一种喷射混凝土自动化施工装置及其施工方法与流程

本发明涉及一种喷射混凝土作业方法，更具体的说涉及一种喷射混凝土自动化施工装置及其施工方法，属于喷射混凝土技术领域。

背景技术：

在基坑边坡支护、地下工程支护设计中，喷射混凝土是普遍的一种支护类型；在喷射混凝土施工过程中，喷射混凝土施工质量的好坏，直接影响着支护结构的防护效果。

目前，喷射混凝土施工通常采用人工控制：通过人工操作混凝土湿喷机械手或者混凝土喷浆手控制喷浆头，按照规定的施工工艺参数，在做好厚度标记的坡面或者待支护面上施工。但是，该种人工控制喷射混凝土受人工操作水平、现场作业环境、以及施工误差的影响，普遍存在喷射混凝土机械手操作难度大、回弹量大、平整度差、以及密实度不可控等方面问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有的喷射混凝土受人为因素影响比较大、操作难度大、回弹量大、平整度差、以及密实度不可控等问题，提供一种喷射混凝土自动化施工装置及其施工方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种喷射混凝土自动化施工装置，包括混凝土湿喷机械手，所述的混凝土湿喷机械手上设置有车载电脑、车载全站仪和辅助监测仪，所述的车载电脑分别与车载全站仪和辅助监测仪相连接，且车载电脑与混凝土湿喷机械手的控制系统相连接。

所述的车载全站仪设置在混凝土湿喷机械手驾驶楼顶部。

所述辅助监测仪设置在混凝土湿喷机械手的机械臂上的喷嘴后端，且辅助监测仪与喷嘴喷浆作业方向平行。

一种喷射混凝土自动化施工方法，包括下面的步骤：

步骤一，首先按照设计坡度、偏距或者设计断面开挖支护面，清除表面虚渣、松动土体或岩体，并按设计要求打设锚杆、挂设网片；

步骤二，平整场地，防止混凝土湿喷机械手作业过程中地面沉降、变形，影响设备安全及定位精度；

步骤三，混凝土湿喷机械手到达作业点定位，车载全站仪后视作业点后方定位标靶和前方作业面的作业面数据，并将数据传输至车载电脑，车载电脑计算出湿喷机械手湿喷机械手和喷嘴在作业点前的位置；

步骤四，现场操作人员向喷射混凝土设备车载电脑导入经试验确定的施工参数以及喷射混凝土设计厚度、平整度、设计支护断面参数；

步骤五，车载电脑发出指令给混凝土湿喷机械手的控制系统，控制混凝土湿喷机械手的机械臂和喷嘴按照步骤四中技术人员导入车载电脑的施工及设计参数进行喷浆作业，此过程中车载全站仪和辅助监测仪实时监测喷射混凝土厚度、平整度并传输数据给出车载电脑，车载电脑使混凝土湿喷机械手的机械臂和喷嘴依据设计支护参数、施工工艺指令施工，直至完成喷射混凝土施工。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明在喷射混凝土作业时，利用车载全站仪和辅助监测仪监测喷射混凝土厚度、平整度，并将监测数据实时导入车载电脑，由车载电脑发出指令给机械臂按照经试验的喷射混凝土施工参数和设计喷射混凝土参数进行喷浆作业。从而减小了因人工操作水平的影响，避免了因人为原因造成的喷射厚度不均匀、工艺控制不严、塌落度大等问题，从而提高了施工质量，节约了混凝土；且不用操作人员在作业面实时盯控，减少施工粉尘、围岩掉块对操作人员的安全风险。

附图说明

图1是本发明中施工装置结构示意图。

图2是本发明中施工方法作业流程图。

图中，混凝土湿喷机械手1，车载电脑2，车载全站仪3，机械臂4，喷嘴5，辅助监测仪6，围岩7，初喷砼8，初期支护9。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1，一种喷射混凝土自动化施工装置，包括混凝土湿喷机械手1，所述混凝土湿喷机械手1上的机械臂4端头设置有喷嘴5。混凝土湿喷机械手1上设置有车载电脑2、车载全站仪3和辅助监测仪6，所述的车载电脑2分别与车载全站仪3和辅助监测仪6相连接，通常车载电脑2分别与车载全站仪3和辅助监测仪6通过无线方式通讯连接；且车载电脑2与混凝土湿喷机械手1的控制系统相连接。

