用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用轨道

摘要

本发明涉及一种用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用轨道，圆形轨道及探地雷达置于盾构隧道内，并安装在台车端面上，圆形轨道的上半部分安装两个水平液压缸，水平液压缸的活塞杆两端分别与圆形轨道上部和上部内侧铰接，圆形轨道底部两侧分别连接有水平导轨，水平导轨两端与圆形轨道固定连接；水平液压缸连接液压系统，圆形轨道与台车端面之间通过四根连杆相连接，上部两根连杆分别与水平液压缸的缸筒和台车端面相铰接，下部两根分别与水平导轨的滑块和台车端面相铰连；上部两根连杆与台车端面之间分别铰接有支撑液压缸，由支撑液压缸的伸/缩带动连杆向上或/向下转动，进而带动圆形轨道向上或向下运动，使圆形轨道能够调节到与任意隧道断面同心的位置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道壁后注浆检测装置，尤其是一种用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达的轨道。

背景技术

国内外的实例表明，引起盾构隧道施工的变形因素很多，主要是由开盾构隧道施工阶段开挖土体引起土层损失。及时充分的同步壁后注浆可以有效地减少这种土层损失，而注浆是否充分，注浆过程中是否会产生流失，以及浆液对土层扰动及浆液本身的收缩等因素，都会对土层引发附加变形。

目前，探地雷达作为一种无损探测设备，已广泛应用于盾构隧道壁后注浆的检测工作中。壁后注浆达到凝固稳定状态的时间是在管片拼装完成后的一段时间，按地质条件和浆液组分的不同，通常需要0.3-3天。若按盾构施工每天推进3-4环(约4-6米)计，此时进行探测的管片环通常正处于盾构机台车的区域(通常单节台车长6-10米，全长至少50-100米及以上)。这个区域存在台车、管路等设备机具，中间还需留存运送管片等的运输通道，可以使用探地雷达的空间比较狭小。因此使用探地雷达进行机械化探测，特别是在施工阶段，一种有利且可行的方式是在台车上加装一个圆形轨道，使探地雷达在该轨道上移动，使雷达的天线能扫过管壁进行探测。

特别考虑到盾构隧道存在曲线施工工况，即存在水平面转弯段、垂直面转弯段，或者两者结合的转弯段，这普遍出现在城市内的盾构隧道中。在此种工况下，直线型的台车在转弯段区域往往会偏离隧道中轴，靠向隧道管壁的一侧，带动其上的圆形轨道偏向一侧。因此，圆形轨道需要具备调整移动的功能，才能使其尽可能与隧道的任意断面保持同心状态，使探地雷达能紧贴盾构管壁，从而有效完成探测工作。

鉴于上述情况，亟待开发一种适用于盾构隧道施工阶段的各种工况的专用轨道，特别是适用于在建转弯段隧道，同时成本合适，使用灵，可以避免测量人员登高操作的风险。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可以在不同盾构隧道、不同施工位置都能使用的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用轨道，用以搭载探地雷达进行盾构隧道壁后注浆的检测工作。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用轨道，具有一个圆形轨道，圆形轨道上部装有探地雷达，所述圆形轨道及探地雷达置于盾构隧道内，并安装在台车端面上，所述圆形轨道的上半部分安装两个水平液压缸，两个水平液压缸位于圆形轨道的两侧对称布置，所述水平液压缸的活塞杆两端分别与圆形轨道上部和上部内侧铰接，所述圆形轨道底部两侧分别连接有水平导轨，水平导轨两端与圆形轨道固定连接；所述水平液压缸连接液压系统，由液压系统控制水平液压缸的活塞杆左右横移，从而带动圆形轨道的左右横移；所述圆形轨道与台车端面之间通过四根连杆相连接，上部两根连杆分别与水平液压缸的缸筒和台车端面铰接相连，下部两根分别与水平导轨上的滑块和台车端面铰接相连；上部两根连杆与台车端面之间分别安装支撑液压缸，由支撑液压缸的伸缩带动连杆上下转动，进而带动圆形轨道上下运动，使圆形轨道能够调节到与任意隧道断面同心的位置。

进一步，所述水平液压缸为双活塞杆液压缸或等速油缸。

进一步，所述支撑液压缸为双作用单出杆液压缸。

进一步，所述水平导轨采用滚珠直线导轨。

进一步，所述水平导轨的滑块处装有导轨钳制器。

进一步，所述圆形轨道由两根平行的圆环形管件构成；单根截面采用中空矩形，两端封闭；两根平行的圆形管件间由一组轨枕连接固定，同时，兼做液压系统的油管回路的一部分，并起到液压油的散热作用。

