一种全自动式隧道二衬混凝土养护喷雾台车的制作方法

本发明涉及一种混凝土养护装置，特别是用于隧道二衬混凝土的养护装置。

背景技术：

在隧道的施工过程中，需要在初期支护之后再次对坑道四周进行二次衬砌。二次衬砌结构不仅是一种作为安全储备的结构措施，而且还要保证隧道在使用过程中防止渗水，保证表面相对光整、平滑、美观，这就需要要求隧道二衬混凝土具有足够的强度与耐久性。而对于混凝土强度和耐久性的影响因素很多，其中在混凝土养护期间，温度与湿度对混凝土强度和耐久性影响最大。在我国隧道施工过程中，混凝土养护一般采用直接养护的方式，如果养护不及时、不充分，就无法保证混凝土表面适合的温度与湿度，致使混凝土水化热反应无法进行，其直接结果是隧道混凝土存在强度不足，甚至是混凝土开裂现象。

目前，大部分隧道养护采用人工手持喷水枪喷水的养护措施，其养护效果与工人的主观性直接相关，经常会造成养护不及时和养护不到位的现象。对于此问题，某企业研制了喷淋台车，在台车的上部和侧面安装高压喷头，底部装有储水箱和加压水泵，作业时控制加压水泵将养护水从储水箱经喷水管路输送到喷头，以实现对混凝土的喷洒养护。以上两种方式的实际效果并不好，一方面使用高压喷头会对混凝土表面造成严重损伤；另一方面喷出来的水会沿着拱顶和侧墙流到地面，对现场作业环境造成影响，并会造成水源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种既不损伤混凝土表面又不影响现场作业环境却能保证养护期间温度与湿度的全自动式的隧道二衬混凝土养护喷雾台车。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明主要包括：主框架、拱架、台车行走机构、辐板伸缩机构、养护雾自动喷洒机构及冷凝液集结回收机构。其中，主框架是由高强度型钢组合而成，该主框架下方留有足够允许其他作业车辆和人员顺利通行和作业的空间。主框架为具有一定长宽高的门字形框架，其上框架和两个侧框架上间断地设有若干与连接部分等长且朝向二衬混凝土的外侧呈弧形的拱架，设在上框架上的上拱架由2段拱架组合而成，上拱架下方两侧及侧框架各与1个侧拱架相连，拱架与主框架之间或相邻的拱架之间通过连接件相连，拱架外弧焊有与其相连的薄盖板，盖板彼此相连组成拱圈。在主框架下端设有台车行走机构，其主要包括：轨道、行走轮、行程开关、电机及驱动机构。本发明与隧道灌浆车共用同一轨道，以确保台车自动对中，该轨道上安装有行程开关以便准确控制台车位置。设在主框架每侧框架下的若干行走轮均与同一个电机及驱动机构相连，该电机及驱动机构设在主框架的一端并与电控箱相连。在主框架前后两个径向端面上各设一组辐板伸缩机构，其主要包括：上、下辐板、上下幅板固定架、电动推杆、力传感器、导向轮和自润滑板。该辐板伸缩机构的上辐板固定架是由相同的两个框架组成一个完整的上辐板固定架，单个上辐板固定架下部设有至少2根竖杆，上辐板固定架上部是由垂直相连的一根横杆和一根竖杆以及将这两根杆另一端相连的弧形杆组成，并且弧形杆曲率与二衬混凝土层曲率对应，最好在弧形杆和横杆之间设有与竖杆平行的加强杆。两上辐板固定架下部的竖杆通过连接件与拱架并联，即两上辐板固定架构成的平面与拱架构成的平面平行，两者之间的间隙内设有一块上辐板，该上辐板与拱架及上辐板固定架相邻的面上设用于润滑和导向的自润滑板。最好在上辐板固定架及拱架的上端与上辐板之间设有密封条，以防止养护液从该间隙流入。所述上辐板有一个与二衬混凝土曲率对应且宽度大于盖板与二衬混凝土间距的条状弧形板，最好该条状弧形板外端边上设有密封橡胶层，用于增加其与二衬混凝土层的密封效果，条状弧形板内端边设有与其连为一体并以中心为对称的两块连板，每块连板上设有一个槽底至条状弧形板的下开口槽，该下开口槽置于导向轮上，导向轮的轮轴两端分别穿过拱架及上辐板固定架竖杆上的通孔并由螺母紧固，每块连板上还设有另一个下开口槽，其槽底与端部设有力传感器的电动推杆上端相连，电动推杆下端设在拱架上，采用伺服控制理论通过电动推杆对接触力进行控制，从而使辐板、拱架和隧道表面形成密闭空间。辐板伸缩机构的下辐板固定架有一根与二衬混凝土曲率对应的弧形杆，该弧形杆两端及两端内设有至少3根横杆，最好在弧形杆和横杆之间设有与横杆垂直的加强杆。两侧辐板固定架的横杆通过连接件与主框架并联，即两侧辐板固定架构成的平面与侧拱架构成的平面平行，两者之间的间隙内设有一块下辐板，同样，该下辐板与主框架及下辐板固定架相邻的面上设自润滑板。所述下辐板有一个与二衬混凝土曲率对应且宽度大于盖板与二衬混凝土间距的条状弧形板，最好每个条状弧形板外端边上均设有密封橡胶层，条状弧形板内端边设与其连为一体的连板，每块连板上设有一个槽底至条状弧形板的侧开口槽，该侧开口槽置于导向轮上，导向轮的轮轴两端分别穿过侧拱架及下辐板固定架上的通孔并由螺母紧固，每个连板还分别与端部设有力传感器的上下两个电动推杆一端相连，该电动推杆另一端设在主框架的侧框上。该下辐板与上辐板搭接，搭接处位于主框架两侧，这样既解决展辐过程中弧长变化的问题，又避免养护液从上面滴漏。又在上下辐板之间填充密封材料。在拱架上设有养护雾自动喷洒机构，其主要包括：储水箱、电加热蒸汽发生器、喷嘴、温度传感器、湿度传感器和管路。其中，储水箱与电加热蒸汽发生器通过管路相连，与电加热蒸汽发生器相连的喷嘴设在盖板顶部，在该盖板顶部还设有温度传感器和湿度传感器，通过这些传感器可以自动检测、开启系统以确保密封空间内有合适的湿度与温度，进而确保养护质量。在主框架下设有冷凝液积结回收机构，其主要包括：积液托盘、积液箱、水泵及过滤器。其中，主框架两侧下端的两下辐板分别通过螺栓各与一个长度≥主框架长度的积液托盘相连，以便跟随下辐板伸缩，并与伸出的辐板、隧道内表面和拱圈面形成相对密封空间。该托盘下面设有贮存积液的积液箱，该积液箱内设水泵的进水管，该设在主框架上的水泵出口通过管路与设在拱架上的储水箱相连，以便实现对养护液的回收或再利用。

