隧道内表面轮廓测量系统及测量方法与流程

本公开涉及一种隧道内表面轮廓测量系统及测量方法。

背景技术：

1、围岩和支护是隧道周边以形成隧道内轮廓的结构，其中，围岩指的是隧道周围一定范围内，对洞身的稳定有影响的岩(土)体。支护指的是支持、加强或被覆围岩的构件或其他措施的总称。

2、隧道在建设过程中，其内表面轮廓(即围岩及支护轮廓)分为两种情况：隧道超挖和隧道欠挖。隧道超欠挖是指以设计旳隧道开挖轮廓线为基准线，实际开挖获得的断面在基准线以外的部分称为超挖，在基准线以内旳部分则称为欠挖。欠挖会导致初支侵限。其次，由于喷射混凝土喷射不均，或者厚度过厚，也会导致初支侵限，导致最后的二衬欠厚。

3、隧道超欠挖直接影响到隧道的施工安全、成本、质量，增加后续施工难度。超欠挖在施工过程中由于施工工艺不当、技术措施不到位等因素引起，超挖会增加二次衬砌支护的施工成本，欠挖部分如果不能及时判断和发现，就会导致二衬欠厚，进而二衬局部承受应力，导致二衬开裂或者垮塌。在实际施工中，经常会出现因为初支侵限，二衬欠厚，进而对二衬进行凿除，重筑二衬。造成巨大的经济损失，通常每环二衬重筑，费用在几十万到几百万不等，且延误工期，是当前隧道施工的一大顽疾。

4、基于此，有必要对施工中的隧道的内表面进行测量，以判断隧道的内表面状态，为后续施工奠定基础。

5、现有技术中对隧道内表面进行测量一般是通过全断面扫描仪或者全站仪进行断面测量。

6、使用全站仪这种检测速度很慢，全站仪需要人工进行打点，记录，最后通过计算，显示在屏幕上。测量数据多，计算复杂。此项工作不但繁琐、效率低、容易出错，而且还受外界因素影响。同时需要专业的技术人员进行测量。

7、全断面扫描仪，测量速度快，能够对整个断面进行三维立体成像，将成像打印在纸张或者显示在电脑上。但是同样需要专业的技术人员使用。

8、无论是全断面扫描仪还是全站仪，只能是测量，但由于隧道空间大，高度接近10米，每板二衬的轨道上的断面面积在300平米以上。测量完之后，还是无法精确的找准欠挖部分位置，还需要二次打点找位置，甚至位置错误。以上两种都不能对欠挖表面进行及时标识。造成测量、确定、标识完全脱节，测量的数据难以直观的反应在现场实际的衬砌表面上，隧道的严重缺陷，对严重的缺陷问题，欠挖问题进行处理的施工措施无法实施，导致常规的初支轮廓检测成为走过场，不能解决实际问题。检测的技术人员与现场施工人员分为两个环节，不能直观、直接的解决问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种隧道内表面轮廓测量系统及测量方法。

2、根据本公开的一个方面，提供了一种隧道内表面轮廓测量系统，其包括：

3、行走轨道，

4、行走装置，所述行走装置被设置为能够沿所述行走轨道运动；以及

5、测量装置，所述测量装置设置于所述行走装置，用于检测隧道内表面与所述测量装置之间的距离。

6、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走轨道设置为弧形，并且所述行走轨道所在平面与所述隧道的断面平行或者大致平行。

7、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走轨道设置于台车或其他行走支架。

8、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走轨道沿垂直于其长度方向的截面为工字型或t字型或槽型。

9、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走轨道形成有齿形部，所述齿形部的齿平行于或者大致平行于所述隧道的长度方向；或者所述行走轨道设置有链条。

10、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走装置包括：

11、框体部，所述行走轨道的齿形部的部分位于所述框体部所形成的空间内；

12、行走驱动装置，所述行走驱动装置固定于所述框体部；以及

13、齿形轮，所述行走驱动装置与所述齿形轮传动连接，以驱动所述齿形轮，其中，所述齿形轮与所述行走轨道的齿形部啮合，或者所述齿形轮与所述行走轨道的链条啮合。

14、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走装置还包括行走轮，所述行走轮与所述行走轨道的内壁面配合，所述行走轮与齿形轮分别位于所述齿形部的内侧和外侧。

