用于海洋隧道基础探挖过程中的勘测填缝一体施工装置的制作方法

1.本发明涉及一种海洋隧道勘测填缝一体施工装置，具体为用于海洋隧道基础探挖过程中的勘测填缝一体施工装置，属于海洋隧道光学探挖技术领域。


背景技术：

2.海底隧道是指在海峡、海湾和河口等处的海底之下建造沟通与陆地间交通运输的交通管道技术工程。海底隧道一般分海底表面和海底地层之下两种类型，建筑方法也不相同。海底隧道不妨碍水上船舶航行、不受大风大雾等气象条件的影响。
3.在浅海的隧道区域的基础进行挖掘过程中，需要通过设备对隧道进行勘测，同时也需要对隧道中地质层进行取样勘测，在实际的勘测过程中存在以下问题：1、在勘测取样中，无法对所需要的深度的地层土质进行指定获取，在取样后需要人工将钻头取出，再将内部的样品进行拿取，操作过于繁琐。
4.2、勘测过程中，钻头取样后无法自动对样品进行拿取，不便于进行多次取样。
5.3、在隧道勘测过程中，不具有对隧道顶部进行填缝处理的功能，而现有的填缝处理操作中，通常需要架设支撑板再进行注浆。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题：本发明提出了一种用于海洋隧道基础探挖过程中的勘测填缝一体施工装置，包括agv车身，所述agv车身底部安装有行走机构，所述agv车身顶部固定连接有固定框，所述固定框内部设有钻筒，所述钻筒内部设有样品框，所述钻筒内部设有取样组件；所述固定框一侧设有升降框，所述升降框与agv车身固定连接，所述升降框内部设有用于对钻筒进行升降的升降组件；所述固定框内部设有固定架，所述固定架与agv车身固定连接，所述固定架顶部设有用于对样品框更换的推动组件；所述固定框内部设有支撑架，所述支撑架与agv车身固定连接，所述支撑架顶部设有转动板，所述转动板顶部设置有用于取样后进行收集的收纳组件；所述固定架一侧设有固定筒，所述固定筒与agv车身固定连接，所述固定筒内部设置有用于推动样品框进行转换的转动组件。
7.优选的，所述取样组件包括固定连接于钻筒内部的支撑盘，所述支撑盘底部设有转动盘，所述转动盘底部固定连接有两个弧形密封板，所述转动盘底部设有底盘，所述底盘底部固定连接有支撑杆，所述支撑杆底部固定连接有固定盘，所述固定盘与钻筒内壁固定连接，所述钻筒外侧开设有进料槽，所述样品框设置于底盘顶部，所述底盘顶部固定连接有安装板，所述样品框底部固定连接有限位板，所述限位板与安装板滑动连接，所述底盘顶部开设有通槽，有利于通过安装板对限位板底部的限位板定位，使样品框保持稳定放置。
8.优选的，所述取样组件还包括两个螺纹板，两个所述螺纹板分别固定连接于两个
弧形密封板底部，两个所述螺纹板之间螺纹连接有螺纹盘，所述螺纹盘套设于支撑杆外侧，所述支撑杆外侧开设有滑动槽，所述螺纹盘内壁固定连接有凸块，所述凸块设置于支撑杆外侧开设的滑动槽内部并与支撑杆滑动连接，所述螺纹盘顶部固定连接有连接板，所述连接板顶部固定连接有两个定位杆，所述定位杆与底盘开设的通槽相适配，所述样品框底部固定连接有两个定位块，所述支撑盘顶部固定连接有第一电机，所述电机输出轴贯穿支撑盘并与转动盘固定连接，通过螺纹板推动螺纹盘，使螺纹盘推动定位杆，有利于使定位杆插入样品框底部固定连接的定位块内部来对定位块进行固定。
9.优选的，所述升降组件包括丝杆，所述丝杆转动连接于agv车身顶部，所述丝杆贯穿升降框并与升降框转动连接，所述丝杆外侧通过滚珠螺母副连接有连接块，所述连接块外侧固定连接有支撑板，所述支撑板顶部固定连接有第二电机，所述第二电机输出轴与钻筒固定连接，所述升降框顶部固定连接有第四电机，所述第四电机输出轴与丝杆固定连接，此设计有利于控制钻筒的勘探深度。
