盾构壁后注浆环向双自由度检测控制装置

本发明涉及盾构隧道壁后注浆检测领域，特别涉及一种盾构壁后注浆环向双自由度检测控制装置。

背景技术：

隧道注浆的检测方法目前主要以探地雷达检测为主，通过探地雷达装置的检测和扫描对注浆的厚度和均匀度进行检测。目前的盾构隧道中的雷达检测主要以人工检测为主，不仅效率较低而且检测往往时间滞后，难以与盾构隧道施工的进度和要求相结合。盾构隧道同步注浆是隧道施工的重要组成部分，同步注浆是控制盾构隧道施工产生的地层损失的重要方法。目前的同步注浆的质量控制手段主要是根据注浆量和注浆泵压力并结合现场工作人员的经验来确定。在隧道施工的同时进行地表沉降的测量数据，反馈给工作人员进行同步注浆质量的评估，主观性较大且难以准确判断。这是本申请需要着重改善的地方。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是要提供一种环向和径向双自由度检测的盾构壁后注浆环向双自由度检测控制装置。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种盾构壁后注浆环向双自由度检测控制装置，包括

环向导轨，其通过多个盾构车架安装接口安装于盾构支架上，沿隧道方向跟着盾构机运动；

环向驱动组件，设有滚轮组件，所述环向导轨内嵌于滚轮组件，环向驱动组件在环向伺服控制单元的控制下，在环向导轨上沿圆周进行运动；

径向驱动组件，其下方经一底板与环向驱动组件连接，径向驱动组件在径向伺服控制单元的控制下，沿径向在环向导轨上做往返运动，并沿径向方向缩放及定距控制；

环向驱动组件和径向驱动组件在电机和液压驱动下沿轨道对隧道壁进行环向检测，通过多种检测设备对管片拼装及壁后注浆进行实时检测，检测结果实时施工反馈。

所述环向驱动组件，包括驱动轮、驱动电机和滚轮组件，驱动电机连接驱动轮，驱动轮位于驱动架上，驱动架固定于滚轮组件上，滚轮组件底部设有开槽，所述环向导轨嵌于该开槽部位。

所述环向驱动组件，其外装有防护罩，延长盾构复杂施工环境条件下的使用寿命。

所述环向驱动组件，其检测运动范围为51°-120°，位于隧道的上半部分，运动模式包括匀速及停顿检测。

所述径向驱动组件，包括驱动组件、伸缩式支架和多种检测设备，驱动组件装于底板上，上板经伸缩式支架与底板连接，上板上安装有测距传感器、激光扫描、视觉检测设备、及探地雷达。

本发明环向驱动组件在环向伺服控制单元作用下沿圆周运动，在此过程中保持与盾构隧道管片间距一致，测距传感器的动态反馈，通过径向驱动组件驱动动态调整检径向高度，实现对环向和径向的双自由度检测。

本发明还提供了一种盾构壁后注浆环向双自由度检测控制装置，其检测方法包括如下的步骤：

s1、根据检测需求及盾构操作的净空，确定牵引装置搭载检测设备的类型、环向导轨的直径、环向导轨圆弧角度及径向驱动装置行程；

s2、检测开始前，根据检测需要，径向驱动组件的作用下，双自由度检测控制装置移动到初始检测位置，设置环向检测角度及环向驱动组件距离盾构隧道管片的间距；

s3、检测启动后，双自由度检测控制装置的环向驱动组件在环向伺服控制单元作用下沿圆周运动，在此过程中为躲避障碍区，或保持与盾构隧道管片间距一致，径向驱动组件通过安装在其表面的测距传感器的动态反馈，驱动动态调整径向高度，实现环向和径向双自由度的检测。

本发明的优越功效在于：

1）本发明在电机和液压驱动下沿轨道对隧道壁进行环向检测，并沿径向方向缩放及定距控制，以满足不同直径隧道和不同方位角检测的需求，从而实现对盾构隧道壁后注浆的检测；

2）本发明在同步注浆施工结束后若干小时内控制探地雷达、激光扫描和视觉检测等进行盾构隧道的注浆质量检测；

3）本发明与盾构机一起行走，方便对施工中的隧道盾尾的关键位置进行检测；

4）本发明应用电能和液压驱动源，便于检测。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的环向驱动组件与盾构隧道管片的位置关系示意图；

