隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法及装置

摘要

本发明公开了一种隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法及装置，所述隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法包括：进行边墙的混凝土灌注作业，触发防止混凝土缺陷方法和台车防过振移位方法；进行拱顶混凝土的灌注作业，触发防止混凝土拱顶空洞方法和台车防过载保护方法，在拱顶混凝土的灌注作业中混凝土达到端头模位置并且挤压端头模压强传感器时，触发端头模保护方法。本发明的隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法，其通过防止混凝土缺陷方法、防止混凝土拱顶空洞方法、端头模保护方法、台车防过振移位方法和台车防过载保护方法，能够在施工过程中严格控制衬砌混凝土浇注过程，有效避免混凝土存在强度不足、离析、集料堆积、衬砌厚度不足、空洞、开裂等质量问题。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道领域，尤其涉及一种隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法及装置。

背景技术

目前，国内隧道的施工多采用新奥法。新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配，隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定，也就是说，承载地应力的主要是围岩体本身，而采用初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。

隧道衬砌混凝土的质量因施工环境，施工过程操作和环境气候等因素的影响呈现出一系列的质量问题，如空洞主要原因是混凝土灌注不饱满；密实度不够主要原因是混凝土在关注过程中振捣不够或者漏浆；离析的主要原因是大塌落度的混凝土在灌注过程中过度振捣；强度不足主要原因是混凝土灌注过程中加水造成的；蜂窝麻面的主要原因是没有振捣到位或者漏振；错台产生的主要原因是施工速度过快，导致台车在施工过程中先上浮，后下沉，模板竖向变形过大而造成。

针对上述问题，亟需研发一种隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法及装置。

发明内容

本发明目的是提供一种隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法及装置，用以解决衬砌混凝土在施工过程中出现的多种质量问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法，其包括：

进行边墙的混凝土灌注作业，触发防止混凝土缺陷方法和台车防过振移位方法；

进行拱顶混凝土的灌注作业，触发防止混凝土拱顶空洞方法和台车防过载保护方法；

在拱顶混凝土的灌注作业中混凝土达到端头模位置并且挤压端头模压强传感器时，触发端头模保护方法。

可选的，所述防止混凝土缺陷方法包括：

当开启混凝土泵车进行衬砌混凝土灌注时，开启台车模板复合传感器；当混凝土接触台车模板复合传感器中的压强传感器时，所述台车模板复合传感器中的压强传感器产生压强信号P1，并将该压强信号P1传送到控制器；当压强信号P1达到预设的阈值P0时，控制器控制台车模板振捣器和超声波检测仪开启；所述台车模板复合传感器中的振动传感器检测台车模板的振动频率Z1和振动幅度F1；超声波检测仪初始测量的厚度H1即为台车模板到防水板之间的距离，然后对混凝土的密实度N1和厚度H2进行实时检测，并将检测数据信号返送回控制器；

随着混凝土的不断灌注，当控制器在满足停止条件时，停止台车模板振捣器的工作；否则控制器增加台车模板振捣器的功率，直到满足上述停止条件；

其中，所述停止条件为：(1)振动幅度F1降低到预设的阈值F0，和/或，(2)密实度N1超过设计值的N0，和/或，(3)厚度值H2达到超声波检测仪初始测量的厚度H1，和/或，(4)振动频率Z1达到预设的阈值Z0。

可选的，所述防止混凝土拱顶空洞方法包括：

当开启混凝土泵车进行衬砌混凝土灌注时，同时开启控制系统、RPC高度传感器和RPC高位触发传感器，所述RPC高度传感器的初始测量值h0为RPC注浆管的有效长度；实时检测RPC注浆管附近的混凝土厚度h1；

开启防水板高度传感器，所述防水板高度传感器的初始测量的厚度H3即为台车模板到防水板之间的距离，实时检测拱顶的混凝土厚度h2，当混凝土接触到水灰比传感器时，开启水灰比传感器，检测混凝土的表面的水灰比W1；如果水灰比W1大于设计水灰比W0，则认为混凝土强度会不足，控制器开启吸浆泵，通过吸浆管将混凝土的表面多余的水吸走，当厚度值h1和h2达到台车模板到防水板之间的距离时，控制器则停止混凝土泵车的混凝土灌注作业，否则一直进行混凝土灌注作业；

