CN115524761B - 一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及引水隧洞诊测技术领域，且公开了一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，包括电驱轨道车和两个检测机构，电驱轨道车上固定连接有龙门架，龙门架上设有传动机构，传动机构连接有两个矩形管，两个矩形管分别与两个检测机构相连，传动机构用于调节两个检测机构的位置，使其对称分布在引水隧洞内检测引水隧洞衬砌及支护的病害，两个检测机构的下端均连接有横板，横板的下端中心处与矩形管相连，矩形管内连接有举升机构。该长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，可以长时间的在隧洞内进行诊测作业，节省人力物力，并且诊测过程较为安全，不易与隧洞内的设施发生碰撞，也具有越障的功能。

Description

一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台

技术领域

本发明涉及引水隧洞诊测技术领域，具体为一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台。

背景技术

隧洞衬砌及支护后空洞问题是长距离引水隧洞常见病害，由此引起的初期支护回填不实、拱顶上鼓及衬砌内缘压裂、掉块等现象屡见不鲜，影响衬砌及支护与围岩的结合程度，严重时可导致整体结构失稳、坍塌，因此，隧洞衬砌及支护后空洞的检测工作是隧洞工程施工质量控制不可或缺的一个环节。目前常采用人工肉眼检查，或人工托举检测仪器方法检测。对于洞径大的工程，则搭设施工台车，人员站立在台车上人工检测。

传统隧洞衬砌及支护后空洞检查，通常采用人工肉眼记录和人工托举仪器的方法进行作业，同时由于隧洞初期支护质量评估节点和检测窗口期为初支工程刚完成或接近完成阶段，工区内还存在各类施工机械如拱顶布置的通风管、边墙侧的输渣皮带、底板中部未拆除的施工轨道等，而长距离引水隧洞一般埋深大、洞径大、线路长、支洞少，采用传统人工检测存在人力物力消耗大、效率低、进度慢、安全性差等弊端。

目前，进行隧洞衬砌及支护后空洞检查时，人工托举检测仪器检测，难以掌控检测位置，容易与隧洞内的施工机械发生碰撞，导致检测仪器损坏，并且也难以长时间的进行诊测作业，不仅人力物力消耗大、效率低，而且进度慢，安全性也差。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，具备检测速度块，可以长时间的在隧洞内进行诊测作业，节省人力物力，并且诊测过程较为安全，不易与隧洞内的设施发生碰撞，也具有越障的功能等优点，解决了人工托举检测仪器检测，难以掌控检测位置，容易与隧洞内的施工机械发生碰撞，导致检测仪器损坏，并且也难以长时间的进行诊测作业的问题。

(二)技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，包括电驱轨道车和两个检测机构，所述电驱轨道车上固定连接有龙门架，所述龙门架上设有传动机构，所述传动机构连接有两个矩形管，两个所述矩形管分别与两个检测机构相连；

所述传动机构用于调节两个检测机构的位置，使其对称分布在引水隧洞内检测引水隧洞衬砌及支护的病害；

两个所述检测机构的下端均连接有横板，所述横板的下端中心处与矩形管相连，所述矩形管内连接有举升机构，所述举升机构用于调节横板的位置，使检测机构贴合在引水隧洞内壁。

优选的，所述传动机构包括两个主轴，两个所述主轴均通过滚动轴承转动连接在龙门架的两个竖直部上，所述主轴的两端均穿过滚动轴承并固定连接有传动架，所述传动架的上端固定连接有槽钢，所述槽钢的一侧通过轴销转动连接有传动臂和拉杆，且传动臂和拉杆相互平行，所述传动臂和拉杆的一端均通过连接轴与矩形管的管壁转动连接，所述槽钢的一侧通过第一销轴转动连接有液压缸，所述液压缸的活塞杆一端通过第二销轴与传动臂的一侧转动连接；

所述龙门架的水平部通过滚动轴承转动连接有蜗杆，所述蜗杆的杆壁上啮合有两个蜗轮，两个所述蜗轮分别同轴心固定在两个主轴的轴壁上，所述龙门架的上端固定连接有电机，所述电机的输出端贯穿龙门架的侧壁并与蜗杆的一端固定连接。

