一种隧道衬砌拱顶防脱空装置的制作方法

本实用新型涉及隧道施工工程的技术领域，尤其是涉及一种隧道衬砌拱顶防脱空装置。

背景技术：

目前，隧道工程在建设前会先建造支护，支护指工程开挖后用以稳定建筑架构及保障施工安全而采取的支持、加强或被覆围岩的构件。支护建造在隧道的拱顶，一般采用混凝土浇筑而成，以避免隧道坍塌。之后为提高隧道拱顶的结构强度，会在支护基础上浇筑二衬混凝土。二衬混凝土在浇筑过程中常常受到人为因素、技术因素、混凝土干缩、徐变等因素的影响，在衬砌拱顶与支护之间形成空隙。这种空隙会改变衬砌的受力结构，减弱其支护强度，造成衬砌浇筑质量问题。

衬砌浇筑质量通病严重威胁隧道结构和运营安全。因衬背脱空造成的衬砌裂缝、掉块甚至拱部坍塌现象屡见不鲜。虽然现有的地质雷达扫描可以精准探测衬砌背后的空洞，但探测只能在混凝土脱模并达到一定龄期后开展，属于缺陷被动检测。当发现空洞后施工人员只能再进行开孔回填注浆，回填注浆不仅处置工艺复杂、可能破坏防水层，且填充空腔只能防止积水，难以实现增强拱顶结构强度的效果。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：施工人员难以在混凝土浇筑时了解注浆的实际情况，难以获知衬砌中的空洞情况，从而增加了后期回填空洞的工作量，降低了工作效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种隧道衬砌拱顶防脱空装置，能检测并提示二衬混凝土浇筑过程中产生的空洞情况，从而避免空洞的产生，减少后期回填空洞的工作量，从而提高工作效率。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种隧道衬砌拱顶防脱空装置，包括设置于支护内壁上的阳极片、与阳极片电连接的触片、平行设置于阳极片一侧的载片、沿载片长度方向设置于载片上的阴极线、与阴极线电连接的指示灯、与指示灯阳极电连接的电源、设置于触片与阴极线之间的弹性粒以及设置于载片上的用于隔开混凝土的防水层，所述载片远离支护的一侧设置有用于支撑混凝土的衬砌模板，所述衬砌模板上开设有供混凝土注入的泵送口，所述阳极片与电源的阴极电连接,所述触片朝向二衬混凝土浇筑侧且其受压时转动并与阴极线电连接。

通过采用上述技术方案，当衬砌模板安装完毕后，支护与衬砌模板之间形成供二衬混凝土浇筑的空腔，当二衬混凝土注满空腔并凝固时形成衬砌拱顶；当二衬混凝土未凝固前具有流动性，二衬混凝土上升至于防水层接触，并通过防水层对触片施加压力以使触片克服弹性粒的弹力与阴极线搭接，以此实现阳极片与阴极线的电连接，从而对指示灯进行供电使指示灯亮起，提醒施工人员二衬混凝土已接触拱顶内壁，从而避免空洞的产生，减少后期回填空洞的工作量，从而提高工作效率；弹性粒用于避免触片与阴极线误触而产生误操作。

本实用新型进一步设置为：所述阴极线、指示灯与触片均有多个且一一对应,多个所述触片沿阳极片长度方向间隔分布,相邻所述阴极线之间设置有绝缘层,所述绝缘层靠触片的一侧设置有与单个阴极线电连接的导电片，所述触片受压转动时与导电片抵触并相互电连接。

通过采用上述技术方案，阴极线、指示灯与触片的数量增多，以此扩大检测区域的范围，从而避免产生局部的空洞，提高二衬混凝土浇筑的覆盖率，提高衬砌的结构强度；通过绝缘层减少阴极线之间的误触，从而减少误判，减少空洞；且导电片增大了触片与阴极线的接触面积，避免触片受力不均而无法导通指示灯的供电回路，从而导致误判，影响二衬混凝土的浇筑。