当随着混凝土的灌注，高度逐渐增加，当其触发到RPC高位触发传感器时，将通过控制器开启声光报警装置。

可选的，所述端头模保护方法包括：

当开启混凝土泵车进行衬砌混凝土灌注时，同时开启控制系统和端头模压强传感器，以通过所述端头模压强传感器检测在端头模上的混凝土压强D1，并将混凝土压强D1传输给控制器；当混凝土压强D1值超过设置的阈值D0时，控制器开启端头模振捣器，振捣端头模附近的混凝土，使混凝土液化；当混凝土压强D1值小于设置的阈值D0的70-90％时，控制器自动关闭端头模振捣器；当混凝土压强D1值持续1-60秒超过设置的阈值D0时，需要停止混凝土的灌注作业；

其中，所述端头模振捣器包括开放端台车振捣器和/或开放端挡头振捣器。

可选的，所述台车防过振移位方法包括：

当控制系统开启后，同时开启台车振动传感器和台车位移传感器，台车振动传感器用于检测台车拱顶模板的震动频率Z2和振动幅度F2，台车位移传感器用于检测台车承重结构的变形量M1，当检测到震动频率Z2大于预设的阈值Z0时，将降低振捣器电机的转动速度，当检测到振动幅度F2大于预设的阈值F0，或者台车承重结构的变形量M1大于预设的阈值M0时，控制器会降低台车模板振捣器的开启数量，如果在降低台车模板振捣器的开启数量后，振动幅度F2仍然大于F0或者变形量M1仍然大于M0，则需要继续降低台车模板振捣器的开启数量，直至关闭所有的台车模板振捣器。

可选的，所述台车防过载保护方法包括：

控制系统开启后，开启混凝土泵车，进行衬砌混凝土灌注，开启支撑杆传感器，用于检测台车模板的支撑杆的受力N1；开启支撑点压力传感器，检测台车整体的受力N2；开启混凝土压强传感器用于检测混凝土的灌注压强G1；开启混凝土流量计用于检测混凝土的灌注流量S1；当控制器检测到支撑杆的受力N1大于预设的阈值N0，和/或台车整体的受力N2大于预设的阈值N3，和/或混凝土的灌注压强G1大于预设的阈值G0时，控制器降低混凝土泵车的输出功率，以降低混凝土的灌注流量S1，直到停止混凝土灌注作业。

本发明解决技术问题还采用以下技术方案：一种隧道衬砌混凝土浇注质量控制装置，其包括：混凝土压强传感器、混凝土流量计、RPC高度传感器、防水板高度传感器、水灰比传感器和控制系统；

所述混凝土压强传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测混凝土检测管内的混凝土的压强，并将该混凝土的压强数据传递至控制系统的控制器；所述混凝土压强传感器设置于所述混凝土检测管的管壁上，并且，所述混凝土检测管的上端通过上泵管卡箍连接有上泵管，所述上泵管与台车模板固定连接；

所述混凝土检测管的下端通过混凝土流量计和下泵管卡箍连接于下泵管，通过所述混凝土流量计检测混凝土浇注时的实时流量以及总流量，所述下泵管与混凝土泵车连接，所述混凝土泵车与所述控制系统的控制器连接；

所述混凝土流量计信号连接于所述控制系统的控制器；

所述RPC高度传感器以及防水板高度传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测混凝土的实时高度，并将混凝土的实时高度数据发送至所述控制系统的控制器；所述RPC高度传感器安装在带模注浆用的RPC注浆管的顶端，所述防水板高度传感器安装在防水板表面；

