一种隧道衬砌质量检测时地质雷达天线的托举装置的制作方法

本实用新型涉及一种试验检测辅助工具，特别是一种隧道衬砌质量检测时地质雷达天线的托举装置。

背景技术：

目前，运用地质雷达进行隧道衬砌质量检测的过程中，由于隧道拱腰和拱顶部位距离隧道路面4m～7m左右，因此需搭建检测平台。目前常见的检测平台有两种：一种为搭设式脚手架，另一种为焊接于装载机上的金属桁架结构。试验人员在检测平台上托举地质雷达天线，使之与隧道衬砌表面紧贴，地质雷达天线通过电缆与检测平台下的主机进行连接，通过移动脚手架或装载机，使天线紧贴于衬砌表面向前移动，从而实现数据的连续采集。以瑞典MALA公司生产的500MHz的天线为例，其重量约为5kg，试验人员连续托举5分钟左右时，必须进行短暂休息（2分钟左右），方可继续进行检测；甚至检测过程中，有可能因试验人员耐力有限，而导致天线未能紧贴隧道衬砌，造成采集到的检测数据部分失真。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种隧道衬砌质量检测时地质雷达天线的托举装置，使试验人员向上托举的力，转化为向下按压的力，从而增加试验人员单次托举天线的时间，进而提高检测效率，节约检测成本。避免因试验人员耐力原因导致天线未能紧贴隧道衬砌表面，而造成数据失真，保证检测数据的准确性。

本实用新型采取的技术方案为：

一种隧道衬砌质量检测时地质雷达天线的托举装置，该装置包括：

矩形框架，用于固定地质雷达天线；

微调机构，用于调整地质雷达天线与衬砌表面始终密贴；

固定杆体，用于支撑活动杆体，并调节支撑高度；

活动杆体，用于使矩形框架上移至紧贴隧道衬砌表面；

连接件，用于将固定杆体与检测平台的固定；

所述固定杆体、活动杆体之间活动连接，活动杆体一端与微调机构活动连接，微调机构与矩形框架固定连接。

该装置包括铰接杆，所述铰接杆一端连接固定杆体、另一端连接活动杆体，铰接杆用于在自由状态下，活动杆体端部顺时针转动时，活动杆体与固定杆体之间夹角a不超过90度。

所述矩形框架采用高强度碳纤维材料制作而成，其为向上开口的六面体，矩形框架内边的长、宽应较天线的长、宽略大；矩形框架内边的高较天线的高略小。

所述微调机构采用高强度碳纤维材料制作而成，微调机构包括上部矩形块、下部圆柱轴、底座，上部矩形块与下部圆柱轴之间设置有滚珠，上部矩形块与底座之间连接有弹簧。

所述上部矩形块为底部呈圆柱形凹槽的六面体，下部圆柱轴前、后两个端面设置有限位条。

所述固定杆体、活动杆体均采用拼接性铝合金杆件；

所述拼接性铝合金杆件包括至少一个第一拼节杆单元、至少一个第二拼节杆单元、至少一个套筒；

第一拼节杆单元为筒体焊接外螺纹接头结构，第二拼节杆单元为内、外螺纹筒体焊接外螺纹接头结构，套筒设置内丝螺纹；

相邻两个第二拼节杆单元之间通过套筒连接。

所述连接件为采用铝合金材料的连接锁扣。

本实用新型一种隧道衬砌质量检测时地质雷达天线的托举装置，技术效果如下：

1、利用杠杆原理将试验人员向上托举的力转化为向下按压的力，增加了试验人员的单次托举天线的时间，进而提高检测效率；另一方面，更好的保证了地质雷达天线在移动过程中与衬砌的密贴性，避免了采集数据的失真。

2：微调机构和矩形框架采用高强度碳纤维材料，一方面，减少金属材料对地质雷达电磁波的干扰，另一方面，减轻微调装置和矩形框的质量，使固定杆体、活动杆体所受到的荷载更小。

3：固定杆体、活动杆体、微调机构之间用螺栓连接；微调机构与矩形框架之间用螺钉连接，便于安装与拆卸。

4：固定杆体与活动杆体之间，活动杆体与微调机构之间，可通过螺杆作为轴承进行转动，可以适应不同角度的检测。

5：通过微调机构的微调作用，可保证地质雷达天线始终紧贴隧道衬砌表面，避免采集数据失真。

6：固定杆体、活动杆体为可拼接性铝合金杆，在实际使用中可根据现场情况按需拼接，且对于固定杆体中，相邻两个第二拼节杆单元之间通过套筒连接，因此，其长度除可以利用拼接大范围调节外，还可以利用套筒进行小范围的调节，通过两种调节方式，可实现固定杆体任意高度的调节。

