CN115389618A - 隧道空鼓快速检测修复装置及其检测修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道空鼓快速检测修复装置及其检测修复方法，轨道车上设有检测架和机械手，检测架展开后的外形与隧道内表面平行，检测架外环设有多个敲击头，敲击头一端与检测架铰接，敲击头中部与检测架之间通过第二弹簧连接，检测架上设有声音检测器，声音检测器设在敲击头一侧的位置，机械手端部设有钻杆，钻杆为中空结构，轨道车上的储料桶通过注浆泵与钻杆连通，敲击头敲击隧道壁，声音检测器检测到空鼓，钻杆穿过壁，注入修复液修复空鼓。检测到空鼓后，机械手的钻杆钻入到空鼓内部，储料桶内部的修复液输入到空鼓内部进行修复，减少人工判别难度和修复时间，加快空鼓检测修复的速度，减少了工人工作强度。

Description

隧道空鼓快速检测修复装置及其检测修复方法

技术领域

本发明涉及隧道空鼓速检测修复领域，尤其是涉及一种隧道空鼓快速检测修复装置及其检测修复方法。

背景技术

隧道工程中，隧道内壁并非是平整的，喷浆后的隧道也并非是平整的，隧道的平整度很差，衬砌板很难与隧道初支紧密贴合，因此在隧道初支与衬砌板之间形成空洞空鼓，另外，由于衬砌板铺设时松弛度不足，局部紧绷，或者衬砌板的松弛度过大，在二衬混凝土浇筑时，受二衬混凝土的冲击，衬砌板脱落、褶皱都容易形成空洞。

目前用于隧道衬砌损伤快速评估的主要有数字图像提取法及探地雷达法等，数字图像提取法对隧道衬砌的表面裂缝的扫描检测较为有效，但该方法对衬砌内部缺陷，如背后空洞等的检测并不适用。探地雷达可对衬砌板厚度、衬砌背后空洞等进行有效的检测，然而当在复杂浅表层结构下对损伤目标进行雷达波探测时，会遇到目标反射波能量弱、分辨能力低、信噪比低等问题。特别地，当底板结构中钢筋网较密时，反射雷达波的信号强度会急剧下降，从而对衬砌内部损伤的判断造成极大干扰。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种隧道空鼓快速检测修复装置及其检测修复方法，解决隧道空鼓后修复检测困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种隧道空鼓快速检测修复装置，轨道车上设有检测架和机械手，检测架展开后的外形与隧道内表面平行，检测架外环设有多个敲击头，敲击头一端与检测架铰接，敲击头中部与检测架之间通过第二弹簧连接，检测架上设有声音检测器，声音检测器设在敲击头一侧的位置，机械手端部设有钻杆，钻杆为中空结构，轨道车上的储料桶通过注浆泵与钻杆连通；

敲击头敲击隧道壁，声音检测器检测到空鼓，钻杆穿过壁，注入修复液修复空鼓。

优选方案中，检测架上设有电磁铁，电磁铁设在敲击头杆体一侧的位置，单个敲击头一侧设有控制器，控制器与电磁铁和声音检测器电连接，控制器与机械手电连接。

优选方案中，钻杆端部与电机连接架，电机上设有转动注浆座，钻杆与转动注浆座密封转动连接，转动注浆座内部设有环形通槽，环形通槽与钻杆的中空孔连通。

优选方案中，电机设在机械手端部的第四电动推杆端部，机械手为六自由度机械手。

优选方案中，检测架包括第一检测架、第二检测架和两个对称设置的第三检测架，第一检测架、第二检测架交错设置。

优选方案中，第一检测架包括第一检测板和第二检测板，第一检测板和第二检测板中部铰接，还设有L形结构的收纳槽，第一检测架两端分别通过第一弹簧与收纳槽两端铰接，收纳槽上还设有第一电动推杆，第一电动推杆与收纳槽铰接，第一电动推杆的推杆与第一检测板端部铰接；

第一电动推杆缩回带动第一检测板和第二检测板折叠到收纳槽中。

优选方案中，收纳槽底部与升降架连接，升降架设置在第二电动推杆端部，第二电动推杆设置在轨道车上。

优选方案中，第三检测架与至少两个第三电动推杆连接，第三电动推杆设置在支撑板上，支撑板设置在轨道车上。

优选方案中，轨道车下方轨道轮一侧设有驱动电机，驱动电机与轨道轮连接，隧道的轨道一侧设有取电轨道，取电轨道与轨道车的电控盒电连接。

该方法包括：

S1、轨道车上的第一检测架、第二检测架和第三检测架在缩回状态，第一电动推杆推动第一检测架展开，第二检测架也展开，第一检测架、第二检测架外表面的敲击头抵靠在隧道圆弧顶壁上；