所述水灰比传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测混凝土的水灰比，并将其检测的混凝土的水灰比数据传递至所述控制系统的控制器，所述水灰比传感器设置于吸浆管的外侧，所述吸浆管的一端插入至台车模板的拱顶位置处，另一端连接于吸浆泵；所述吸浆泵信号连接于所述控制系统的控制器，用于在对拱顶进行注浆作业时，从所述混凝土的表面吸出影响混凝土强度的水分或者大水灰比的浆液；

所述控制系统根据所述RPC高度传感器以及防水板高度传感器所检测的数据，控制开启或者关闭水灰比传感器；并且当水灰比传感器开启时，所述控制系统根据水灰比传感器所检测的数据，控制开启或者关闭吸浆泵。

可选的，所述的隧道衬砌混凝土浇注质量控制装置还包括端头模压强传感器和端头模振捣器；

所述端头模压强传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测端头模所承受的压强，并将端头模所承受的压强数据发送至所述控制系统的控制器；

所述端头模压强传感器设置于所述端头模接触混凝土的侧壁上；在所述端头模的下方的台车模板上设置有端头模振捣器；

所述控制系统的控制器根据端头模所承受的压强，控制所述端头模振捣器的开启和关闭。

可选的，所述的隧道衬砌混凝土浇注质量控制装置还包括台车振动传感器、台车位移传感器、台车模板复合传感器、台车模板振捣器、支撑杆传感器和支撑点压力传感器；

所述台车振动传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测台车拱顶模板的震动频率和振动幅度，并将其检测的台车拱顶模板的震动频率和振动幅度数据发送至控制系统的控制器；所述台车振动传感器设置于台车拱顶模板上；

所述台车位移传感器信号连接于所述控制系统的控制器，并设置于台车承重结构上，用于检测台车承重结构的变形量，并将台车承重结构的变形量数据发送至所述控制系统的控制器；

所述台车模板复合传感器位于台车模板上，与台车模板振捣器相邻，包括压强传感器和振动传感器，分别用于检测台车模板不同部位的混凝土压强，以及台车模板的振动频率和振动幅度，所述台车模板复合传感器的压强传感器和振动传感器均信号连接于所述控制系统的控制器；

所述台车模板振捣器信号连接于所述控制系统的控制器，并位于台车模板上，用于振动混凝土使其密实；

所述支撑杆传感器信号连接于所述控制系统的控制器，并位于台车模板的支撑杆上，用于检测台车模板的支撑杆的受力；

所述支撑点压力传感器信号连接于所述控制系统的控制器，并位于台车承重结构的下端，用于检测台车整体的受力。

可选的，当将RPC注浆管插入到台车模板的拱顶位置时，通过固定法兰和定位法兰进行位置固定。

本发明具有如下有益效果：本发明的隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法，其通过防止混凝土缺陷方法、防止混凝土拱顶空洞方法、端头模保护方法、台车防过振移位方法和台车防过载保护方法，能够在施工过程中严格控制衬砌混凝土浇注过程，有效避免衬砌混凝土存在强度不足、离析、集料堆积、衬砌厚度不足、空洞、开裂等质量问题。

