一种隧道二衬质量雷达检测多功能辅助装置及其使用方法与流程

本发明涉及隧道二次衬砌质量检测相关技术领域，具体的说，是涉及一种隧道二衬质量雷达检测多功能辅助装置及其使用方法。

背景技术：

随着西部大开发的开展和“一带一路”重大战略的实施，我国的隧道建设进入了空前的繁荣发展阶段。隧道二次衬砌在隧道中起到美观，支撑围岩，支护结构的应力储备等作用，二衬施工质量是影响隧道整体施工质量和美观的关键因素之一。在二衬施工过程中，由施工技术等多方面的原因，二次衬砌经常存在空洞及初衬与二衬脱空等情况，对隧道支护体系及后期运营带来一定的影响。因此，在二衬施工后需要及时检测隧道二衬的施工质量，对隧道二衬中出现的病害进行处理，保障隧道的安全运营。

目前，工程上主要采用地质雷达对隧道二衬质量进行检测。其基本原理为：将雷达天线与二衬壁面进行紧贴，雷达天线发射并接收电磁波信号，传送给主机，通过分析电磁波信号来分析隧道的二衬是否存在缺陷。在检测隧道二衬质量时，由于拱顶及拱肩的高度较高，常采用装载机上搭载焊接的铁架子，然后通过检测人员站在上面，用手托举着雷达天线使其紧贴隧道二衬表面。该搭载装置进行二衬质量检测具有以下缺点：1、装载机及铁架子高度较高，防护措施差；2、装载机上铁架易于与二衬摩擦碰撞，危机人员安全和二衬的质量；3长时间或长距离检测，检测人员由于劳累而使雷达脱离二衬表面，影响检测效果；4、只能沿隧道轴线方向进行质量检测，不能进行环向二衬的检测；5、检测过程中占用道路，影响隧道正常施工和交通。

因此，有必要设计一种具备高安全性和适用性的二衬质量检测多功能辅助装置，可以提高检测质量，保证人员安全，提高检测效率。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种隧道二衬质量雷达检测多功能辅助装置及其使用方法。在该装置上搭载地质雷达进行二次衬砌质量检测可实现自动化、快速、准确、多方向测线检测二衬质量，同时可降低工人劳动强度。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种隧道二衬质量雷达检测多功能辅助装置，包括：

固定装置，用于固定检测雷达天线，下部与升降机构连接；

升降机构，其带动固定装置的升降，用于调整雷达天线与隧道二衬的距离，使其密贴在二衬表面；

环向行走机构动力系统，上部与所述升降结构连接，左右通过环形行走机构与环向行走导轨连接，环向行走机构动力系统能沿着环向行走导轨移动；带动所述升降机构、固定装置及其雷达天线达沿环向运动，进行二衬环向质量检测；且当环向行走机构固定后，在环向行走导轨沿纵向运动时雷达天线进行纵向质量检测。

进一步的，所述固定装置为一凹型槽，其内部尺寸比雷达天线大5-10cm，高度比雷达天线低10cm。

进一步的，所述凹型槽内部设有两个与凹型槽底面垂直的固定板，所述的固定板可以左右移动，采用固定螺栓与所述凹形槽的侧面连接，通过调整所述固定螺栓实现固定板左右移动，进而将雷达天线固定。

进一步的，所述的凹型槽底部有一雷达天线连接线预留孔，连接线一端与雷达天线连接，另一端穿过预留孔与主机连接。

进一步的，所述升降机构，为液压缸。

进一步的，所述的环向行走导轨包括两个并列设置的半圆形环向导轨，两个半圆形环向导轨的底部连接纵向行走结构，两个半圆形环向导轨之间通过水平连接杆相连。

进一步的，所述环形导轨弧度与隧道断面弧度相同，其半径比隧道半径小0.5m，分为左右两个部分，通过5个水平连接杆连接，左右两部分每部分均由4节轨道组成，通过连接件的连接片和连接螺栓进行连接。