优选的，所述传动架的两侧设有拉力弹簧，且拉力弹簧的两端均固定连接有连接片，所述连接片与传动架的一侧固定连接，所述龙门架的横梁下方设有两个齿轮，两个齿轮相互啮合，所述齿轮同轴心固定在主轴上。

优选的，所述举升机构包括壳体，所述壳体的上侧通过安装孔与矩形管的下端固定连接，所述壳体内设有主动齿轮，所述主动齿轮的一侧啮合有齿轮轴，且齿轮轴通过滚针轴承转动连接在壳体内，所述齿轮轴的一侧啮合有大齿轮，所述大齿轮的中心处固定连接有丝杆，所述丝杆的上端延伸至矩形管内并螺纹连接有螺母，所述矩形管内套接有套管，所述螺母固定在套管的内壁，所述套管的上端延伸至矩形管外并与横板的下端固定连接，所述壳体的上端固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出端穿过壳体的侧壁并与主动齿轮同轴心固定连接。

优选的，所述横板的侧壁通过导向孔套接有多个导向杆，多个所述导向杆的杆壁上均套接有弹簧，所述弹簧的一端与横板的上端固定连接，所述弹簧的另一端固定连接有圆环，所述圆环的一侧与检测机构的外壳固定连接，所述圆环内固定连接有轴套，所述轴套与导向杆的杆壁套接，所述导向杆上设有凸缘。

优选的，所述检测机构的上端固定连接有防撞板，所述导向杆的上端固定连接有万向轮，所述套管的管壁上通过装配孔固定连接有十字形结构的弹性杆，所述弹性杆的杆壁上套接有套筒，所述导向杆的下端通过销钉与套筒的一侧转动连接。

优选的，所述矩形管的一侧设有横杆，所述横杆的两端均固定连接有环形块，两个所述环形块内均套接有限位轴，所述限位轴的一端与矩形管的管壁固定连接。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，具备以下有益效果：

1、本发明在使用的时候，将电驱轨道车吊装置隧洞内的轨道上，启动传动机构调节两个检测机构的位置，使其对称分布在引水隧洞内，然后在启动托举机构使检测机构贴合引水隧洞衬砌或支护的侧壁，最后启动检测机构工作，并由工作人员驾驶电驱轨道车带动检测机构在轨道上匀速行驶，无需人工托举，也不易碰坏检测仪器。

2、本发明设置有的传动机构，在使用时，启动液压缸推动传动臂摆动，传动臂摆动时带动矩形管上移，矩形管上升至一定的高度后，启动举升机构使检测机构与隧洞内衬砌或支护接触，需要诊测隧洞的边墙时，启动电机带动蜗杆旋转，蜗杆旋转带动蜗轮使主轴旋转，主轴旋转时带动传动架摆动，传动架摆动时带动槽钢、传动臂、拉杆、矩形管、横板使检测机构倾斜，从而能够使检测机构停留在隧洞的拱顶至边墙处任意处进行检测。

3、本发明设置有的举升机构，在使用时，通过丝杆和螺母使套管移动，套管移动时带动横板使检测机构移动，进而能够方便工作人员控制检测机构与隧洞内衬砌或支护接触，且在遇到较大障碍物时，直接操控举升机构即可降低检测机构的位置，障碍物较小时，防撞板受到障碍物的挤压带动检测机构使圆环挤压弹簧收缩时产生位移，进而使检测机构能够顺利越过较小的障碍物，同时万向轮接触障碍物时，导向杆上设有的凸缘下压轴套和圆环使弹簧收缩，进而也能够使检测机构下移，有效的对检测机构进行保护。