附图说明

图1为本发明的隧道衬砌混凝土浇注质量控制装置的连接关系示意图；

图2为本发明的隧道衬砌混凝土浇注质量控制装置的拱顶部分传感器的结构示意图；

图3为本发明的隧道衬砌混凝土浇注质量控制装置的台车的结构示意图；

图4为本发明的台车模板振捣器分布式意图；

图5a为本发明的固定法兰结构图；

图5b为本发明的定位法兰的结构图；

图6为本发明的防止混凝土缺陷方法的逻辑图；

图7为本发明的防止混凝土拱顶空洞方法的逻辑图；

图8为本发明的端头模保护方法的逻辑图；

图9为本发明的台车防过振移位方法的逻辑图；

图10为本发明的台车防过载保护方法的逻辑图；

图中标记示意为：1-控制系统；2-发射器；3-混凝土泵车；4-下泵管；5-下泵管卡箍；6-混凝土流量计；7-混凝土检测管；8-上泵管卡箍；9-上泵管；10-台车模板；11-衬砌混凝土；12-防水板；13-RPC注浆管；14-RPC高度传感器；15-防水板高度传感器；16-水灰比传感器；17-吸浆管；18-端头模压强传感器；19-端头模振捣器；20-吸浆泵；21-固定法兰；21-1-固定螺丝；21-2-固定法兰的RPC注浆管穿入孔；22-定位法兰；22-1-防漏浆堵块；22-2-定位法兰的RPC注浆管穿入孔；22-3-固定螺栓孔；22-4-RPC注浆管穿入管；22-5-外螺纹；23-混凝土压强传感器；24-台车振动传感器；25-台车位移传感器；26-台车承重结构；27-台车模板复合传感器；28-超声波检测仪；29-台车模板振捣器；30-支撑杆传感器；31-支撑点压力传感器；32-顶管器；33-端头模；34-开放端挡头振捣器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法，其能够在施工过程中严格控制衬砌混凝土浇注过程，有效避免衬砌混凝土存在强度不足、离析、集料堆积、衬砌厚度不足、空洞、开裂等质量问题，并包括：防止混凝土缺陷方法、防止混凝土拱顶空洞方法、端头模保护方法、台车防过振移位方法和台车防过载保护方法。

其中，所述防止混凝土缺陷方法具体包括：

当开启混凝土泵车3进行衬砌混凝土灌注时，同时开启台车模板复合传感器27；当混凝土接触台车模板复合传感器27中的压强传感器时，所述台车模板复合传感器27中的压强传感器产生压强信号P1，并将该压强信号P1传送到控制器；当压强信号P1达到预设的阈值P0(例如0.5-1.0MPa)时，控制器控制台车模板振捣器29和超声波检测仪28开启；所述台车模板复合传感器27中的振动传感器检测台车模板的振动频率Z1和振动幅度F1；超声波检测仪28初始测量的厚度H1即为台车模板到防水板之间的距离，然后对混凝土的密实度N1和厚度H2进行实时检测，并将检测数据信号返送回控制器。

随着混凝土的不断灌注，当控制器在满足停止条件时，停止台车模板振捣器的工作；否则控制器增加台车模板振捣器的功率，直到满足上述停止条件；

其中，所述停止条件为：(1)振动幅度F1降低到预设的阈值F0(例如1-50mm)，(2)密实度N1超过设计值的N0(例如80％-100％)，(3)厚度值H2达到超声波检测仪初始测量的厚度H1(例如10-100cm)。(4)振动频率Z1达到预设的阈值Z0(例如10-500Hz)，以上条件(1)至(4)为“和”或者“或”的关系。

在整个作业过程中，必须保证厚度H1超过设计厚度H0，否则认为存在欠挖，需要进行重新挖掘后再进行混凝土灌注。

所述防止混凝土拱顶空洞方法具体包括：

当开启混凝土泵车进行衬砌混凝土灌注时，同时开启控制系统、RPC高度传感器和RPC高位触发传感器，所述RPC高度传感器的初始测量值为h0，即为RPC注浆管的有效长度；实时检测RPC注浆管附近的混凝土厚度h1。

开启防水板高度传感器15，所述防水板高度传感器的初始测量的厚度H3(例如10-100cm)即为台车模板到防水板之间的距离，实时检测拱顶的混凝土厚度h2，当混凝土接触到水灰比传感器时(即当厚度值h1和h2与台车模板到防水板之间的距离小于10cm时)，开启水灰比传感器16，检测混凝土的表面的水灰比W1，如果水灰比W1大于设计水灰比W0(例如0.3-0.6)，则认为混凝土强度会不足，控制器开启吸浆泵20，通过吸浆管17将混凝土的表面多余的水吸走，当厚度值h1和h2达到台车模板10到防水板12之间的距离时，控制器则停止混凝土泵车3的混凝土灌注作业，否则一直进行混凝土灌注作业。

当随着混凝土的灌注，高度逐渐增加，当其触发到RPC高位触发传感器时，将通过控制器开启声光报警装置，说明混凝土已经注满，从而避免空洞产生。本实施例中，所述RPC高位触发传感器设置于所述RPC注浆管的顶端。

