技术领域本发明涉及一种用于隧道及地下工程中初支与衬砌雷达检测的检测装置与方法。
背景技术：
在隧道施工过程中，需要对衬砌进行检测，但由于现阶段施工工艺不规范，监管不力，产生了很多混凝土厚度不足、围岩不密实、出现空洞渗漏水等质量问题，通常用雷达对隧道衬砌来获得数据，对获得数据进行分析，以得到隧道衬砌质量。目前，对二衬仰拱及边墙的检测相对容易，但对拱顶及拱腰的检测相对就非常困难。由于拱顶及拱腰距离地面较高，需要现场进行焊接架子，用装载机进行作业，工作人员在高空进行作业比较危险，而且在检测的过程中，装载机需要不断调整高度来配合检测。经常由于架子或装载机上升的高度不够，雷达天线脱离检测面，不能与检测面保持接触或保持很近距离的检测，从而导致检测数据产生较大误差。并且，为使高空作业的人与装载机能进行有效的配合，在装载机前进的过程中通常需要有一人进行指挥，对衬砌的检测具有高空作业危险性、费时费力、工作量大，对采集的数据产生一定的影响，检测效率低。现有设备或方法难以实现检测隧道衬砌质量的自动化与高效化，有必要开发一种更高效更优性能的隧道衬砌雷达检测机械装置。因此，需要设计一种用于隧道及地下工程中初支与衬砌雷达检测的新型机械装置以解决以上问题。
技术实现要素：
本发明为克服上述技术的不足，提供一种结构简单、操作简便、价格低廉的隧道及地下工程中初支与衬砌雷达检测的检测装置以及操作方法。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种用于隧道及地下工程中初支与衬砌雷达检测的新型机械装置，包括一个平台，所述的平台底部设有驱动装置I，驱动平台自行移动；在平台的顶部安装有机械手臂，所述的机械手臂在驱动装置II的驱动下能沿着隧道横切面来回摆动，且机械手臂的末端通过弹性装置与上部雷达天线卡槽相连；所述的平台底部通过伸缩臂与下部雷达天线卡槽相连。进一步的，所述的驱动装置I包括两对驱动轮，所述的平台通过连接装置与两对驱动轮相连，两对驱动轮通过电动机驱动；平台负责承载整个上部机械，保证机械稳定。电动机为整个机械装置提供自行驱动力，以实现自动行走。进一步的，所述的机械臂包括依次相连的臂I、臂II和臂III,且臂I和臂II、臂II和臂III之间各自通过连接销轴II、连接销轴III连接，且臂通过一个连接销轴I安装在平台上。进一步的，所述的驱动装置II包括两台电机，其中一台电机驱动连接销轴I旋转，进而实现臂I的摆动；另一台电机通过皮带传动装置调整臂III的旋转角度。进一步的，在臂III的末端连接一个伸缩杆，伸缩杆的动力输出端驱动一个支撑板，在所述的支撑板上安装有上部雷达天线卡槽；所述的支撑板与上部雷达天线卡槽之间通过弹性装置相连；所述的支撑板与臂III的首端之间也通过弹性装置相连；伸缩杆连同自适应弹性装置调整雷达天线与二衬表面的贴合程度。所述的两台电机、伸缩杆均与控制装置相连。进一步的，所述的平台上还设有一个显示器，所述的显示器与安装在上部雷达天线卡槽、下部雷达天线卡槽内的雷达天线相连，用于显示实时雷达波，便于操作人员实时操作与控制。进一步的，所述的平台上预留孔用于雷达天线传输线穿越，方便连接雷达天线与显示器。进一步的，所述的机械手臂位于平台之上，其长度在电动机操纵下可以根据隧道半径进行调整，适应隧道断面，便于根据要测量的测线进行定点测量。进一步的，所述的上部雷达天线卡槽通过两级弹簧与机械手臂相连，通过两级弹簧雷达表面可以与衬砌表面自适应贴合达到紧密接触，根据受力情况自动调节，提高测量精度。进一步的，所述的下部雷达天线卡槽通过四个伸缩臂与平台相连，通过调节伸缩臂长度可以使卡槽与仰拱紧密贴合，满足测量要求。应用上述装置实现隧道及地下工程中初支与衬砌的雷达检测，包括以下步骤：1)测量仰拱时，将本机械装置移至相应位置，将雷达天线置于下部卡槽内并固定；2)调节伸缩臂长度，使雷达底面与仰拱表面贴合，传输线穿过平台预留孔将显示器与雷达天线相连，利用电动机提供驱动力使整个装置自行走；3)测量隧道边墙、拱腰、拱肩、拱顶时，将本机械装置移至隧道中线位置，将雷达天线置于上部卡槽内并固定；4)根据隧道断面半径，利用电动机调节机械手臂长度，使雷达底面与隧道衬砌表面自适应贴合，传输线直接将雷达天线与显示器相连，利用电动机提供驱动力使整个装置自行走；5)根据所需测线，重复1～4操作过程。