图3为本发明实施例的径向驱动组件的结构示意图；

图4为本发明实施例的环向驱动组件的结构示意图；

图中标号说明

1—径向驱动组件；

2—环向驱动组件；

4—环向导轨；6—环向伺服控制单元；

7—盾构车架安装接口；

9—测距传感器；10—纵向驱动器；

11—检测设备安装孔；12—驱动轮；

13—驱动电机；14—滚轮组件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1示出了本发明实施例的结构示意图。如图1-图4所示，本发明提供了一种盾构壁后注浆环向双自由度检测控制装置，本发明提供了一种盾构壁后注浆环向双自由度检测控制装置，包括环向导轨4、环向驱动组件2和径向驱动组件1。所述环向导轨4通过多个盾构车架安装接口7安装于盾构支架上，沿隧道方向跟着盾构机运动。

所述环向驱动组件2，包括驱动轮12、驱动电机13和滚轮组件14，驱动电机13连接驱动轮12，驱动轮12位于驱动架上，驱动架固定于滚轮组件14上，滚轮组件14底部设有开槽，所述环向导轨4嵌于该开槽部位，环向驱动组件2在环向伺服控制单元6的控制下，在环向导轨4上沿圆周进行运动。其检测运动范围为51°-120°，位于隧道的上半部分，运动模式包括匀速及停顿检测。

所述环向驱动组件2，其外装有防护罩，延长盾构复杂施工环境条件下的使用寿命。

所述径向驱动组件1，包括纵向驱动器10、伸缩式支架和多种检测设备，纵向驱动器10装于底板上，底板与环向驱动组件2连接。上板经伸缩式支架与底板连接，上板上安装有测距传感器9，激光扫描、视觉检测设备及探地雷达通过检测设备安装孔11安装于上板；径向驱动组件1在径向伺服控制单元的控制下，沿径向在环向导轨4上做往返运动，并沿径向方向缩放及定距控制。

所述环向驱动组件2和径向驱动组件1在电机和液压驱动下沿轨道对隧道壁进行环向检测，通过激光扫描、视觉检测设备及探地雷达对盾构隧道管片8拼装及壁后注浆进行实时检测，检测结果实时施工反馈。

本发明环向驱动组件2在环向伺服控制单元6作用下沿圆周运动，在此过程中保持与盾构隧道管片8间距一致，测距传感器9的动态反馈，通过径向驱动组件1驱动动态调整检径向高度，实现对环向和径向的双自由度检测。

本发明还提供了一种盾构壁后注浆环向双自由度检测控制装置，其检测方法包括如下的步骤：

s1、根据检测需求及盾构操作的净空，确定牵引装置搭载检测设备的类型、环向导轨的直径、环向导轨圆弧角度及径向驱动装置行程；

所述步骤s1具体包括以下步骤：

s11、本发明安装于盾构车架上，具有环向和径向双自由度运动模式；

s12、所述环向导轨4上均匀分布有盾构车架安装接口7，所述测距传感器9，根据盾构隧道管片8的直径及检测半径需求，在径向伺服控制器的控制下，通过径向驱动组件1沿径向进行往返运动，并通过其上安装的激光和超声等测距传感器实现自动定位控制；同时在环向伺服单元6的控制下通过环向驱动组件2沿环向做圆周运动。

所述的步骤s12具体包括以下步骤：

s121、通过检测设备安装孔11搭载激光扫描设备、视觉检测及雷达，实现对管片变形、错台开裂等拼装质量及壁后注浆厚度施工质量实时检测；

s122、所述测距传感器9用于动态反馈平台径向高度，纵向驱动器10沿径向上径向距离调整，以满足不同直径隧道和不同方位角多维度检测需求；

s123、环向驱动装置2在环向伺服控制单元6的控制下，沿圆周进行运动，根据盾构机前方净空及操作要求，运动范围满足51°-120°的检测需求，运动模式包括匀速及停顿检测；

s2、检测开始前，根据检测需要，径向驱动组件1的作用下，双自由度检测控制装置移动到初始检测位置，设置环向检测角度及环向驱动组件距离盾构隧道管片8的间距；

s3、检测启动后，双自由度检测控制装置的环向驱动组件2在环向伺服控制单元6作用下沿圆周运动，在此过程中为躲避障碍区，或保持与盾构隧道管片8间距一致，径向驱动组件1通过安装在其表面的测距传感器的动态反馈，驱动动态调整径向高度，实现环向和径向双自由度的检测。

以上所述仅为本发明的优先实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。