10.优选的，所述推动组件包括限位框，所述限位框固定连接于固定架顶部，所述限位框顶部设有条形板，所述条形板外侧固定连接有推动横板，所述限位框顶部固定连接有竖块，所述推动横板与竖块滑动连接，所述条形板底部设有偏转板，所述偏转板顶部固定连接有竖轴，所述竖轴延伸至条形板内部并与条形板滑动连接，所述偏转板底部固定连接有驱动杆，所述驱动杆贯穿限位框并与限位框转动连接，所述固定架外侧固定连接有第三电机，所述第三电机输出轴与驱动杆固定连接，所述限位框外侧固定连接有l形支撑架，所述l形支撑架一侧固定连接有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆一端固定连接有滚轮座，所述滚轮座与l形支撑架之间设置有第二弹簧，所述第二弹簧套设于第二伸缩杆外侧，在使用过程中，此设计有利于对样品框进行更换操作，完成对样品框的自动补充。
11.优选的，所述收纳组件包括绕转动板环形分布的多个收纳框，多个收纳框均固定连接于转动板顶部，多个所述收纳框内壁两侧均设有弧形夹持板，两个所述弧形夹持板与收纳框内壁两侧均固定连接有第一伸缩杆，所述第一伸缩杆外侧套设有第一弹簧，所述收纳框底部固定连接有定位板，所述定位板与样品框底部固定连接的限位板相适配，所述转动板底部固定连接有转动杆，所述转动杆贯穿支撑架并与支撑架转动连接，所述agv车身顶部固定连接有第五电机，所述第五电机输出轴与转动杆固定连接，此设计是为了将装有样品的样品框推入到收纳框中进行收纳。
12.优选的，所述转动组件包括转杆，所述转杆贯穿固定筒并与固定筒转动连接，所述固定筒外侧固定连接有多个推动板，所述固定筒外侧开设有滑槽，所述固定筒与限位框之间固定连接有倾斜滑板，所述转杆和转动杆外侧均固定连接有带轮，两个所述带轮之间通过皮带传动连接，有利于补充新的样品框，所述agv车身前侧设有填缝装置。
13.优选的，所述填缝装置包括拱形支撑架，所述拱形支撑架底部固定连接有两个液压伸缩杆，两个所述液压伸缩杆均与agv车身固定连接，所述agv车身顶部固定连接有输浆设备，所述输浆设备出浆口固定连接有输送管，所述输送管与拱形支撑架底部固定连接，有利于对隧道拱形顶部缝进行填补。
14.优选的，所述agv车身外侧固定连接有扶手，所述扶手外侧固定连接有控制面板，所述控制面板与两个液压伸缩杆、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和输浆设备均设置为电性连接。
15.优选的，所述agv车身顶部固定连接有固定座，所述固定座顶部安装有光学测距装置，所述光学测距装置包括光学测距仪。
16.本发明提供了用于海洋隧道基础探挖过程中的勘测填缝一体施工装置，其具备的有益效果如下：1、该用于海洋隧道基础探挖过程中的勘测填缝一体施工装置，在钻筒内部设置有底盘，在底盘顶部设有样品框，通过第一电机启动带动转动盘正向转动一个圈半，当转动盘底部固定连接的弧形密封板将钻筒外侧开设的进料槽进行封闭，当钻筒下降至需要取样的深度时，此时启动第一电机带动弧形密封板转动，将钻筒外侧开设的进料槽打开，对该深度的土壤进行取样，当取样完成后再反向旋转转动盘，使转动盘将弧形密封板进行关闭，形成封闭空间，避免样品受其他土层影响，随着钻筒的上升，使样品框移动至与限位框处于统一水平位置。
17.2、该用于海洋隧道基础探挖过程中的勘测填缝一体施工装置，启动第三电机使驱动杆带动偏转板进行转动，使偏转板顶部固定连接的竖轴在条形板中滑动，从而使竖轴推动条形板进行移动，使条形板推动横板，推动横板在竖块限位作用下，使推动横板推动钻筒内部的装有样品框的样品，使样品推动至转动板顶部固定连接的收纳框内部，从而便捷的进行自动更换操作，可以实现多次对不同位置进行勘探，避免了每次取样后再进行拆卸取出样品，节省了工作的时间。