本实用新型进一步设置为：多个所述阴极线分布于载片的两侧，所述阴极线绕过载片与导电片电连接。

通过采用上述技术方案，多个阴极线分布于载片的两侧，当检测区域较大或检测点密度较大时，阴极线数量较多，通过将阴极线排布于载片的两侧以减少载片的占用宽度，减少载片的用料，提高载片利用率；同时提高载片的结构强度，避免出现阴极线或载片撕裂的情况。

本实用新型进一步设置为：所述支护表面沿阳极片长度方向固定有多个固定环，所述支护上设置有穿过多个固定环的固定丝，所述固定丝的一端与支护固定，另一端上设置有拉环，且拉环的直径大于固定环，所述支撑板上设置有供固定丝穿过的滑套。

通过采用上述技术方案，固定环与支护固定，且固定丝穿过固定环以与支护内壁相对固定，且通过滑套连接支撑板与固定丝以间接连接支护；当二衬混凝土浇筑完成时，切断固定丝一端，拉拽拉环以使固定丝抽离固定环，此时阳极片等脱离与固定环的连接，方便施工人员抽出阳极片等进行二次利用，提高资源利用率。

本实用新型进一步设置为：所述固定环上设置有连接钉，所述连接钉穿入支护内与支护插接固定。

通过采用上述技术方案，固定环上设置连接钉，通过连接钉提高固定环与支护的连接强度，避免固定环脱落而导致阳极片等得不到支撑，从而影响空洞的检测。

本实用新型进一步设置为：所述阳极片与载片之间设置有支撑板，所述阳极片与载片均固定于支撑板上，且所述阳极片与载片外共同包覆有保护膜，所述保护膜靠触片的一侧具有弹性。

通过采用上述技术方案，通过支撑板锁定阳极片与载片之间的距离与角度，以此避免阳极片与导电片或阴极线接触而误判，同时保护膜用于避免阳极片等在抽离防水层与支护之间时发生刮伤现象而损坏，从而保护阳极片等。

本实用新型进一步设置为：所述滑套与支撑板间隔分布，当所述滑套朝向远离拉环一侧移动时固定环边沿嵌入滑套与阳极片之间且滑套穿入固定环内，所述滑套靠拉环一侧设置有用于避免固定环边沿嵌入滑套与阳极片之间的挡块。

通过采用上述技术方案，当施工人员在将固定丝穿过固定环与滑套时，只需将滑套穿入固定环内，以此减少穿孔的次数，降低工作难度，从而提高穿线效率；挡块用于避免拉环拉动以收回固定丝时滑套穿入固定环内而影响阳极片等的回收。

本实用新型进一步设置为：所述电源采用移动式电源，多个所述阴极线上均设置有插针，每个所述指示灯的一侧设置有与指示灯阴极电连接的端子，每个所述插针上设置有用于指示其连接的导电片所在位置的标签。

通过采用上述技术方案，移动式电源方便在接线困难的隧道中进行使用，降低工作量；同时插针上连接标签，通过标签方便施工人员了解空洞的分布情况，从而有针对性的处理，提高工作效率。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.二衬混凝土通过防水层对触片施加压力以使触片克服弹性粒的弹力与阴极线搭接，以此实现阳极片与阴极线的电连接，从而对指示灯进行供电使指示灯亮起，提醒施工人员二衬混凝土已接触拱顶内壁，从而避免空洞的产生，减少后期回填空洞的工作量，从而提高工作效率；

2.通过导电片增大了触片与阴极线的接触面积，避免触片受力不均而无法导通指示灯的供电回路，从而导致误判，影响二衬混凝土的浇筑；

3.当二衬混凝土浇筑完成时，切断固定丝一端，拉拽拉环以使固定丝抽离固定环，此时阳极片等脱离与固定环的连接，方便施工人员抽出阳极片等进行二次利用，提高资源利用率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的部分结构示意图，主要展示触片；