15、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述测量装置设置于所述行走装置的框体部。

16、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述测量装置包括多个测距传感器，所述测距传感器沿所述隧道的长度方向等间距地布置。

17、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括：座部件，所述座部件可转动地设置于所述框体部。

18、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括标识装置，所述标识装置用于所述隧道内表面喷印标记。

19、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述标识装置设置于所述座部件，沿所述行走装置的前进方向，所述测量装置位于所述标识装置的前方。

20、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述测量装置和标识装置之间设置有隔离装置，以通过所述隔离装置防止标识装置所喷出的液体影响测量装置。

21、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述标识装置包括一个或多个喷管，每个喷管的端部设置有喷嘴。

22、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述喷管上设置有电磁阀。

23、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置用于驱动所述座部件转动。

24、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括：座部件，所述座部件固定设置于所述框体部。

25、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括标识装置，所述标识装置用于所述隧道内表面喷印标记。

26、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述标识装置设置于所述座部件，其中，所述标识装置包括第一标识部和第二标识部，沿所述行走装置的行进方向，所述第一标识部和第二标识部分别位于所述测量装置的前侧和后侧。

27、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述测量装置和标识装置之间设置有隔离装置，以通过所述隔离装置防止标识装置所喷出的液体影响测量装置。

28、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述第一标识部和第二标识部均包括一个或多个喷管，每个喷管的端部设置有喷嘴。

29、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述喷管上设置有电磁阀。

30、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括行程开关，所述行程开关被设置于所述行走轨道的周向的两端。

31、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，，还包括弧形滑轨，所述弧形滑轨位于所述行走轨道的内侧；所述弧形滑轨包括滑轨槽，所述滑轨槽内可滑动地设置有多个滑动件，所述滑动件远离所述弧形滑轨的一端保持有管线。

32、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括坐标测量设备；所述坐标测量设备用于检测台车的当前位置和检测点的当前位置，并根据台车的当前位置判断台车的当前位置与隧道中心位置的偏差，并将该偏差补偿至测量装置。

33、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述台车上还设置有测距装置，并且所述测距装置用于检测该测距装置与隧道内表面两侧边墙的距离，并使得行走轨道大致位于隧道的中心处。

34、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走装置还包括刹车机构，所述刹车机构设置于所述行走装置的框体部，当隧道内表面轮廓测量系统被断电后，所述刹车机构动作，并且能够使得隧道内表面轮廓测量系统停止在当前位置。

35、根据本公开的另一方面，提供一种隧道内表面轮廓测量方法，其包括：

36、将行走轨道设置于台车的一个端部；

37、将行走装置移动至行走轨道的周向的一端，并开启测量装置和标识装置，沿行走轨道的周向的一端至另一端的方向，使得测量装置位于所述标识装置的前方；以及

38、控制台车静止，控制行走装置从行走轨道的周向的一端运动至另一端，同时实现隧道内表面的测量，并且在测量不合格处控制标识装置喷出预定颜色的颜料。

39、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量方法，还包括：

40、当行走装置运动至行走轨道的周向的另一端后，控制台车移动预设距离后停止，控制座部件转动，并使得测量装置与标识装置交换位置，控制行走装置从行走轨道的周向的另一端移动至行走轨道的周向的一端。

41、根据本公开的另一方面，提供一种隧道内表面轮廓测量方法，其包括：

42、将行走轨道设置于台车的一个端部；

43、将行走装置移动至行走轨道的周向的一端，并开启测量装置和第一标识部，以及关闭第二标识部；以及

44、控制台车静止，控制行走装置从行走轨道的周向的一端运动至另一端，并且关闭第一标识部以及开启第二标识部，同时实现隧道内表面的测量，并且在测量不合格处控制标识装置喷出预定颜色的颜料。

45、根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量方法，还包括：

46、当行走装置运动至行走轨道的周向的另一端后，控制台车移动预设距离后停止，开始下一环检测。