28，在固定板26和浇注窗28之间设置有气压缸，气压缸推动浇注窗28靠近或远离固定板26。

浇注窗28外侧设置有位于浇注管7末端的下滑槽9，通过下滑槽9可以将混凝土传输到相应的浇注层内。

为了对浇注过的混凝土进行振捣，本系统还包括混凝土振捣机构，混凝土振捣机构包括卷扬机4和连接于卷扬机4末端的振捣棒3。

卷扬机4将振捣棒3运输到需要的高度，将振捣棒3启动对浇注过的混凝土进行振捣即可。

作为本实施例的替换，本实施例还可以增加自动控制系统，从而实现混凝土逐层浇注和振捣的自动化。

实现方式为：如图6所示，本系统还包括控制器、超声波高度传感器10和远程io模块，超声波高度传感器10将采集到的高度信号传输到远程io模块，远程io模块输出信号控制卷扬机4和振捣棒3的工作，同时远程io模块将采集到的信号传输到控制器，控制器输送到工控机，同过工控机对现场情况进行监视。其中，控制器为plc控制器，超声波高度传感器10的信号输出端连接远程io模块的信号输入端，远程io模块的信号输出端控制卷扬机4和振捣棒3的电源电路是否导通，其中，远程io模块、控制器、超声波高度传感器10均为成熟的现有技术，远程io模块输出信号控制电子设备的电源电路是否接通也为成熟的现有技术。

工作方式为：布料机2中第一伺服电机带动蜗杆16转动，蜗杆16带动涡轮17在安装座12上转动，在涡轮17的带动下泵管卡箱18转动，泵管卡箱18上卡的泵管5也相应的转动，从而泵管5可以旋转至某层窗口对应的浇注口15。

当需要浇注时，第一丝杠191和第二丝杠192均在第二伺服电机的带动下转动，从而使得第一丝杠螺母201和第二丝杠螺母202在第一丝杠191和第二丝杠192上移动，第一丝杠螺母201和第二丝杠螺母202在连杆21的作用下带动套筒12在泵管5上移动，移动方向为：朝向泵管5末端移动，进而使得套筒12与浇注口15贴合，在套筒12上密封圈13的作用下浇注口15与套筒12紧密贴合，开启地泵将地泵输送来的混凝土输送到泵管5上，通过泵管5输送到相应的浇注口15，同时该层的浇注窗口8中的气缸推动浇注窗28，使得浇注窗28打开，从浇注口15内浇注的混凝土通过浇注窗28进入到下滑槽9，最终进入到需要的浇注层内。

该层浇注完后，混凝土振捣机构中的卷扬机4将振捣棒3带到浇注过的混凝土层内，振捣棒3对混凝土进行振捣。

同时切换阀转动，将总管27与清水管5连通，对浇注管7进行清洗。

随后，锁紧机构带动套筒12使得套筒12与浇注口15进行连接分离，蜗杆16转动，涡轮17在蜗杆16的转动下转动，将泵管5转向下一个浇筑口，再次连接。

如此重复，实现所有浇筑层的逐层自动布料。

本发明所述的隧道二次衬砌逐层布料系统具备逐层双边同时浇筑功能，可以对地泵输送过来的混凝土进行旋转分度，并带压连接到不同层的浇筑窗，具有清洗和浇注功能，结构新颖，实现方便，提高了浇注效果，减轻工人劳动强度，改善工作环境，提高施工过程中的安全性。