18.3、该用于海洋隧道基础探挖过程中的勘测填缝一体施工装置，使滚轮座推动样品框与样品框与限位框一侧相贴合，使样品框可以顺利的通过钻筒外侧开设的进料槽，从而使空置的样品框推动钻筒内部的放置的装有样品的样品框，以达到使推动横板推动样品框进行更换的实施效果，重复上述操作，可实现依次进行取样操作。
附图说明
19.图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明的升降组件结构示意图；图3为本发明升降框结构示意图；图4为本发明钻筒剖视结构示意图；图5为本发明样品框结构示意图；图6为本发明弧形密封板结构示意图；图7为本发明支撑杆结构示意图；图8为本发明支撑架结构示意图；图9为本发明图8的a部放大结构示意图；图10为本发明推动组件结构示意图；图11为本发明推动横板结构示意图；图12为本发明图11的b部放大结构示意图；图13为本发明光学测距仪内部控制示意图。
20.图中：1、agv车身；2、行走机构；3、固定框；4、升降框；5、丝杆；6、连接块；7、支撑板；8、钻筒；9、支撑盘；10、底盘；11、转动盘；12、弧形密封板；13、支撑杆；14、固定盘；15、螺纹盘；16、螺纹板；17、连接板；18、定位杆；19、滑动槽；20、样品框；21、限位板；22、支撑架；23、
转动板；25、收纳框；26、转动杆；27、第五电机；29、弧形夹持板；30、第一伸缩杆；31、第一弹簧；32、定位板；33、固定筒；34、转杆；35、推动板；36、倾斜滑板；37、固定架；38、限位框；39、条形板；40、偏转板；41、竖轴；42、驱动杆；43、推动横板；44、竖块；45、l形支撑架；46、第二伸缩杆；47、第二弹簧；48、滚轮座；49、带轮；50、固定座；51、光学测距仪；53、控制面板；54、定位块；55、拱形支撑架；56、输浆设备；57、输送管；59、安装板；60、液压伸缩杆；61、第一电机；62、第二电机；63、第三电机；64、第四电机。
具体实施方式
21.本发明实施例提供用于海洋隧道基础探挖过程中的勘测填缝一体施工装置。
22.请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12，包括agv车身1，agv车身1底部安装有行走机构2，agv车身1顶部固定连接有固定框3，固定框3内部设有钻筒8，钻筒8内部设有样品框20，钻筒8外侧开设有进料槽，钻筒8内部设有取样组件；固定框3一侧设有升降框4，升降框4与agv车身1固定连接，升降框4内部设有用于对钻筒8进行升降的升降组件；固定框3内部设有固定架37，固定架37与agv车身1固定连接，固定架37顶部设有用于对样品框20更换的推动组件；固定框3内部设有支撑架22，支撑架22与agv车身1固定连接，支撑架22顶部设有转动板23，转动板23顶部设置有用于取样后进行收集的收纳组件；固定架37一侧设有固定筒33，固定筒33与agv车身1固定连接，固定筒33内部设置有用于推动样品框20进行转换的转动组件。
23.取样组件包括支撑盘9，支撑盘9固定连接于钻筒8内部，支撑盘9底部设有转动盘11，转动盘11底部固定连接有两个弧形密封板12，转动盘11底部设有底盘10，底盘10底部固定连接有支撑杆13，支撑杆13底部固定连接有固定盘14，固定盘14与钻筒8内壁固定连接，样品框20设置于底盘10顶部，底盘10顶部固定连接有安装板59，样品框20底部固定连接有限位板21，限位板21与安装板59滑动连接，底盘10顶部开设有通槽，有利于通过安装板59对样品框20底部的限位板21进行定位，使样品框20保持稳定放置，取样组件还包括两个螺纹板16，两个螺纹板16分别固定连接于两个弧