进一步，所述圆形轨道的两侧和顶部分别装有测距传感器，用于测量轨道与隧道内壁的间距；所述液压系统还连接支撑液压缸和导轨钳制器，液压系统中的电磁换向阀用于控制水平液压缸和支撑液压缸的伸缩，两组液压缸采用同步阀控制其并行伸缩行程；水平液压缸采用双联液控单向阀锁定行程终止位置；支撑液压缸采用平衡阀作为行程终止位置的安全锁紧方式。

进一步，所述测距传感器采用激光测距传感器。

进一步，所述测距传感器和液压系统连接控制系统，所述控制系统为嵌入式工控系统，通过内部算法计算测距传感器的六个距离探测数据，得出水平液压缸的横移行程和支撑液压缸的伸缩行程，并通过液压系统控制液压缸运作，从而使圆形轨道处于与任意隧道断面同轴的位置。

进一步，所述液压系统采用闭式回路。

本发明的有益效果在于：

1.可以调节轨道本体到与隧道断面的同心的位置，防止出现轨道靠向隧道一侧使探地雷达失去测量空间。

2.具有空间位置测距功能，能够自动调整轨道的空间位置，

3.结构简单，运行可靠，提高检测工作的机械化水平，避免操作人员登高及坠落的风险，有效减少劳动强度。

附图说明

图1是本发明的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用轨道总体结构正视示意图；

图2是本发明的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用轨道总体结构侧视示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实例具体说明本发明的实施方式。

如图1，2所示，本发明的用于盾构隧道壁后注浆检测的探地雷达专用轨道，包括轨道1、水平液压缸2、水平导轨3、导轨钳制器3-1、连杆4、支撑液压缸5、测距传感器6、液压系统7(泵及换向阀组等)、控制系统8、以及其它附属功能部件。轨道1上部装有探地雷达10。

轨道1由2根平行的圆形管件构成，单根截面为中空矩形；两端封闭。两者间由一组轨枕连接固定。轨道1半径尺寸依照盾构隧道管壁9的内径定制。

水平液压缸2为双作用双出杆液压缸，两端的活塞杆头装有关节轴承，与轨道1构成耳轴铰接相连的形式。共有2个，分别安装在轨道1上部的内侧，成对称水平布置。通过控制液压缸的左右横移带动轨道的左右横移。

水平导轨3位于轨道底部，成对称水平布置。优选采用滚珠直线导轨，导轨两端与轨道固定连接。

导轨钳制器3-1位于水平导轨3的滑块处，平时为锁紧状态，使滑块稳固位于导轨上。水平液压缸2移动前松开，移动至目标位置后锁紧。

连杆4共四根，两两对称分布。上部2根分别与水平液压缸2的缸筒和台车11端面相连接，下部2根分别与水平导轨3的滑块和台车端面相连，连接方式采用转轴铰接形式。

支撑液压缸5为双作用单出杆液压缸，活塞杆和缸筒的连接耳座装有关节轴承。缸筒端与位于上部连杆4相连，耳轴铰接相连；活塞杆端与装在台车端面的耳座通过耳轴铰接相连。活塞杆伸出时带动连杆4向上转动，进而带动轨道1向上运动。活塞杆缩回时带动连杆4向下转动，进而带动轨道1向下运动。

测距传感器6用于测量轨道与隧道内壁的间距，优选装6个，分别位于单侧轨道的两端和顶部，优选采用激光测距传感器。

液压系统7用于控制水平液压缸2、支撑液压缸5和导轨钳制器3-1的运作。采用闭式液压系统，电磁换向阀用于控制液压缸2和5的伸缩，水平液压缸2采用同步阀控制并行伸缩行程，采用液压锁(双联液控单向阀)锁定行程终了位置；支撑液压缸5采用同步阀控制并行伸缩行程，采用平衡阀作为行程终了位置的安全锁紧方式，防止失压回缩。其中轨道1中的2根导轨用作液压系统的油管回路的一部分，同时起散热作用。

控制系统8为嵌入式工控系统，通过内部算法计算测距传感器6的6个距离探测数据，得出水平液压缸2的横移行程和支撑液压缸的伸缩行程，通过液压系统7控制液压缸运作，从而使轨道1处于与任意隧道断面同轴的位置。

需要指出：将本发明的装置安装在台车的端面上，即两节台车之间或末节台车之尾(或首节台车之首)，是为了获得尽可能大的移动调整的空间。因此安装位置设在台车的端面是实际应用中的优选位置，并非唯一位置。