进一步的，所述环形导轨上有凹型轨道供环形行走机构行走，内部含有一个导向槽，引导行走机构前进方向。

进一步的，所述环形导轨左右两部分两端下方各有一个纵向行走机构，通过纵向动力系统提供动力实现辅助装置沿隧道纵向行走，进行纵向二衬质量检测。

进一步的，所述水平连接杆，为圆形钢管，两端各为一含螺栓孔的连接板，通过固定螺栓与左右两个环形导轨预留螺栓孔连接，使左右环形导轨结构形成一体并保持稳定。

进一步的，所述纵向动力系统，位于所述左右导轨两侧水平连接杆中间部位，通过提供动力来带动所述底部纵向行走机构沿隧道纵向运动。

在提供结构方案的同时，本发明还提供了一种隧道二衬质量雷达检测多功能辅助装置的使用方法，主要包括如下步骤：

a、将该多功能辅助装置的固定装置、升降机构、环向行走机构及其动力系统、环形导轨、水平连接杆、纵向行走机构及其动力系统进行安装连接；

b、将地质雷达固定在固定装置上，通过环形行走机构调整到指定位置；

c、调整升降机构高度，带动固定装置及雷达天线升高，使之与隧道二衬表面密贴；

d、启动纵向行走机构，整个辅助装置将沿隧道纵向行走，进行纵向测线的隧道二衬质量检测。

e、一条测线测完重复b、c、d步骤进行不同部位的纵向测线检测，直至所有纵向测线检测完成。

f、在重点检测区段，进行环向检测。关闭纵向行走机构，将固定装置调整至最下端，安装上雷达天线并调整高度与二衬表面密贴，开启环向行走机构，实现二衬的环向检测。

g、检测完毕，取下地质雷达，并将辅助装置拆卸保存。

本发明的有益效果是：

(1)能够沿纵向测线对隧道二衬进行质量检测，还可对隧道二衬重点质量检测段进行环形检测。

(2)自动升降结构可以调整雷达天线与隧道二衬的距离，使雷达天线与二衬表面紧贴，避免了检测过程中雷达与二衬表面脱离而影响检测效果，提高了二衬质量检测的精度和准确度。

(3)使用自动纵向和环形行走装置，通过固定装置固定和升降装置密贴二衬表面，无需人工举起，降低了工人的劳动强度和危险系数。

(4)该装置可拆卸，便于运输、使用和存放。

(5)检测过程中，该辅助装置下侧可通车，不影响正常施工和交通。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的固定装置、升降装置及环向行走机构连接示意图；

图2是本发明中环向导轨示意图；

图3是本发明中环向导轨横断面图；

图4是本发明中环形导轨连接示意图

图5是本发明中水平连接杆示意图；

图6、图7是本发明中纵向行走机构示意图；

图中，1.雷达天线，2.固定板，3.凹形槽，4.固定螺栓，5.连接线预留孔，6.固定装置，7.升降机构，8.环形行走机构动力系统，9.环形行走机构，10.左环向导轨，11右环向导轨，12.导向槽，13.连接件，14.水平连接杆，15.纵向行走机构动力系统，16.纵向行走机构，17.连接螺栓1，18.连接片；19.螺栓孔；20.连接板i；21.连接板ii。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在以下缺点：

1、装载机及铁架子高度较高，防护措施差；2、装载机上铁架易于与二衬摩擦碰撞，危机人员安全和二衬的质量；3长时间或长距离检测，检测人员由于劳累而使雷达脱离二衬表面，应先检测效果；4、只能沿隧道轴线方向进行质量检测，不能进行环向二衬的检测；5、检测过程中占用道路，影响隧道正常施工和交通。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种隧道二衬质量雷达检测多功能辅助装置及其使用方法，属于隧道二衬质量检测相关技术领域。装置部分主要包括雷达天线固定装置，与固定装置连接的升降机构、与升降结构连接的环向行走机构及其动力系统。环向行走机构在环形导轨内运动；环向导轨分左右两部分通过水平连接杆连接，环向导轨两侧底部与纵向行走机构及其动力系统相连。其中升降机构用于将雷达天线与二衬表面密贴，提高检测效果。环向行走机构及其动力系统可以实现环向二衬质量检测及雷达天线的定位，纵向行走机构及其动力系统可实现沿隧道纵向方向二衬质量检测。本发明通过设计全新的结构，使得本装置能够进行环形和纵向双向的二衬质量检测，保证检测效果，由于自动化程度高，降低人员劳动强度和危险系数，且测得的数据准确可靠。