形密封板12底部，支撑杆13外侧开设有滑动槽19，螺纹盘15内壁固定连接有凸块，凸块设置于支撑杆13外侧开设的滑动槽19内部并与支撑杆13滑动连接，螺纹盘15顶部固定连接有连接板17，连接板17顶部固定连接有两个定位杆18，定位杆18与底盘10开设的通槽相适配，样品框20底部固定连接有两个定位块54，支撑盘9顶部固定连接有第一电机61，第一电机61输出轴贯穿支撑盘9并与转动盘11固定连接，两个螺纹板16之间螺纹连接有螺纹盘15，螺纹盘15套设于支撑杆13外侧，螺纹板16内侧设有螺纹，与螺纹盘15外侧设有的螺纹相啮合，当转动盘11带动固定连接的两个弧形密封板12转动时，密封板12带动与之固定连接的螺纹板16一起进行转动，通过螺纹盘15内壁固定连接的凸块（图中未画出）的设置，凸块可在支撑杆13的滑动槽中滑动，从而使螺纹盘15相对与支撑杆13不发生转动，同时在螺纹板16与螺纹盘15的螺纹的作用下，使螺纹盘15在支撑杆13外侧达到向上移动的效果，有利于通过螺纹板16推动螺纹盘15，使螺纹盘15推动定位杆18，使定位杆18插入样品框20底部固定连接的定位块54内部，对定位块54进行固定。
24.升降组件包括丝杆5，丝杆5转动连接于agv车身1顶部，丝杆5贯穿升降框4并与升
降框4转动连接，即为丝杆模组，丝杆模组的丝杆5外侧设有滚珠螺母，所述滚珠螺母上连接有连接块6，连接块6外侧固定连接有支撑板7，支撑板7顶部固定连接有第二电机62，第二电机62输出轴与钻筒8固定连接，升降框4顶部固定连接有第四电机64，第四电机64输出轴与丝杆5固定连接，此设计有利于控制钻筒8的勘探深度。
25.具体的，由于在海洋隧道中需要对隧道的土层地质进行勘测和对隧道进行填缝，而如果只靠人工手持勘测装置和取样设备进行取样是无法进行实现的，故此通过agv车身1底部安装有行走机构2，使行走机构2在隧道中进行移动，需要说明的是，行走机构2采用履带式行走结构，在此不做进一步阐述。
26.当需要对隧道中的土层进行勘探时，本技术设备达到勘测取样的地点时，通过启动第四电机64，使第四电机64带动丝杆5进行转动，丝杆模组为购置件，其原理是通过丝杆5的转动能够保证与丝杆5螺纹连接的滚珠螺母沿着丝杆5运动，即带动连接在滚珠螺母上连接块6下降，连接块6带动支撑板7进行下降，并通过启动第二电机62带动钻筒8转动，使钻筒8对隧道底部进行钻进，在钻筒8内部设置有底盘10，在底盘10顶部设有样品框20，在固定框3顶部还可铰接有两个盖板，两个盖板分别设置于转动板23和固定筒33顶部，以便于开启来进行拿取和放置样品框20。
27.通过第一电机61的设置，使第一电机61带动转动盘11正向转动一个半圈，使转动盘11底部固定连接的弧形密封板12将钻筒8外侧开设的进料槽进行封闭，当钻筒8下降至需要取样的深度时，此时再次启动第一电机61带动弧形密封板12转动，将钻筒8外侧开设的进料槽打开，再通过第二电机62带动钻筒8转动将土层中的土壤收集到样品框20内部，对该深度的土壤进行取样，当取样完成后，再反向旋转转动盘11，使转动盘11将弧形密封板12进行关闭，形成封闭空间，避免样品受其他土层影响，随着钻筒8的上升，使样品框20移动至与限位框38处于统一水平位置，需要说明的是，agv车身1通常也称为agv小车，是指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需要驾驶员的搬运车，以可充电的蓄电池为其动力来源，在此不做进一步的阐述，本技术中将agv车身底部加装履带式的行走机构，更加有利于在海洋隧道工程上进行使用。