在整个作业过程中，必须保证厚度H3超过设计厚度H0，否则需要认为存在欠挖，需要进行重新挖掘后再进行混凝土灌注。

所述端头模保护方法具体包括：

当开启混凝土泵车进行衬砌混凝土灌注时，同时开启控制系统和端头模压强传感器18，以通过所述端头模压强传感器18检测在端头模上的混凝土压强D1，并将混凝土压强D1传输给控制器；当混凝土压强D1超过设置的阈值D0(例如0.05-1MPa)时，控制器开启端头模振捣器，振捣端头模附近的混凝土，使混凝土液化，避免局部压强过大破坏端头模。当混凝土压强D1小于设置的阈值D0的70-90％时(不同的混凝土可以采用不同百分比值)，控制器自动关闭端头模振捣器。

本实施例中，端头振捣器包括开放端台车振捣器19和开放端挡头振捣器34，在所述端头模的下方的台车模板上设置有开放端台车振捣器，在端头挡模上设置有开放端挡头振捣器。

如果经过端头模振捣器多次振捣后，D1值仍超过设置的阈值D0，则控制器停止混凝土泵车3。

所述台车防过振移位方法具体包括：

当控制系统开启后，同时开启台车振动传感器24和台车位移传感器25，台车振动传感器24用于检测台车拱顶模板的震动频率Z2和振动幅度F2，台车位移传感器25用于检测台车承重结构26的变形量M1，当检测到震动频率Z2大于预设的阈值Z0时，将降低振捣器电机的转动速度，当检测到振动幅度F2大于预设的阈值F0，或者台车承重结构26的变形量M1大于预设的阈值M0(例如1-10mm)时，控制器会降低台车模板振捣器29的开启数量，如果振动幅度F2仍然大于F0或者变形量M1仍然大于M0，则需要继续降低台车模板振捣器29的开启数量，直至关闭所有的台车模板振捣器29。

所述台车防过载保护方法具体包括：

控制系统1开启后，开启混凝土泵车3，进行衬砌混凝土灌注，开启支撑杆传感器30，用于检测台车模板的支撑杆的受力N1；开启支撑点压力传感器31，检测台车整体的受力N2；开启混凝土压强传感器23用于检测混凝土的灌注压强G1；开启混凝土流量计6用于检测混凝土的灌注流量S1；当控制器检测到支撑杆的受力N1大于预设的阈值N0(例如10-100KN)，和/或台车整体的受力N2大于预设的阈值N3(例如1000-1500KN)，和/或混凝土的灌注压强G1大于预设的阈值G0(例如0.05-1.0MPa)时，控制器降低混凝土泵车3的输出功率，从而降低混凝土的灌注流量S1。

本发明的隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法，具有以下优点：

(1)通过混凝土压强传感器，超声波检测仪和台车模板振捣器的协同工作，可以有效地避免混凝土的空洞，离析，不密实和蜂窝麻面，强度不足的缺陷。

(2)通过台车模板复合传感器的压强传感器，台车位移传感器，混凝土压强传感器和台车模板振捣器的协同工作，有效地保护了台车在混凝土灌注过程中不会产生变形等。

(3)通过端头模压强传感器和端头模振捣器的协同工作，有效地保护了台车的端头模不会被混凝土冲开。

(4)通过超声波检测仪，RPC高度传感器，防水板高度传感器所测量的数据分析计算可以得出总需要的混凝土方量，以及实时需要的混凝土方量，避免混凝土的浪费。

(5)固定法兰和定位法兰的使用既能保证带有传感器的RPC注浆管的穿入，又能在带模注浆作业中有效地避开钢筋的影响。

(6)各传感器所采集的信息及控制信息等进行记录用于存档，可以采用U盘或者上位机无线传输的方式进行数据存档，防止了数据丢失，这些数据可以作为经验数据用于下一次衬砌混凝土浇注过程。