S2、第三检测架通过第三电动推杆推动，使第三检测架上的敲击头抵靠在隧道的侧壁上；

S3、轨道车的驱动电机驱动，轨道车开始移动，第一检测架、第二检测架和第三检测架上的敲击头开始对隧道壁开始敲击，轨道车每移动0.2-2m敲击一次；

S4、控制器控制电磁铁通电，敲击头吸附在电磁铁上，电磁铁断电，敲击头敲在隧道壁上，敲击头敲在隧道壁上的声音由声音检测器收集，敲击产生空鼓的声音分部在20-80分贝；

S5、检测到空鼓后，单个控制器将数据输送到处理器，处理器识别控制器的位置，控制器所在的位置就是检测到空鼓的位置；

S6、对检测到空鼓进行修复，轨道车移动，机械手控制端部的钻杆靠近空鼓的位置，第四电动推杆开始顶推，钻杆开始转动钻孔，钻杆伸入到空鼓内部，储料桶上的注浆泵注入修复液；

S7、修复空鼓后，钻杆缩回到初始位置，轨道车开始移动，第一检测架、第二检测架和第三检测架继续敲击检测，重复上述S3-S6的步骤。

本发明提供了一种隧道空鼓快速检测修复装置及其检测修复方法，第一检测架、第二检测架和第三检测架展开后，敲击头抵靠在隧道的衬砌壁上，敲击头敲击隧道的衬砌壁，出现的空鼓的声音与实体的声音形成差别，检测到空鼓后，机械手的钻杆钻入到空鼓内部，储料桶内部的修复液输入到空鼓内部进行修复，减少人工判别难度和修复时间，加快空鼓检测修复的速度，作业效率搞，并且安装质量高、施工危险性小，减少了工人工作强度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明侧视结构图；

图2是本发明中图1的A-A方向结构图；

图3是本发明第一检测架折叠收纳结构图；

图4是本发明第一检测架和第二检测架折叠收纳结构图；

图5是本发明第三检测架缩回结构图；

图6是本发明机械手钻孔修复结构图；

图7是本发明敲击头敲击检测示意图；

图8是本发明钻杆与转动注浆座安装示意图。

图中：隧道1；机械手2；注浆管3；第一检测架4；第一检测板401；第二检测板402；收纳槽403；第一弹簧404；第一电动推杆405；升降架406；第二电动推杆407；第二检测架5；轨道车6；储料桶7；第三检测架8；轨道9；驱动电机10；敲击头11；第二弹簧1101；第三电动推杆12；取电轨道13；支撑板14；第四电动推杆15；电机16；转动注浆座17；环形通槽1701；钻杆18；控制器19；电磁铁20；声音检测器21。

具体实施方式

实施例1

如图1~8所示，一种隧道空鼓快速检测修复装置，轨道车6上设有检测架和机械手2，检测架展开后的外形与隧道1内表面平行，检测架外环设有多个敲击头11，敲击头11一端与检测架铰接，敲击头11中部与检测架之间通过第二弹簧1101连接，检测架上设有声音检测器21，声音检测器21设在敲击头11一侧的位置，机械手2端部设有钻杆18，钻杆18为中空结构，轨道车6上的储料桶7通过注浆泵与钻杆18连通，敲击头11敲击隧道1壁，声音检测器21检测到空鼓，钻杆18穿过壁，注入修复液修复空鼓。第一检测架4、第二检测架5和第三检测架8展开后，敲击头11抵靠在隧道的衬砌壁上，敲击头11敲击隧道的衬砌壁，出现的空鼓的声音与实体的声音形成差别，检测到空鼓后，机械手2的钻杆18钻入到空鼓内部，储料桶7内部的修复液输入到空鼓内部进行修复，减少人工判别难度和修复时间，加快空鼓检测修复的速度。

其中单个敲击头11配置单个声音检测器21和单个控制器19，处理器方便识别控制器19的位置，也就方便准确的找到敲击头11的敲击位置。

优选方案中，检测架上设有电磁铁20，电磁铁20设在敲击头11杆体一侧的位置，单个敲击头11一侧设有控制器19，控制器19与电磁铁20和声音检测器21电连接，控制器19与机械手2电连接。电磁铁20吸附敲击头11后，然后电磁铁20断电，敲击头11敲击隧道的衬砌壁，出现的空鼓的声音与实体的声音形成差别，实现空鼓的检测。