图3是本实用新型的部分结构示意图，主要展示保护膜；

图4是本实用新型的部分结构示意图，主要展示指示灯。

附图标记：1、支护；11、固定环；111、连接钉；12、固定丝；121、拉环；13、土工布；2、支撑板；21、阳极片；211、滑套；212、挡块；22、触片；221、弹性粒；23、载片；24、阴极线；241、插针；242、导电片；25、绝缘层；26、指示灯；27、电源；271、端子；28、保护膜；3、衬砌模板；31、泵送口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1、图2，为本实用新型公开的一种隧道衬砌拱顶防脱空装置，包括设置于支护1内壁上的阳极片21、与阳极片21电连接的触片22、平行设置于阳极片21一侧的载片23、沿载片23长度方向设置于载片23上的阴极线24、设置于触片22与阴极线24之间的弹性粒221以及设置于载片23上的用于隔开混凝土的防水层。

参照图2、图3，支护1呈拱形，其内壁上包覆有土工布13，土工布13采用柔性布料，用以避免混凝土碎屑掉落，从而方便阳极片21等的安装。土工布13上穿设有连接钉111，连接钉111与支护1插接配合，连接钉111采用铆钉，施工人员通过铆钉机将连接钉111穿过土工布13打入支护1内，以此固定土工布13。

载片23远离支护1的一侧设置有用于支撑混凝土的衬砌模板3，衬砌模板3采用木质，呈拱形且与支护1间隔分布，当衬砌模板3安装完毕后，支护1与衬砌模板3之间形成供二衬混凝土浇筑的空腔。衬砌模板3上开设有供混凝土注入的泵送口31，混凝土通过泵送口31进入空腔，当二衬混凝土注满空腔并凝固时形成衬砌拱顶。

阳极片21采用铜片，呈长条状，位于隧道拱顶且沿隧道长度方向分布，具有金属塑性，以此贴合土工布13表面。阳极片21与载片23之间设置有支撑板2，支撑板2呈长条状，其宽度方向的截面呈工字形，其与阳极片21、载片23相互平行，支撑板2采用具有良好的绝缘性能的塑料，以此避免阳极片21与阴极线24误触。支撑板2的两侧开设有供载片23与阳极片21插接配合的条形槽，并通过强力胶使阳极片21与载片23粘接固定于支撑板2上。

触片22与阳极片21一体设置，触片22呈弧形且其凹弧面与支撑板2相对，触片22朝向二衬混凝土浇筑侧且其受压时转动并与阴极线24电连接。弹性粒221采用硅胶颗粒，通过强力胶粘接固定于支撑板2上，弹性粒221用于避免触片22与阴极线24误触而产生误操作。阴极线24采用铜丝，有多个且多个阴极线24相互平行，沿载片23长度方向嵌设于载片23上，载片23采用橡胶材质，橡胶具有良好的绝缘性能，以避免相邻阴极线24误触。

阴极线24上包覆有一层绝缘层25，以此隔绝相邻阴极线24，同时隔绝阴极线24与外界，绝缘层25采用环氧树脂，以此减少阴极线24的生锈，延长阴极线24的使用寿命。多个阴极线24的长度依次递增，每个阴极线24上对应一体设置有导电片242，多个导电片242沿载片23长度方向均匀间隔分布，导电片242呈薄片状且与阴极线24下方的绝缘层25粘接固定。触片22与导电片242相对且在弹性粒221的弹力作用下与导电片242间隔分布。导电片242增大了触片22与阴极线24的接触面积，避免触片22受力不均而影响阳极片21与阴极线24的导通，从而避免误判而影响二衬混凝土的浇筑。

多个阴极线24分布于载片23的两侧，阴极线24绕过载片23与导电片242电连接。当检测区域较大或检测点密度较大时，阴极线24数量较多，通过将阴极线24排布于载片23的两侧以减少载片23的占用宽度，减少载片23的用料，提高载片23利用率；同时提高载片23的结构强度，避免出现阴极线24或载片23撕裂的情况。