参见图1，所述的车载全站仪3设置在混凝土湿喷机械手1驾驶楼顶部。车载全站仪3与后方定位标靶保持通视，用于后视测量导线点、待支护面，并将测量的数据传输至车载电脑2，用以确定喷嘴5在待支护面前方的位置，以及待支护面积、厚度、平整度等；此处的后视是测量专用术语，是指测量人员或作员人员操作车载全站仪3确定当前车载全站仪3坐标的测量的动作。同时，车载全站仪3在施工过程中与辅助监测仪6一起作用，为车载电脑2喷射作业过程提供动态参数。

参见图1，所述辅助监测仪6设置在混凝土湿喷机械手1的机械臂4上的喷嘴5后端，且辅助监测仪6与喷嘴5喷浆作业方向平行；且辅助监测仪6自带自动清洗和防护功能，防止作业时回弹砂石冲击、污染，影响监测精度。

参见图1，车载电脑2连接车载全站仪3和辅助监测仪6，在混凝土湿喷机械手1定位后，根据输入车载电脑2的设计参数、施工工艺等，发出指令控制机械臂4和喷嘴5达到要求位置及工艺要求的喷射角度、喷嘴至围岩的距离；同时喷浆作业过程中根据工艺要求，车载电脑2发出指令给混凝土湿喷机械手1使其按照工艺要求的喷射压力、顺序、层数、进行作业。

参见图2，一种喷射混凝土自动化施工方法，包括下面的步骤：

步骤一，首先按照设计坡度、偏距或者设计断面开挖支护面，清除表面虚渣、松动土体或岩体，并按设计要求打设锚杆、挂设网片。

步骤二，平整场地，防止混凝土湿喷机械手1作业过程中地面沉降、变形，影响设备安全及定位精度。

步骤三，混凝土湿喷机械手1到达作业点定位，车载全站仪3后视作业点后方定位标靶（两个以上绝对坐标点）和前方作业面的作业面数据，该作业面数据包括作业面的平面位置、尺寸、标高等参数；并将数据传输至车载电脑2，车载电脑2计算出湿喷机械手湿喷机械手1和喷嘴5在作业点前的位置。

步骤四，现场操作人员提前向喷射混凝土设备车载电脑2导入经试验确定的施工参数以及喷射混凝土设计厚度、平整度、设计支护断面参数。此处的施工参数包括风压、速凝剂参量、喷射角度、喷射距离，喷嘴5行走路径等。

步骤五，车载电脑2发出指令给混凝土湿喷机械手1的控制系统，控制混凝土湿喷机械手1的机械臂4和喷嘴5按照步骤四中技术人员导入车载电脑的施工及设计参数进行喷浆作业；此过程中车载全站仪3和辅助监测仪6实时监测喷射混凝土厚度、平整度并传输数据给出车载电脑2，车载电脑2使混凝土湿喷机械手1的机械臂4和喷嘴5依据设计支护参数、施工工艺指令施工，直至完成喷射混凝土施工。

参见图1至图2，本发明在喷射混凝土作业时，利用混凝土湿喷机械手1的车载全站仪3和辅助监测仪6监测喷射混凝土厚度、平整度，并将监测数据实时导入车载电脑2，由车载电脑2发出指令给机械臂4按照经试验的喷射混凝土施工参数和设计喷射混凝土参数进行喷浆作业。从而减小了因人工操作水平的影响，避免了因人为原因造成的喷射厚度不均匀、工艺控制不严，塌落度大等问题，从而节约提高施工质量，节约混凝土；且不用操作人员在作业面实时盯控，减少施工粉尘、围岩掉块对操作人员的安全风险。

同时需注意，在混凝土射喷作业前，应确保使用的湿喷混凝土、速凝剂，经试验，满足湿喷工艺对塌落度、和易性、粗骨料粒径，以及速凝性能方面的要求；喷射混凝土作业过程中，应保障湿喷混凝土的连续、稳定供应。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。