一种隧道二衬混凝土浇筑防脱空振捣控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种隧道二衬混凝土浇筑防脱空振捣控制装置。

背景技术：

浇筑隧道二衬一般使用钢模台车，简称二衬台车，二衬台车沿隧洞轴线方向看是一个约3/4的圆柱形模板壳体和内部门架组成。模板分两侧边摸和顶模两种，门架主要有纵梁、横梁、立柱、支撑丝杆等构件组成。

为了保证浇筑完成的混凝土强度达标以及混凝土表面更美观，需在整个二衬台车模板上分组错列安装少则30多个，多则50多个附着式高频平板振动器对钢模内侧的混凝土进行振捣。这些振动器在整个二衬浇筑过程中，每一个都应该在合适的时机和时间段内运行。比如，将要初凝的混凝土不能再振捣，否则混凝土会开裂；每个振动器振捣时间不能过长，不然内部混凝土会发生离析现象，从而大大降低混凝土的强度；如果某个振动器没有工作或者工作时间过短，也将导致该处内部混凝土强度不足并出现麻面问题。而这些振动器的每次运行都要依靠人工操作，存在的问题是：

1.振动器在人工操作过程中经常会发生漏振，错振以及少振情况，并且振动器运行的时机以及运行的时间很难准确把控。从而无法保证每一部位的混凝土强度都达到要求以及避免麻面等问题。

2.在混凝土浇筑过程中，工人为了尽快将该模二衬浇筑结束，并且工人在无法判断台车受力大小的情况下，很容易发生爆模的危险事故发生。

3.当混凝土浇筑至拱顶时，工人很难准确判断拱顶混凝土是否注满，进而极易发生拱顶脱空的质量问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种隧道二衬混凝土浇筑振捣防脱空控制装置，通过在隧道圆弧拱混凝土浇筑钢模上加装压力传感器，用压力传感器感应浇筑的状态，实现对振动器的控制，提高浇筑质量。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种隧道二衬混凝土浇筑防脱空振捣控制装置，包括在隧道中支撑设置的圆弧拱壳体模板，圆弧拱壳体模板与隧道岩石之间留有浇筑混凝土的间距，在圆弧拱壳体模板内壁设置有多排振动器，每一排的多个振动器沿圆弧拱壳体模板纵向间隔设置，多排振动器沿模板圆弧面均匀间隔排列设置，其中，在圆弧拱壳体模板内壁环绕圆弧面设置有多个混凝土压力感应器，所述混凝土压力感应器包括在圆弧拱壳体模板内壁开出的受力孔洞，围绕受力孔洞设置有一个门架支撑，门架支撑的支撑脚固定在圆弧拱壳体模板内壁上，在门架支撑相对支撑脚之间设置有支撑板，支撑板中间通过透孔滑动支撑有压力传递杆，压力传递杆的前端设置有受力板，受力板与圆弧拱壳体模板平齐设置在受力孔洞中，在所述压力传递杆的尾端设置有压力传感器，压力传感器顶在门架支撑的顶板上，压力传感器的压力信号连接至一个控制器，控制器的控制输出连接所述振动器。

方案进一步是：所述受力板周边与圆弧拱壳体模板之间留有不大于1mm的间隙。

方案进一步是：所述受力孔洞是圆形或方形孔洞，圆形空洞的直径是100mm至120mm，方形孔洞的边长是100mm至120mm。

方案进一步是：每一排的多个振动器间隔2米设置，排与排间隔2米，相邻排振动器交错排列。

方案进一步是：所述混凝土压力感应器在圆弧拱壳体模板顶端沿中心轴线均匀分布至少4个，在中心轴线两侧模板所述混凝土压力感应器隔排设置，隔排设置的混凝土压力感应器每一排至少有一个，一个混凝土压力感应器设置在隔排中段两个振动器中间，相邻混凝土压力感应器相互交错设置。

本实用新型的有益效果是：通过压力传感器感应浇筑的状态，可实现对振动器自动控制，无需人工的任何干预，在保证混凝土强度达标，避免麻面的情况下，减小人工成本，提高了浇筑质量。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