附图说明

图1为本实用新型装置应用于隧道衬砌检测过程中的示意图。

其中：↑表示天线上移，←表示天线前进方向，↓表示向下施力。

图2为本实用新型的矩形框架结构示意图。

图3为本实用新型的微调机构结构示意图。

图4为本实用新型的固定杆体、活动杆体连接示意图。

图5为本实用新型的固定杆体结构示意图。

图6为本实用新型的第一拼节杆单元结构示意图。

图7为本实用新型的第二拼节杆单元结构示意图。

图8为本实用新型的套筒结构示意图。

图9为本实用新型的连接件结构示意图。

具体实施方式

如图1~图9所示，一种隧道衬砌质量检测时地质雷达天线的托举装置，该装置包括：

矩形框架1，用于固定地质雷达天线；

微调机构2，用于调整地质雷达天线与衬砌表面始终密贴；

固定杆体3，用于支撑活动杆体4，并调节支撑高度；

活动杆体4，用于使矩形框架1上移至紧贴隧道衬砌表面；

连接件5，用于将固定杆体3与检测平台的固定；

所述固定杆体3、活动杆体4之间通过螺栓10作为轴承活动连接，进行自由转动。

活动杆体4一端与微调机构2之间通过螺栓10作为轴承活动连接，进行自由转动。

微调机构2与矩形框架1用螺钉连接固定连接。

如图4所示，该装置包括铰接杆6，所述铰接杆6一端连接固定杆体3、另一端连接活动杆体4，铰接杆6用于在自由状态下，活动杆体4受右部矩形框架1等重力作用顺时针转动时，活动杆体4与固定杆体3之间夹角a不超过90度，从而保证地质雷达天线的安全。

如图2所示，所述矩形框架1作为天线的固定装置，为向上开口的六面体，既可以很好的固定地质雷达天线，又可以保证地质雷达天线紧贴隧道衬砌表面。其长、宽、高可根据不同的地质雷达天线尺寸具体设计。矩形框架1内边的长、宽应较天线的长、宽略大，便于将天线放置于其中进而固定；而矩形框架1内边的高应较天线的高略小，方便天线密贴于隧道衬砌表面；矩形框架1的碳纤维板的厚度以1cm为宜。

如图3所示，所述微调机构2采用高强度碳纤维材料制作而成，微调机构2包括上部矩形块2.1、下部圆柱轴2.2、底座2.3，上部矩形块2.1与下部圆柱轴2.2之间设置有滚珠2.4，上部矩形块2.1与底座2.3之间连接有弹簧2.5。所述上部矩形块2.1为底部呈圆柱形凹槽的六面体，下部圆柱轴2.2前、后两个端面设置有限位条2.6。

上部矩形块2.1可绕下部圆柱轴2.2进行自由转动，原理与轴承相同，且上部矩形块2.1与底座2.3之间焊接有弹簧2.5。当雷达天线因衬砌表面或路面不平整而受力不均匀时，可通过矩形框架1、及与其相连接的上部矩形块2.1，将力传递至下部弹簧2.5，通过弹簧2.5进行微调节，重新达到平衡。保证在整个检测过程中，雷达天线都能够密贴于衬砌表面。

微调机构2作为保证雷达天线紧贴隧道衬砌表面的装置，其尺寸可根据矩形框架1尺寸进行相应调整，但为保证其微调功能，上部矩形块2.1与底座2.3之间应预留有足够的高度，保证其转动的空间。

如图7-8所示，所述固定杆体3、活动杆体4均采用拼接性铝合金杆件；

所述拼接性铝合金杆件包括至少一个第一拼节杆单元7、至少一个第二拼节杆单元8、至少一个套筒9。第一拼节杆单元7为筒体焊接外螺纹接头结构，第二拼节杆单元8为内、外螺纹筒体焊接外螺纹接头结构，套筒9设置内丝螺纹。相邻两个第二拼节杆单元8之间通过套筒9连接。

第一拼节杆单元7、第二拼节杆单元8外径(直径)以5cm、内径（直径）以3.4cm为宜，为携带方便、且便于对固定杆体3、活动杆体4长度的调节，所述拼节杆单元单节长度以0.5m为宜。对于固定杆体3中，相邻两个第二拼节杆单元8之间可以用套筒9进行连接，因此，其长度除可以利用拼接大范围调节外，还可以利用套筒5进行小范围的调节，通过两种调节方式，可实现固定杆体3任意高度的调节。

对于活动杆体4，全部采用多个第一拼节杆单元7进行拼接即可。

如图9所示，所述连接件5采用铝合金材料的连接锁扣，其作用是将固定杆体3固定于检测平台上。

工作过程如下：

如图1所示，进行隧道衬砌质量检测时，通过螺栓及螺钉将矩形框架1、微调机构2、固定杆体3、活动杆体4、进行连接，并用连接锁扣将固定杆体3固定于检测平台上。将地质雷达天线放置在固定杆体3内，并进行必要固定。试验人员通过向下按压活动杆体4，使矩形框架1上移而紧贴隧道衬砌表面，此时，地质雷达天线表面与隧道衬砌表面密贴，同时受到矩形框架1对其向上的作用力和隧道衬砌对其向下的作用反力。在微调机构2的微调作用下，天线在与隧道衬砌表面垂直方向上达到力的平衡。通过移动检测平台，即可保证天线紧贴于隧道衬砌表面而向前移动，实现地质雷达数据的连续采集。进而减少试验人员因耐力不足而中途休息的时间，极大的提高检测效率，节约检测成本；同时避免因试验人员耐力原因导致天线未能紧贴隧道衬砌表面，而造成数据失真，保证检测数据的准确性。