实施例2

本实施例提供了一种隧道衬砌混凝土浇注质量控制装置，其包括高度传感器、水灰比传感器、端头模压强传感器、混凝土压强传感器、混凝土流量计、台车振动传感器、台车位移传感器、台车模板复合传感器、支撑杆传感器、支撑点压力传感器和控制系统。

所述高度传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测混凝土的实时高度，并将混凝土的实时高度数据发送至所述控制系统的控制器；本实施例中，所述高度传感器包括RPC高度传感器14以及防水板高度传感器15，所述RPC高度传感器安装在带模注浆用的RPC注浆管的顶端，所述防水板高度传感器安装在防水板表面，以在使用时，RPC注浆管插入到台车模板的拱顶位置，所述RPC高度传感器能够检测浇注的混凝土的实时高度。

而且当随着混凝土的灌注，高度逐渐增加，当其触发到RPC高位触发传感器时，将通过控制器开启声光报警装置，说明混凝土已经注满，从而避免空洞产生。

当将RPC注浆管插入到台车模板的拱顶位置时，通过固定法兰和定位法兰进行位置固定，作为一个实现形式，参考图5a和图5b，所述固定法兰由两个半圆形法兰拼接而成，每一个半圆形法兰上形成有安装RPC注浆管的RPC注浆管穿入孔，并且还向外凸出形成有固定螺丝。

所述定位法兰上形成有固定螺栓孔以及RPC注浆管穿入孔，所述固定法兰的固定螺丝穿过所述固定螺栓孔，并通过螺母将定位法兰固定在固定法兰上；并且所述定位法兰上还设置有RPC注浆管穿入管，在所述RPC注浆管穿入管的另一端形成有外螺纹，所述RPC注浆管的下端穿过所述固定法兰的RPC注浆管穿入孔以及定位法兰的RPC注浆管穿入管，伸出至所述固定法兰的RPC注浆管穿入管的外部，并通过在所述外螺纹上拧入顶管器，将RPC注浆管固定在所述定位法兰上。

而且，所述定位法兰上还设置有防漏浆堵块22-1，所述防漏浆堵块22-1设置于固定法兰上的另一个RPC注浆管穿入孔内。

所述高度传感器可以采用超声波测距传感器、红外测距传感器或者激光测距传感器等。

所述水灰比传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测混凝土的水灰比，并将其检测的混凝土的水灰比数据传递至所述控制系统的控制器，本实施例中，所述水灰比传感器设置于吸浆管的外侧，所述吸浆管的一端插入至台车模板的拱顶位置处，另一端连接于吸浆泵，所述吸浆泵信号连接于所述控制系统的控制器，以在对拱顶进行注浆作业时，从所述混凝土的表面吸出影响混凝土强度的水分或者大水灰比的浆液，并判断被吸出的混凝土的水灰比，通过控制系统的控制器控制吸浆泵的启动和停止；优选地，所述吸浆泵可以是污水泵、柱塞泵、螺杆泵或离心泵等具有类似功能的泵。

更优选地，所述吸浆管采用可抽拔式吸浆管，并且其数量为至少1根，本实施例中，可以设置为3根，所述可抽拔式吸浆管从台车封闭端到开放端沿着台车方向排布。

所述控制系统的控制器根据被抽出的混凝土的水灰比判定浇注混凝土的量是否符合要求，当被抽出的混凝土的水灰比W1大于混凝土所设计的水灰比W0的95％时，判定已经填充足够的混凝土，且混凝土的强度满足要求，由此避免了混凝土的强度不足的情况。

所述端头模压强传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测端头模所承受的压强，并将端头模所承受的压强数据发送至所述控制系统的控制器。

本实施例中，所述端头模压强传感器的数量为多个，并设置于所述端头模接触混凝土的侧壁上；在所述端头模的下方的台车模板上设置有端头模振捣器。更进一步，所述端头振捣器包括开放端台车振捣器和开放端挡头振捣器，在所述端头模的下方的台车模板上设置有开放端台车振捣器，在端头挡模上设置有开放端挡头振捣器。