具体结构如图1-6所示，一种隧道二衬质量雷达检测多功能辅助装置，包括：

固定装置6，用于固定检测雷达天线1，下部与升降机构7连接。所述固定装置6为一凹型槽3，其内部尺寸比雷达天线1大5-10cm，高度比雷达天线1低10cm。所述凹型槽3左右两侧各有一块固定板2，可以左右移动，采用固定螺栓4与所述凹形槽连接3，通过调整所述固定螺栓4实现固定板2左右移动，进而将雷达天线1固定。所述固定装置底6部有一雷达天线连接线预留孔5，连接线一端与雷达天线1连接，另一端穿过预留孔与主机连接。

所述升降机构7，为液压缸，通过所述升降机构7升降带动所述固定装置6的升降，用于调整雷达天线1与二衬的距离，使其密贴在二衬表面。其下与环向行走机构动力系统8连接。

所述环向行走机构动力系统8，上部与所述升降结构7连接，左右与环向行走结构9连接，为环向行走机构9运动提供动力。

所述环向行走机构9分左右两部分，分别与环形导轨10连接，在所述环向行走机构动力系统8提供的动力作用下，沿环形导轨10行走，带动所述升降机构7、固定装置6及其雷达天线1沿环向运动，进行二衬环向质量检测，也可在指定位置固定，在整个装置沿纵向运动时进行纵向质量检测。

所述环形导轨10弧度与隧道断面弧度相同，其半径比隧道半径小0.5m，分为左右两个部分10、11，通过5个水平连接杆14连接，左右两部分每部分均由4节轨道组成，通过连接件13的连接片18和连接螺栓17进行连接。所述环形导轨10、11上有凹型轨道供环形行走机构9行走，内部含有一个导向槽12，引导行走机构前进方向。所述环形导轨左右两部分10、11两端下方各有一个纵向行走机构16，通过纵向动力系统15提供动力实现辅助装置沿隧道纵向行走，进行纵向二衬质量检测。

所述水平连接杆14，为圆形钢管，两端为以含螺栓孔19的连接板20，通过固定螺栓17与左右两个环形导轨10、11预留螺栓孔连接，使左右环形导轨10、11结构形成一体并保持稳定。

所述纵向动力系统15，位于所述左右导轨10、11两侧水平连接杆中间部位，通过提供动力来带动所述底部纵向行走机构16沿隧道纵向运动。

如图所示在提供结构方案的同时，本实施例还提供了一种隧道二衬质量雷达检测多功能辅助装置的使用方法，主要包括如下步骤：

步骤a、将该多功能辅助装置的固定装置6、升降机构7、环向行走机构9及其动力系统8、环形导轨10、11、水平连接杆14、纵向行走机构16及其动力系统15进行安装连接；

步骤b、将地质雷达1固定在固定装置6上，通过环形行走机构9调整到指定位置；

步骤c、调整升降机构7高度，带动固定装置6及雷达天线1升高，使之与隧道二衬表面密贴；

步骤d、启动纵向行走机构16，整个辅助装置将沿隧道纵向行走，进行纵向测线的隧道二衬质量检测。

步骤e、一条测线测完重复b、c、d步骤进行不同部位的纵向测线检测，直至所有纵向测线检测完成。

步骤f、在重点检测区段，进行环向检测。关闭纵向行走机构16，将固定装置6调整至最下端，安装上雷达天线1并调整高度与二衬表面密贴，开启环向行走机构9，实现二衬的环向质量检测。

步骤g、检测完毕，取下地质雷达1，并将辅助装置拆卸保存。

采用了上述结构后，本装置能够精确，快速，多方位测线的检测隧道二衬质量，降低劳动强度和劳动风险。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。