28.请再次参阅图1、图2、图4、图5、图8、图9、图10、图11和图12，推动组件包括限位框38，限位框38固定连接于固定架37顶部，限位框38顶部设有条形板39，条形板39外侧固定连接有推动横板43，限位框38顶部固定连接有竖块44，推动横板43与竖块44滑动连接，条形板39底部设有偏转板40，偏转板40顶部固定连接有竖轴41，竖轴41延伸至条形板39内部并与条形板39滑动连接，偏转板40底部固定连接有驱动杆42，驱动杆42贯穿限位框38并与限位框38转动连接，固定架37外侧固定连接有第三电机63，第三电机63输出轴与驱动杆42固定连接，限位框38外侧固定连接有l形支撑架45，l形支撑架45一侧固定连接有第二伸缩杆46，第二伸缩杆46一端固定连接有滚轮座48，滚轮座48与l形支撑架45之间设置有第二弹簧47，第二弹簧47套设于第二伸缩杆46外侧，此设计有利于对样品框20进行更换操作，完成对样品框20的自动补充。
29.当完成取样后，通过启动第一电机61，使转动盘11带动两个弧形密封板12进行反向转动两圈半，弧形密封板12转动过程中，由于在弧形密封板12底部固定连接有螺纹板16，同时螺纹板16与螺纹盘15螺纹连接，支撑杆13外侧开设有滑动槽19，螺纹盘15内壁固定连
接的凸块设置于支撑杆13开设的滑动槽19内部，从而实现使螺纹盘15推动连接板17进行下降，连接板17顶部固定连接的定位杆18从样品框20底部固定连接的定位块54中滑出，从而实现解除对样品框20的固定。
30.此时通过启动第三电机63使驱动杆42带动偏转板40进行转动，使偏转板40顶部固定连接的竖轴41在条形板39中滑动，从而使竖轴41推动条形板39进行移动，使条形板39带动推动横板43，推动横板43在竖块44限位作用下，推动横板43推动未装有样品的样品框推动钻筒8内部的装有样品框20的样品，使样品推动至转动板23顶部固定连接的收纳框25内部，（需要说明的是：本附图中，图11作为参考，对于竖轴41相对偏转板40的距离可在实际使用中进行调整，保证推动横板43的运动不会受到影响，并且推动横板43在进行设计时的长度需可将样品框20推入收纳框25内部），从而便捷的进行自动更换操作，可以实现多次对不同位置进行勘探，避免了每次取样后再进行拆卸取出样品，节省了工作的时间。
31.请再次参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图12，收纳组件包括绕转动板23环形分布的多个收纳框25，多个收纳框25均固定连接于转动板23顶部，多个收纳框25内壁两侧均设有弧形夹持板29，两个弧形夹持板29与收纳框25内壁两侧均固定连接有第一伸缩杆30，第一伸缩杆30外侧套设有第一弹簧31，收纳框25底部固定连接有定位板32，定位板32与样品框20底部固定连接的限位板21相适配，转动板23底部固定连接有转动杆26，转动杆26贯穿支撑架22并与支撑架22转动连接，agv车身1顶部固定连接有第五电机27，第五电机27输出轴与转动杆26固定连接，此设计是为了将装有样品的样品框20推入到收纳框25中进行收纳。
32.转动组件包括转杆34，转杆34贯穿固定筒33并与固定筒33转动连接，固定筒33外侧固定连接有多个推动板35，固定筒33外侧开设有滑槽，固定筒33与限位框38之间固定连接有倾斜滑板36，转杆34和转动杆26外侧均固定连接有带轮49，两个带轮49之间通过皮带传动连接，有利于补充新的样品框20，agv车身1前侧设有填缝装置。
33.具体的，在转动板23顶部固定连接的多个收纳框25内部设置有定位板32，使样品框20底部固定连接的限位板21被限位，使样品框20可以稳定滑入收纳框25内部，并且在收纳框25内壁两侧均设有弧形夹持板29，收纳框25与弧形夹持板29之间设有第一弹簧31，使第一弹簧31推动弧形夹持板29，实现弧形夹持板29对样品框20进行夹持的目的，保持样品框20的稳定性，当完成放置后，通过启动第五电机27，使第五电机27带动转动杆26，使转动杆26带动转动板23进行转动，从而使转动板23顶部的多个收纳框25进行切换，为下次存放样品进行准备。