所述控制系统的控制器根据端头模所承受的压强，控制所述端头模振捣器的开启和关闭，本实施例中，当端头模压强传感器检测到端头模所承受的压强大于等于设置的阈值D0时，启动端头模振捣器，并且当端头模压强传感器检测到的端头模所承受的压强在安全区间0-D0之间(不包括D0)时，使端头模振捣器保持在关闭状态。

所述混凝土压强传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测混凝土检测管内的混凝土的压强，并将该混凝土的压强数据传递至控制系统的控制器；所述控制系统的控制器根据混凝土压强传感器所检测的混凝土的压强数据对混凝土泵车进行控制，防止压强过大造成台车变形。

本实施例中，所述混凝土压强传感器设置于所述混凝土检测管的管壁上，并且，所述混凝土检测管的上端通过上泵管卡箍连接有上泵管，所述上泵管与台车模板固定连接，用于混凝土的浇注。

所述混凝土检测管的下端通过混凝土流量计和下泵管卡箍连接于下泵管，即所述混凝土流量计串联于所述混凝土检测管以及下泵管，并通过所述混凝土流量计检测混凝土浇注时的实时流量以及总流量，本实施例中，所述下泵管与混凝土泵车连接，所述混凝土泵车与所述控制系统的控制器连接，并使得所述控制系统的控制器控制所述混凝土泵车的启停以及运行功率，实现可变功率浇注。

而且所述混凝土流量计信号连接于所述控制系统的控制器，本实施例中，所述混凝土流量计和混凝土压强传感器通过无线通信模块与所述控制系统的控制器信号连接，所述无线通信模块可以为WIFI、蓝牙或者Zigbee等，并包括发射器，以通过发射器向外发射信号。

所述台车振动传感器信号连接于所述控制系统的控制器，用于检测台车拱顶模板的震动频率和振动幅度，并将其检测的台车拱顶模板的震动频率和振动幅度数据发送至控制系统的控制器；本实施例中，所述台车振动传感器设置于台车拱顶模板上。

所述台车位移传感器信号连接于所述控制系统的控制器，并设置于台车承重结构上，用于检测台车承重结构的变形量，并将台车承重结构的变形量数据发送至所述控制系统的控制器，本实施例中，所述台车承重结构为台车的主要承重梁，用于支撑整个台车的重量。

所述台车模板复合传感器，位于台车模板上，与台车模板振捣器相邻，包括压强传感器和振动传感器，分别用于检测台车模板不同部位的混凝土压强，以及台车模板的振动频率和振动幅度。

所述台车模板振捣器位于台车模板上，用于振动混凝土使其密实；本实施例中，所述台车模板振捣器采用380V供电电动振捣器，和/或气动振捣器；所述台车模板振捣器的分布如图所示。

所述支撑杆传感器，位于台车模板的支撑杆上，用于检测台车模板的支撑杆的受力。

所述支撑点压力传感器，位于台车承重结构的下端，用于检测台车整体的受力。

所述控制系统的控制器在接收所有传感器所采集的信息后，对传感器所采集的信息及控制信息等进行记录用于存档，可以采用U盘或者上位机无线传输的方式进行数据保存。

所述控制系统包括与控制器连接的显示屏，所述显示屏用于显示混凝土流量计、RPC高度传感器、防水板高度传感器、水灰比传感器、端头模压强传感器、混凝土压强传感器、台车振动传感器、台车位移传感器、台车模板复合传感器、超声波检测仪、支撑杆传感器、支撑点压力传感器、端头模振捣器、吸浆泵、混凝土泵的工作状态等信息，以及显示混凝土是否充满，台车是否安全，端头模振捣器是否工作正常等信息。并且，所述控制系统还包括声光报警装置，用于在工作不正常的情况下进行报警。