优选方案中，钻杆18端部与电机16连接架，电机16上设有转动注浆座17，钻杆18与转动注浆座17密封转动连接，转动注浆座17内部设有环形通槽1701，环形通槽1701与钻杆18的中空孔连通。电机16设在机械手2端部的第四电动推杆15端部，机械手2为六自由度机械手。机械手2可以在隧道周圈进行打孔，并相空鼓内部注入修复液，转动注浆座17与电机16固定连接，转动注浆座17向转动钻杆18输送修复浆液。

优选方案中，检测架包括第一检测架4、第二检测架5和两个对称设置的第三检测架8，第一检测架4、第二检测架5交错设置。第一检测架4、第二检测架5对称交错设置，分开设置，使检测的声音能够更好的录入。

优选方案中，第一检测架4包括第一检测板401和第二检测板402，第一检测板401和第二检测板402中部铰接，还设有L形结构的收纳槽403，第一检测架4两端分别通过第一弹簧404与收纳槽403两端铰接，收纳槽403上还设有第一电动推杆405，第一电动推杆405与收纳槽403铰接，第一电动推杆405的推杆与第一检测板401端部铰接，第一电动推杆405缩回带动第一检测板401和第二检测板402折叠到收纳槽403中。第一检测板401和第二检测板402收入到L形结构的收纳槽403中，方便运输和保护敲击头11。

优选方案中，收纳槽403底部与升降架406连接，升降架406设置在第二电动推杆407端部，第二电动推杆407设置在轨道车6上。升降架406升降保护了第一检测板401和第二检测板402。

优选方案中，第三检测架8与至少两个第三电动推杆12连接，第三电动推杆12设置在支撑板14上，支撑板14设置在轨道车6上。第三检测架8收缩，方便轨道车6进入到狭小位置。

优选方案中，轨道车6下方轨道轮一侧设有驱动电机10，驱动电机10与轨道轮连接，隧道1的轨道9一侧设有取电轨道13，取电轨道13与轨道车6的电控盒电连接。取电轨道13为整个轨道车6提供电量。

实施例2

结合实施例1进一步说明，如图1-8所示，轨道车6的取电轮与取电轨道13对接、轨道车6上的第一检测架4、第二检测架5和第三检测架8在缩回状态，第一电动推杆405推动第一检测架4展开，第二检测架5也展开，第一检测架4、第二检测架5外表面的敲击头11抵靠在隧道1圆弧顶壁上。

第三检测架8通过第三电动推杆12推动，使第三检测架8上的敲击头11抵靠在隧道1的侧壁上。

轨道车6的驱动电机10驱动，轨道车6开始移动，第一检测架4、第二检测架5和第三检测架8上的敲击头11开始对隧道1壁开始敲击，轨道车6每移动0.8-1m敲击一次。

控制器19控制电磁铁20通电，敲击头11吸附在电磁铁20上，电磁铁20断电，敲击头11敲在隧道壁上，敲击头11敲在隧道壁上的声音由声音检测器21收集，敲击产生空鼓的声音分部在45-60分贝，其中主要设置为50分贝的反馈声音。

检测到空鼓的声音后，单个控制器19将数据输送到处理器，处理器识别是控制器19，确定控制器19的位置，控制器19所在的位置就是检测到空鼓的位置。

对检测到空鼓进行修复，轨道车6移动，机械手2控制端部的钻杆18靠近空鼓的位置，第四电动推杆15开始顶推，钻杆18开始转动钻孔，钻杆18伸入到空鼓内部，储料桶7上的注浆泵注入修复液，修复液为水泥浆液和水玻璃的混合液，或者为高标速干水泥，或者为沥青液。

修复空鼓后，钻杆18缩回到初始位置，轨道车6开始移动，第一检测架4、第二检测架5和第三检测架8继续敲击检测，重复上述S3-S6的步骤。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道空鼓快速检测修复装置，其特征是：轨道车（6）上设有检测架和机械手（2），检测架展开后的外形与隧道（1）内表面平行，检测架外环设有多个敲击头（11），敲击头（11）一端与检测架铰接，敲击头（11）中部与检测架之间通过第二弹簧（1101）连接，检测架上设有声音检测器（21），声音检测器（21）设在敲击头（11）一侧的位置，机械手（2）端部设有钻杆（18），钻杆（18）为中空结构，轨道车（6）上的储料桶（7）通过注浆泵与钻杆（18）连通；