本发明与现有技术相比具有如下优点:

本发明由上下辐板、盖板、积液托盘及隧道内表面形成相对密闭的空间，通过蒸汽发生器将蒸汽输送到密闭空间内，保证隧道二衬混凝土养护时需要的温度与湿度，从而较好的解决因养护不到位出现的混凝土强度不足及开裂等问题，避免养护液泄漏，可解决目前隧道二衬养护期间喷淋效果不明显，无法确保合适的温度与湿度的问题，从而提高混凝土的强度和耐久度；而且可回收养护水，避免了水资源浪费和对现场作业环境产生影响。

本发明为全自动机械装置，操作简单，工作时一键启动，养护期间无需过多工人参与，降低劳动强度和人工成本；同时也避免了高空作业风险。

附图说明

图1为本发明使用状态的主视示意简图；

图2为本发明使用状态的侧视示意简图；

图3为图2中a的局部放大视图。

图4为本发明主框架的立体示意简图；

图5为本发明部分上拱架的立体示意简图；

图6为本发明侧拱架的立体示意简图；

图7为本发明下辐板的主视示意简图；

图8为本发明上辐板的主视示意简图；

图9为本发明上辐板固定架的立体示意简图；

图10为本发明下辐板固定架的立体示意简图；

图11为本发明立体示意简图；

图12为本发明辐板伸缩机构与其他部件连接立体示意简图；

图13为本发明辐板固定架及拱架与导向轮连接简图；

图14为本发明上下辐板连接立体示意简图；

图中：1-主框架、2-下辐板固定架、3-下辐板、4-电动推杆、5-上辐板、6-储水箱、7-蒸汽发生器、8-电控箱、9-积液箱、10-积液托盘、11-驱动机构、12-行走轮、13-上拱架、14-连接软管、15-导向轮、16-上辐板固定架、17-喷嘴、18-湿度传感器、19-力传感器、20-温度传感器、21-轨道、22-密封橡胶层、23-密封条、24-自润滑板、25-行程开关、26-水泵及过滤装置、27-盖板、28-二衬混凝土层、29-侧拱架。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细描述：