附图说明

图1是隧道与钢模浇筑混凝土现场结构示意图；

图2是混凝土压力感应器结构示意图；

图3是振动器和混凝土压力感应器侧面排列展开示意图。

具体实施方式

一种隧道二衬混凝土浇筑防脱空振捣控制装置，如图1和图2所示，所述隧道二衬混凝土浇筑防脱空振捣控制装置包括在隧道中支撑设置的钢制圆弧拱壳体模板1，是一种钢模台车，简称二衬台车，二衬台车沿隧洞轴线方向看是一个约3/4的圆柱形模板壳体和内部门架（图中省略未画）组成，圆弧拱壳体模板长度通常在12米左右，圆弧拱直径是6米、8米、是根据实际施工需要设计。圆弧拱壳体模板与隧道岩石2之间留有浇筑混凝土3的间距，为了保证浇筑完成的混凝土强度达标，需在整个二衬台车模板上分组错列安装少则30多个，多则50多个附着式高频平板振动器对钢模内侧的混凝土进行振捣。这些振动器在整个二衬浇筑过程中，每一个都应该在合适的时机和时间段内运行。也就是在圆弧拱壳体模板内壁设置有多排振动器4，每一排的多个振动器沿圆弧拱壳体模板纵向间隔设置，多排振动器沿模板圆弧面均匀间隔排列设置，高频振动器的规格一般为，电机功率：1.5千瓦，电源频率：0—150hz，转速：0—8900转/分，高频振动器的工作电源是利用变频器将工频50hz三相交流电源变换为三相150hz的交流电源。每次高频振动器启动，变频器输出的电源频率从0hz升至150hz。装在二衬台车钢模上的上下左右振动范围半径为1米，深度为0.8米，所以不管是上下间距还是左右间距，两个震动器的间距一般在2米左右比较合适。因此，每一排的多个振动器间隔2米设置，排与排间隔2米，相邻排振动器交错排列。

为了实现对振动器的自动控制，在圆弧拱壳体模板内壁环绕圆弧面设置有多个混凝土压力感应器5，如图2所示，所述混凝土压力感应器包括在圆弧拱壳体模板1内壁开出的受力孔洞101，围绕受力孔洞设置有一个门架支撑6，门架支撑的支撑脚601固定在圆弧拱壳体模板内壁上，为了较少震动对门架支撑的影响，在门架支撑的支撑脚601与模板1之间垫有减震胶垫7，在门架支撑相对支撑脚之间设置有两个支撑板602，支撑板中间通过透孔滑动支撑有压力传递杆603，压力传递杆的前端设置有受力板8，受力板与圆弧拱壳体模板平齐设置在受力孔洞中，为了减小灌浆时水泥浆的流入，所述受力板8周边与圆弧拱壳体模板1之间留有不大于1mm的间隙，在所述压力传递杆的尾端设置有压力传感器604，压力传感器顶在门架支撑的顶板上，压力传感器的压力信号连接至一个控制器，控制器的控制输出连接所述振动器。所述控制器用的是plc可编程控制器。

其中：所述受力孔洞是圆形或方形孔洞，圆形空洞的直径是100mm至120mm，方形孔洞的边长是100mm至120mm。

为了能够对每一台震动器的工作状态实时监控，在每一台震动器的位置设置有工作显示灯，处于工作状态时显示灯亮，不工作时，显示灯不亮。

为了监控圆弧拱壳体模板顶端浇筑的情况，所述混凝土压力感应器在圆弧拱壳体模板顶端沿中心轴线均匀分布至少4个；4个混凝土压力感应器有一监控拱顶浇筑的状态。

在中心轴线两侧模板由下至上也同样设置混凝土压力感应器，由于浇筑的混凝土是半流体，在侧模板是水平流动的总是处在同一平面，因此，设置一个混凝土压力感应器就可以感应到这一水平面的混凝土压力，这样，只要沿侧模圆弧间隔设置一列混凝土压力感应器就可以感应到这不同平面的混凝土压力，因此，所述混凝土压力感应器可以随每一排震动器设置，一排设置一个，但为了降低成本，本实施例如图3所示，在中心轴线两侧模板所述混凝土压力感应器隔排设置，隔排设置的混凝土压力感应器一排至少有一个，一个混凝土压力感应器设置在隔排中段两个振动器中间，并且前后相邻混凝土压力感应器相互交错设置。