34.同时在转杆34和转动杆26之间通过带轮49外侧的皮带传动，使转杆34转动，当转杆34转动带动多个推动板35转动的时候，在相邻的推动板35之间均设置一个样品框20，当推动板35推动样品框20进行转动时，其中一个样品框20移动至倾斜滑板36处，从而使样品框20通过倾斜滑板36滑动至限位框38顶部，通过推动组件对样品框20进行推动，将样品框20推入钻筒8内部的底盘10顶部，为下次取样进行准备，达到样品框20可进行自动更换的目的。
35.通过在限位框38一侧固定连接的l形支撑架45，由于滚轮座48与样品框20接触，使滚轮座48推动样品框20与样品框20与限位框38一侧相贴合，使样品框20可以顺利的通过钻筒8外侧开设的进料槽，从而使空置的样品框20推动钻筒8内部的放置的装有样品的样品框
20，以达到使推动横板43推动样品框20进行更换的实施效果，重复上述操作，可实现依次进行取样操作。
36.请再次参阅图1，填缝装置包括拱形支撑架55，拱形支撑架55底部固定连接有两个液压伸缩杆60，两个液压伸缩杆60均与agv车身1固定连接，agv车身1顶部固定连接有输浆设备56，输浆设备56出浆口固定连接有输送管57，输送管57与拱形支撑架55底部固定连接，agv车身1外侧固定连接有扶手，扶手外侧固定连接有控制面板53，有利于对隧道拱形顶部缝进行填补，控制面板53与两个液压伸缩杆60、第一电机61、第二电机62、第三电机63、第四电机64、第五电机27和输浆设备56均设置为电性连接。
37.具体的，当需要对隧道拱形顶部进行补缝时，通过操作控制面板53使液压伸缩杆60进行伸长，使拱形支撑架55顶部与出现的缝隙处相贴合，此时通过输浆设备56，使输浆设备56通过输送管57对拱形支撑架55内部进行注浆，并保持拱形支撑架55与隧道顶部裂缝贴合状态，当注浆凝固后，通过收缩液压伸缩杆60，从而完成对缝隙进行填补，操作便捷，不需要人员通过搭设脚架进行操作，操作更加便捷快速。
38.请再次参阅图13，agv车身顶部固定连接有固定座，固定座顶部安装有光学测距装置，光学测距装置包括光学测距仪51，光学测距仪51可以搭配处理器、agv车身控制模块、存储单元、读取单元、无线传输模块、云端存储服务器、联网读取模块、数据对比、数据修正进行使用，此处不做过多的描述，可以视为现有技术。
39.具体的，光学测距仪51在agv车身1上，其安装方式可根据实际的测距范围来定，可以搭配现有的仪器支架进行使用，对于此光学测距仪51的使用方法，本技术不做具体的限制，光学测距仪51可以与内置的处理器进行信号和数据的传输，光学测距仪将所获取的信号传输给处理器，处理器对所测的数据通过两种手段进行存储：一、采用安装于agv车身1上的存储单元进行数据的储存，利于在没有网络的区域，对数据进行保存，光学测距仪51进行多次有频率的探测，发出探测信号，先经过处理器处理，存储到存储单元中，然后对存储的数据进行读取然后经过多次的数据对比和数据修正，将数据修正后信号例如距离障碍物距离、车身可通过空间等经过处理器传递给agv车身控制模块，以便于其进行避障或者规避危险物，避免对其造成损坏；二、在网络环境相对好的环境或者建立了局域网的环境中，这些信号数据还可经过无线传输模块传输给云端存储服务器进行存储。
40.更进一步说明的，存储于存储单元的数据和云端存储服务器中的数据还可以进行数据对比和数据修正，这样也可以更进一步的提高数据的精确度，方便勘探的时候的数据记录的准确性。