敲击头（11）敲击隧道（1）壁，声音检测器（21）检测到空鼓，钻杆（18）穿过壁，注入修复液修复空鼓。

2.根据权利要求1所述一种隧道空鼓快速检测修复装置，其特征是：检测架上设有电磁铁（20），电磁铁（20）设在敲击头（11）杆体一侧的位置，单个敲击头（11）一侧设有控制器（19），控制器（19）与电磁铁（20）和声音检测器（21）电连接，控制器（19）与机械手（2）电连接。

3.根据权利要求1所述一种隧道空鼓快速检测修复装置，其特征是：钻杆（18）端部与电机（16）连接架，电机（16）上设有转动注浆座（17），钻杆（18）与转动注浆座（17）密封转动连接，转动注浆座（17）内部设有环形通槽（1701），环形通槽（1701）与钻杆（18）的中空孔连通。

4.根据权利要求1所述一种隧道空鼓快速检测修复装置，其特征是：电机（16）设在机械手（2）端部的第四电动推杆（15）端部，机械手（2）为六自由度机械手。

5.根据权利要求1所述一种隧道空鼓快速检测修复装置，其特征是：检测架包括第一检测架（4）、第二检测架（5）和两个对称设置的第三检测架（8），第一检测架（4）、第二检测架（5）交错设置。

6.根据权利要求5所述一种隧道空鼓快速检测修复装置，其特征是：第一检测架（4）包括第一检测板（401）和第二检测板（402），第一检测板（401）和第二检测板（402）中部铰接，还设有L形结构的收纳槽（403），第一检测架（4）两端分别通过第一弹簧（404）与收纳槽（403）两端铰接，收纳槽（403）上还设有第一电动推杆（405），第一电动推杆（405）与收纳槽（403）铰接，第一电动推杆（405）的推杆与第一检测板（401）端部铰接；

第一电动推杆（405）缩回带动第一检测板（401）和第二检测板（402）折叠到收纳槽（403）中。

7.根据权利要求5所述一种隧道空鼓快速检测修复装置，其特征是：收纳槽（403）底部与升降架（406）连接，升降架（406）设置在第二电动推杆（407）端部，第二电动推杆（407）设置在轨道车（6）上。

8.根据权利要求5所述一种隧道空鼓快速检测修复装置，其特征是：第三检测架（8）与至少两个第三电动推杆（12）连接，第三电动推杆（12）设置在支撑板（14）上，支撑板（14）设置在轨道车（6）上。

9.根据权利要求1所述一种隧道空鼓快速检测修复装置，其特征是：轨道车（6）下方轨道轮一侧设有驱动电机（10），驱动电机（10）与轨道轮连接，隧道（1）的轨道（9）一侧设有取电轨道（13），取电轨道（13）与轨道车（6）的电控盒电连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述一种隧道空鼓快速检测修复装置的检测修复方法，其特征是：该方法包括：

S1、轨道车（6）上的第一检测架（4）、第二检测架（5）和第三检测架（8）在缩回状态，第一电动推杆（405）推动第一检测架（4）展开，第二检测架（5）也展开，第一检测架（4）、第二检测架（5）外表面的敲击头（11）抵靠在隧道（1）圆弧顶壁上；

S2、第三检测架（8）通过第三电动推杆（12）推动，使第三检测架（8）上的敲击头（11）抵靠在隧道（1）的侧壁上；

S3、轨道车（6）的驱动电机（10）驱动，轨道车（6）开始移动，第一检测架（4）、第二检测架（5）和第三检测架（8）上的敲击头（11）开始对隧道（1）壁开始敲击，轨道车（6）每移动0.2-2m敲击一次；

S4、控制器（19）控制电磁铁（20）通电，敲击头（11）吸附在电磁铁（20）上，电磁铁（20）断电，敲击头（11）敲在隧道壁上，敲击头（11）敲在隧道壁上的声音由声音检测器（21）收集，敲击产生空鼓的声音分部在20-80分贝；

S5、检测到空鼓后，单个控制器（19）将数据输送到处理器，处理器识别控制器（19）的位置，控制器（19）所在的位置就是检测到空鼓的位置；

S6、对检测到空鼓进行修复，轨道车（6）移动，机械手（2）控制端部的钻杆（18）靠近空鼓的位置，第四电动推杆（15）开始顶推，钻杆（18）开始转动钻孔，钻杆（18）伸入到空鼓内部，储料桶（7）上的注浆泵注入修复液；

S7、修复空鼓后，钻杆（18）缩回到初始位置，轨道车（6）开始移动，第一检测架（4）、第二检测架（5）和第三检测架（8）继续敲击检测，重复上述S3-S6的步骤。

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