利用上述装置的具体应用步骤是：

一，确定混凝土压力感应器的压力阈值，压力阈值的设定有两种方法：

第一种是测量施工现场的实际尺寸，即受力板的尺寸、受力板受力角度以及混凝土浇筑的高度和混凝土的比重，通过重力公式计算获得各混凝土压力感应器参数。

第二种是根据浇筑现场实际制作一个缩小比例模型，向比例模型浇筑混凝土，由比例模型得到比例模型混凝土压力感应器各压力点压力参数，进而确定隔排设置的混凝土压力感应器的压力阈值；

考虑到环境对参数的影响，本实施例采用了第二种方法确定隔排设置的混凝土压力感应器的压力阈值，然后将压力阈值输入控制器，当然可以同时采用两种方法，然后进行比较确定压力阈值；

二，启动混凝土浇筑，混凝土浇筑是从模板的两侧同时开始直至全部浇筑完成，由低至高逐一检测混凝土压力感应器的压力值，当检测到混凝土压力感应器达到设定压力阈值时，按照设定的震动时序启动振动器，直至浇筑结束。

其中：由于所述混凝土压力感应器在圆弧拱壳体模板顶端沿中心轴线均匀分布至少4个，4个混凝土压力感应器称为拱顶混凝土压力感应器，在中心轴线两侧模板所述混凝土压力感应器隔排设置，隔排设置的混凝土压力感应器一排至少有一个，一个混凝土压力感应器设置在隔排中段两个振动器中间，隔排设置的混凝土压力感应器称为拱侧混凝土压力感应器；因此，所述压力阈值包括拱顶混凝土压力感应器压力阈值和拱侧混凝土压力感应器压力阈值；

所述拱顶混凝土压力感应器压力阈值是拱顶灌满混凝土时的压力值，用以监测拱顶是否灌满混凝土；

所述拱侧混凝土压力感应器压力阈值用于按照设定的震动时序启动振动器。拱侧混凝土压力感应器不同位置的设置，就会对应设定不同的震动时序；

所述拱侧模板拱侧混凝土压力感应器压力阈值包括第一侧向压力阈值f1、第二侧向压力阈值f2、第三侧向压力阈值f3和第四侧向压力阈值f4，且：f1<f2<f3<f4，其中：

f1是浇筑的混凝土水平面处于混凝土压力感应器所处位置与上一排振动器之间的中间位置时的压力阈值；

f2是浇筑的混凝土水平面处于混凝土压力感应器所处位置的上一排振动器位置时的压力阈值；

f3是浇筑的混凝土水平面处于混凝土压力感应器所处位置的上一排振动器与再上一排振动器之间中间位置时的压力阈值；

f4是浇筑的混凝土水平面处于混凝土压力感应器所处位置的上两排振动器位置时的压力阈值；

所述震动时序启动振动器是：

当压力阈值达到f1时，启动混凝土压力感应器所处位置一排振动器按照设定的震动时间阈值震动，当压力阈值达到f2时，再次启动混凝土压力感应器所处位置一排振动器按照设定的震动时间阈值震动；

当压力阈值达到f3时，启动混凝土压力感应器所处位置上一排振动器按照设定的震动时间阈值震动，当压力阈值达到f4时，再次启动混凝土压力感应器所处位置上一排振动器按照设定的震动时间阈值震动。

实施例中：所述震动时间阈值是30秒，30秒震动分两次，每一次15秒，间隔10秒。

其中：每一排的多个振动器间隔2米设置，排与排间隔2米，相邻排振动器交错排列。

通过上述实施例可以实现震动过程的全自动控制，无需人工的任何干预，在保证混凝土强度达标，避免麻面的情况下，减小人工成本，提高了混凝土浇筑的质量。