所述控制系统还包括控制按钮，所述控制按钮用于手动控制端头模振捣器、吸浆泵、混凝土泵的工作状态。

所述控制系统还包括打印机，所述打印机用于打印传感器、端头模振捣器、吸浆泵、混凝土泵的工作状态等信息。

所述控制系统还包括选择开关，所述选择开关用于控制系统的控制器的电源开关以及智能操作与手动操作的切换。

而且，所述控制系统还包括接收天线，用于接收发射器的无线信号。

本实施例的隧道衬砌混凝土浇注质量控制装置通过各传感器的使用，能够防止混凝土缺陷以及拱顶空洞，同时还能够对端头模和台车进行保护，提高了混凝土的灌注质量，并且提高了混凝土灌注的安全性。

实施例3

本实施例提供一种衬砌混凝土质量控制装置的安装方法，其用于安装如实施例2所述的衬砌混凝土质量控制装置，并按照如下步骤进行：

(1)将台车移到需要灌注衬砌混凝土的位置；

(2)在与台车模板10连接的上泵管9上通过上泵管卡箍8安装混凝土检测管7，将混凝土流量计6和混凝土压强传感器23连接到混凝土检测管7上，然后将发射器2的信号线与混凝土流量计6和混凝土压强传感器23相连接，下泵管4通过下泵管卡箍5连接到混凝土检测管7上，下泵管4的下端连接到混凝土泵车3上；

(3)将防水板高度传感器15固定在防水板12上，然后通过数据线连接到控制器上；

(4)将固定法兰21固定在台车模板10上，将定位法兰22安装在固定法兰21上，使得防漏浆堵块22-1进入固定法兰21的另一个RPC注浆管穿入孔中，RPC注浆管穿入孔22-2和注浆管穿入孔21-2重合，固定螺丝21-1从固定螺栓孔22-3中传出，然后用螺母拧紧；

(5)将RPC高度传感器14和RPC高位触发传感器固定在RPC注浆管13上，将RPC注浆管13穿过RPC注浆管穿入孔，顶住防水板12，然后将通过螺纹22-5上的顶管器32将其拧紧，RPC高度传感器14的数据线连接到控制器；

(6)在台车模板10开放端上的端头模33上，固定端头模压强传感器18，并通过数据线连接到控制器，在台车模板10上接近端头模33的位置固定端头模振捣器，并通过电源线连接到控制器；

(7)在端头模33与防水板12之间的空隙中沿整个台车方向固定吸浆管17，并在吸浆管17上设置水灰比传感器16，通过数据线连接到控制器，然后将吸浆管17与吸浆泵20相连接，最后将吸浆泵20的电源线连接到控制器；

(8)在台车拱顶固定台车振动传感器24，在台车承重结构26上固定台车位移传感器25，然后将两种传感器连接到控制系统1；

(9)在台车重要的受力点安装支撑杆传感器30和支撑点压力传感器31然后通过数据线连接到控制系统1；

(10)按照图4所示的位置，固定台车模板复合传感器27，超声波检测仪28，然后通过数据线连接到控制器，同时安装台车模板振捣器29，通过电源线连接到控制系统1。

上面安装顺序仅表示一种可以实施的安装顺序，实际过程中可根据实地情况调整，所使用的各种传感器的数量可以为一个或者多个，位置也可以根据需要进行调整。

实施例4

本实施例提供一种隧道衬砌混凝土浇注质量控制方法，其采用实施例2中的衬砌混凝土质量控制装置，通过实施例3所示的方法进行安装，并包括：

(1)进行边墙的混凝土灌注作业，并触发防止混凝土缺陷方法和台车防过振移位方法；

(2)进行拱顶混凝土的灌注作业，首先触发防止混凝土拱顶空洞方法和台车防过载保护方法，在拱顶混凝土的灌注作业中混凝土达到端头模位置并且挤压端头模压强传感器时，触发端头模保护方法；

(3)完成混凝土灌注后，关闭控制器，拆除混凝土检测管7，拆除混凝土流量计6，混凝土压强传感器23，并对混凝土检测管7，混凝土流量计6和混凝土压强传感器23进行细致清洗。

(4)控制器对各传感器所采集的信息及控制信息等进行记录用于存档，采用U盘或者上位机无线传输的方式进行数据保存。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。