参照图2、图4，阴极线24上电连接有指示灯26，指示灯26采用发光二极管，其阳极电连接有电源27且与电源27阳极电连接，其阴极与阴极线24电连接，指示灯26排列分布于电源27上，且通过编号进行标识，指示灯26有多个且与阴极线24一一对应，以此扩大检测区域的范围，从而避免产生局部的空洞，提高二衬混凝土浇筑的覆盖率，提高衬砌的结构强度。

电源27采用移动式电源27，以此方便在接线困难的隧道中进行使用，降低工作量。电源27的阴极与阳极片21通过导线电连接，且电源27上分布有多个与指示灯26一一对应的端子271，端子271与阴极线24一一对应，阴极线24的一端上设置有插针241，插针241采用铁针，插针241与阴极线24一一对应且相互电连接，且当插针241插入端子271时阴极线24与指示灯26阴极电连接。每个插针241上贴有用于指示其连接的导电片242所在位置的标签，通过标签方便施工人员了解空洞的分布情况，从而有针对性的处理，提高工作效率。

防水层采用pvc膜，位于二衬混凝土与支撑板2之间，pvc膜具有良好的柔性与绝缘性，且具有良好的密封性能，以此避免含有水的二衬混凝土影响触片22与导电片242之间的导通，避免两者在具有导电性的水作用下误触而影响施工人员的判断。且阳极片21与载片23外共同包覆有保护膜28，保护膜28采用油纸，油纸具有防水光滑的特性，且具有弹性，以此避免阳极片21等在抽离隧道拱顶时发生刮伤现象而损坏，从而保护阳极片21等。

参照图2、图3，连接钉111顶端焊接固定有固定环11，固定环11成圆环状，连接钉111沿隧道长度方向呈直线形排列。支护1上设置有穿过多个固定环11的固定丝12，固定丝12采用细钢丝，固定丝12的一端与支护1通过螺钉固定，另一端上一体设置有拉环121。阳极片21上设置有供固定丝12穿过的滑套211，滑套211呈圆管状，穿出保护膜28外，且其外壁通过强力胶与支撑板2粘接固定，滑套211有多个且沿支撑板2长度方向均匀间隔分布。固定丝12穿过固定环11以与支护1内壁相对固定，且通过滑套211连接阳极片21等与固定丝12以间接连接支护1，以此支撑支撑板2、阳极片21等，拉环121的直径大于固定环11，以此避免拉环121穿过固定环11而使固定丝12下垂，而使阳极片21与支护1之间产生较大的间隙，从而影响空洞的检测。

滑套211与支撑板2间隔分布，当滑套211朝向远离拉环121一侧移动时固定环11边沿嵌入滑套211与阳极片21之间且滑套211穿入固定环11内。当施工人员在将固定丝12穿过固定环11与滑套211时，只需将滑套211穿入固定环11内，以此减少穿孔的次数，降低工作难度，从而提高穿线效率。滑套211靠拉环121一侧设置有用于避免固定环11边沿嵌入滑套211与阳极片21之间的挡块212，挡块212采用塑料且其两侧分别与滑套211、阳极片21粘接固定，挡块212用于避免拉环121拉动以收回固定丝12时滑套211穿入固定环11内而影响阳极片21等的回收。

本实施例的实施原理为：二衬混凝土未凝固前具有流动性，二衬混凝土上升至于防水层接触并通过防水层对触片22施加压力以使触片22克服弹性粒221的弹力与阴极线24搭接，以此实现阳极片21与阴极线24的电连接。此时自电源27阴极至阳极片21、阳极片21至触片22、触片22至导电片242、导电片242至阴极线24、阴极线24至指示灯26、指示灯26至电源27阳极的通路导通，从而对指示灯26进行供电使指示灯26亮起，提醒施工人员二衬混凝土已接触拱顶内壁，从而避免空洞的产生，减少后期回填空洞的工作量，从而提高工作效率。

当二衬混凝土浇筑完成时，施工人员只需切断固定丝12一端，拉拽拉环121以使固定丝12抽离固定环11，此时阳极片21等脱离与固定环11的连接，方便施工人员抽出阳极片21等进行二次利用，提高资源利用率。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。