本发明研究了一种用于隧道及地下工程中初支与衬砌雷达检测的新型机械装置与操作方法，解决了以往实践中雷达检测装置不够灵活的缺点，无法便捷地在隧道及地下工程中进行初支与衬砌雷达检测的技术难题。与现有技术相比，本发明装置具有以下优点：1)自行平台系统具有机械稳定、高强度、可自动行走的特点，牢固可靠，自动化程度高，大大提高施工人员的效率。2)平台上安放的显示器，便于操作人员实时操作、实时监测，平台上预留空方便了雷达天线传输线、雷达天线与显示器的连接，使用方便，高效便捷。3)位于平台之上的机械手臂，操作时根据隧道半径进行调整，对具体隧道断面适应性强，可根据要测量的测线进行定点测量；4)雷达天线安置系统中的上下部卡槽与衬砌表面或仰拱贴合紧密，自适应程度高，测量精度高，更好地满足测量要求；附图说明图1是本发明结构正视图；图2为本发明结构左侧视图；图3为本发明结构右侧视图；图4为机械手臂系统示意图；图5天线卡槽的结构图；其中，1.自行平台；2-1自适应短弹簧；2-2自适应长弹簧；3.传动皮带；4-1臂I，4-2臂II，4-3臂III；5.显示器台；6-1电机，6-2电机；7.上部雷达天线卡槽；8.下部雷达天线卡槽；9.伸缩臂；10.天线传输线预留孔；11.伸缩杆。具体实施方式下面结合附图，进一步详细说明本专利的具体实施方式。如图1-4所示，本发明研究了一种用于隧道及地下工程中初支与衬砌雷达检测的新型机械装置与操作方法，解决了以往实践中雷达检测装置不够灵活的缺点，无法便捷地在隧道及地下工程中进行初支与衬砌雷达检测的技术难题，具体的结构如下：用于隧道及地下工程中初支与衬砌雷达检测的新型机械装置，包括自行平台1，机械手臂系统(臂I4-1、臂II4-2、臂III4-3)，雷达天线安置系统。自行平台1下方有两对驱动轮，每侧驱动轮上方设计有高强度钢板，自行平台1表面安装电机6-1、电机6-2、显示器台5、雷达天线传输线预留孔10。在电机II6-2、电机I6-1的操纵下，臂I4-1、臂III4-3驱动上部雷达天线卡槽沿着隧道横切面转动，根据要测量的测线进行定点测量；位于平台之上的机械手臂，操作时根据隧道半径进行调整，对具体隧道断面适应性强，可根据要测量的测线进行定点测量；雷达天线安置系统分为上部雷达天线卡槽7和下部雷达天线卡槽8，上部卡槽通过两级弹簧2与机械手臂相连，通过两级弹簧2雷达表面可以与衬砌表面自适应贴合达到紧密接触，下部卡槽通过四个伸缩臂9与自行平台1相连，通过调节伸缩臂9长度可以使下部雷达天线卡槽8与仰拱贴合紧密。显示器台5用于安放显示器，便于操作人员实时操作；台上安放的显示器，便于操作人员实时操作、实时监测，平台上预留空方便了雷达天线传输线、雷达天线与显示器的连接，使用方便，高效便捷。平台上预留空10用于雷达天线传输线穿越连接雷达天线与显示器；机械手臂位于平台1之上，手臂长度可以根据隧道半径进行调整，适应隧道断面；具体的，机械臂包括依次相连的臂I4-1、臂II4-2和臂III4-3,且臂I4-1和臂II4-2、臂II4-2和臂III4-3之间各自通过连接销轴II、连接销轴III连接，且臂通过一个连接销轴I安装在平台上。一台电机6-1驱动连接销轴I旋转，进而实现臂I的摆动；另一台电机6-2通过皮带传动装置调整臂III的旋转角度。进一步的，在臂III的末端连接一个伸缩杆11，伸缩杆11的动力输出端驱动一个支撑板，在所述的支撑板上安装有上部雷达天线卡槽；所述的支撑板与上部雷达天线卡槽之间通过自适应短弹簧2-1相连；所述的支撑板与臂III4-3的首端之间也通过自适应长弹簧2-2相连；伸缩杆11连同自适应弹性装置调整雷达天线与二衬表面的贴合程度。两台电机均与控制装置相连。应用上述装置实现隧道及地下工程中初支与衬砌的雷达检测，包括以下步骤：1)测量仰拱时，将本机械装置移至相应位置，将雷达天线置于下部卡槽内并固定；2)调节伸缩臂长度，使雷达底面与仰拱表面贴合，传输线穿过平台预留孔将显示器与雷达天线相连，利用电动机提供驱动力使整个装置自行走；3)测量隧道边墙、拱腰、拱肩、拱顶时，将本机械装置移至隧道中线位置，将雷达天线置于上部卡槽内并固定；4)根据隧道断面半径，利用电动机调节机械手臂长度，使雷达底面与隧道衬砌表面自适应贴合，传输线直接将雷达天线与显示器相连，利用电动机提供驱动力使整个装置自行走；5)根据所需测线，重复1～4操作过程。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。