在图1和图2所示的一种全自动式隧道二衬混凝土养护喷雾台车使用状态的主视示意简图中，主框架是由高强度型钢制成的具有一定长宽高的门字形框架1，并且上框架和两个侧框架之间设有加强筋，如图4所示，其上框架和两个侧框架上间断地设有若干与连接部分等长且朝向二衬混凝土的外侧呈弧形的拱架，该拱架也是由高强度型钢制成的框架，相邻拱架间由螺栓相连且连接间隙填充弹性密封条。设在上框架上的上拱架13由2段如图5所示的拱架组合而成，上拱架下方两侧及侧框架各与1个如图6所示的侧拱架29相连，拱架与主框架之间通过连接件相连，拱架外弧焊有与其相连的薄盖板27，盖板彼此相连组成拱圈。如图11所示。在主框架下端设有台车行走机构，其与隧道灌浆车共用同一轨道21，该轨道上安装有行程开关25。设在主框架每侧框架下的若干行走轮12均与同一个电机及驱动机构11相连，该电机及驱动机构设在台车行走机构的一端并与电控箱8相连。在主框架前后两个端面上各设一组径向辐板伸缩机构，该辐板伸缩机构的上辐板固定架16也是由相同的两个框架组成一个完整的上辐板固定架，单个上辐板固定架如图9所示，其下部设有三根竖杆，上辐板固定架上部是由垂直相连的一根横杆和一根竖杆以及将这两根杆另一端相连的弧形杆组成，并且弧形杆曲率与二衬混凝土层28曲率对应，在弧形杆和横杆之间设有与竖杆平行的加强杆。两上辐板固定架下部的竖杆通过连接件与拱架并联，即两上辐板固定架构成的平面与拱架构成的平面平行，两者之间的间隙内设有一块上辐板5，该上辐板与拱架及上辐板固定架相邻的面上设自润滑板24，如图3所示。在上辐板固定架及拱架的上端与上辐板之间设有密封条23。所述上辐板5，如图8所示，其有一个与二衬混凝土曲率对应且宽度大于盖板与二衬混凝土间距的条状弧形板，该条状弧形板外端边上设有密封橡胶层22，条状弧形板内端边设有与其连为一体并以中心为对称的两块连板，每块连板上设有一个槽底至条状弧形板的下开口槽，该下开口槽置于导向轮15上，导向轮的轮轴两端分别穿过拱架及上辐板固定架竖杆上的通孔并由螺母紧固，如图13所示，每块连板上还设有另一个下开口槽，其槽底与端部设有力传感器19的电动推杆4上端相连，电动推杆下端设在拱架上，如图12所示。辐板伸缩机构的下辐板固定架2如图10所示，其有一根与二衬混凝土曲率对应的弧形杆，该弧形杆两端及两端内设有4根横杆，在弧形杆和横杆之间设有与横杆垂直的加强杆。两侧辐板固定架的横杆通过连接件与侧拱架连接，两侧辐板固定架构成的平面与侧拱架构成的平面平行，两者之间的间隙内设有一块下辐板3，同样，该下辐板与侧拱架及下辐板固定架相邻的面上设自润滑板。所述下辐板3，如图7所示，其有一个与二衬混凝土曲率对应且宽度大于盖板与二衬混凝土间距的条状弧形板，每个条状弧形板外端边上均设有密封橡胶层，条状弧形板内端边设与其连为一体的连板，每块连板上设有一个槽底至条状弧形板的侧开口槽，该侧开口槽置于导向轮15上，导向轮的轮轴两端分别穿过侧拱架及下辐板固定架上的通孔并由螺母紧固，每个连板还分别与端部设有力传感器的上下两个电动推杆一端相连，该电动推杆另一端设在主框架的侧框上。该下辐板与上辐板搭接，如图14所示，搭接处位于主框架两侧。又在上下辐板之间填充密封材料。在拱架上设有养护雾自动喷洒机构，其储水箱6与电加热蒸汽发生器7通过管路相连，电加热蒸汽发生器通过连接软管14与设在不锈钢盖板顶部的喷嘴17相连，在该盖板顶部还设有温度传感器20和湿度传感器18。在主框架下设有冷凝液积结回收机构，即主框架两侧下端的两下辐板分别通过螺栓各与一个长度≥主框架长度的积液托盘10相连，积液托盘下面设有与主框架相连的结构钢，因此能进一步承受下辐板的横向重量。在积液托盘下面还设有积液箱9，该积液箱内设水泵的进水管，设在主框架上的水泵及过滤器26出口通过管路与设在拱架上的储水箱相连。

本发明的工作过程大致如下：

(1)将全自动隧道混凝土养护车的各个模块运送到隧道施工现场，在现场进行组装、调试；

(2)调试完成后，工人启动养护车行走按钮，养护车在轨道上行走到预定位置；

(3)启动辐板伸出按钮，上下辐板与两侧积液托盘伸出，与隧道内表面接触，从而形成密闭空间；为使密封橡胶与隧道洞体形成对养护雾的可靠密封，采用伺服控制理论通过直线动作器对接触力进行控制，以免驱动力过大损坏辐板及框架，或者辐板行程不到位导致产生间隙；

(4)启动蒸汽发生器，对隧道混凝土进行养护；并通过温度传感器和湿度传感器对其密封空间的温度、湿度进行监测、反馈，同时蒸汽发生器根据所设定的养护温度与湿度自行调节，准确地控制密封空间的温度与湿度。封闭空间养护雾凝结水状物后，通过车拱流入台车底两侧积液托盘，台车底部设置积液箱实现对养护液的回收，再通过水泵及过滤装置将养护液再次输送到储水箱中，避免养护液的浪费和污染环境；

(5)养护完成后，启动辐板缩回按钮，使辐板缩回，然后进入下一段进行工作。