附图说明

图1为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台结构示意图；

图2为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台中矩形管和检测机构的结构示意图；

图3为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台中检测机构和横板的结构示意图；

图4为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台中举升机构的剖视图；

图5为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台中壳体、矩形管和横板的结构示意图；

图6为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台中弹性杆和导向杆的结构示意图；

图7为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台中龙门架、主轴和传动架的结构示意图；

图8为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台中蜗轮、主轴和传动架的结构示意图；

图9为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台工作时的结构示意图一；

图10为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台工作时的结构示意图二；

图11为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台工作时的结构示意图三；

图12为本发明提出的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台工作时的结构示意图四。

图中：1、电驱轨道车；2、龙门架；3、传动架；4、液压缸；5、槽钢；6、拉杆；7、传动臂；8、检测机构；9、防撞板；10、横板；11、矩形管；12、驱动电机；13、壳体；14、环形块；15、横杆；16、限位轴；17、套管；18、弹性杆；19、套筒；20、导向杆；21、弹簧；22、圆环；23、轴套；24、万向轮；25、丝杆；26、螺母；27、大齿轮；28、齿轮轴；29、主动齿轮；30、电机；31、拉力弹簧；32、主轴；33、蜗轮；34、齿轮；35、蜗杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参照附图1-11,一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，包括电驱轨道车1和两个检测机构8，电驱轨道车1上固定连接有龙门架2，龙门架2上设有传动机构，传动机构连接有两个矩形管11，两个矩形管11分别与两个检测机构8相连，传动机构用于调节两个检测机构8的位置，使其对称分布在引水隧洞内检测引水隧洞衬砌及支护的病害，两个检测机构8的下端均连接有横板10，横板10的下端中心处与矩形管11相连，矩形管11内连接有举升机构，举升机构用于调节横板10的位置，使检测机构8贴合在引水隧洞内壁，矩形管11的一侧设有横杆15，横杆15的两端均固定连接有环形块14，两个环形块14内均套接有限位轴16，限位轴16的一端与矩形管11的管壁固定连接；

电驱轨道车1上还设有辅助***、电气子***和探测子***，其中，辅助***包括照明光源、显示器支架和座椅，电气子***包括动力电池包、运动控制器、电机及驱动器、运动控制芯片，探测子***包括工控机、书记采集分析软件、探测天线与传感设备以及探地雷达/冲击回波/地震映像设备，其中探测天线与传感设备和探地雷达/冲击回波/地震映像设备设置在检测机构8内；

电驱轨道车1的动力由底部90°垂直的两组组轮子提供，用于沿着轨道行走的轨道轮直径φ200mm的，轴距2600mm，固定于液压装置上，与轨道呈90°布置的四个轮子，直径φ400mm，用于车体上下轨道，可用于躲避行走过程的中对面的车辆，车体地盘高度650mm(不含检测设备)，各处动力电机均选用IP68级防水电机，可在水下正常工作行驶，用于通过有积水的路段，两组轮子交替使用，还可用于车辆转场等；

本诊测装备平台的具体实施步骤如下：

(1)采用随车吊将装备平台从运输车吊装至隧洞口；

(2)启动电源，利用辅助轮自动行走至隧洞内需要检测的衬砌工作面；

(3)利用辅助轮组和三角垫块横向移动至施工轨道上，并调整位置使得轨道与主行进轮组间隙均匀；

(4)在机械臂末端安装检测装置8，并将连接线与检测装置8的探测主机连接，升降机械臂，使得检测装置8与被测的衬砌及支护表面紧贴；

(5)开启探测主机，率定设备和被测物介电常数，设置探测参数；

(6)启动电驱轨道车1，按照规定速度在轨道上行走，检测装置8以及探测子***开始工作；

(7)若在轨道上遇到工程施工作业车辆时，先暂停探测子***、收回机械臂至初始状态，利用辅助轮组和三角垫块横向移动至施工轨道侧方，避让施工作业车，然后重新移至轨道上，重新开始步骤(4)到(6)；

(8)探测工作结束，关闭探测子***，收回机械臂，电驱轨道车1自行下轨道调整行进方向后再上轨道，自行行走至原先检测工作面起点，随车吊将装备平台吊上运输车，诊测结束。

本发明在使用的时候，将电驱轨道车1吊装置隧洞内的轨道(轨道为施工隧洞时铺设的轨道)上，启动传动机构调节两个检测机构8的位置，使其对称分布在引水隧洞内，然后在启动托举机构使检测机构8贴合引水隧洞衬砌或支护的侧壁，最后启动检测机构8工作，并由工作人员驾驶电驱轨道车1带动检测机构8在轨道上匀速行驶，进而能够快速的检测引水隧洞的衬砌或支护的病害，无需人工托举，也不易碰坏检测仪器。

实施例2：基于实施例1有所不同的是；

参照附图7-8,传动机构包括两个主轴32，两个主轴32均通过滚动轴承转动连接在龙门架2的两个竖直部上，主轴32的两端均穿过滚动轴承并固定连接有传动架3，传动架3的上端固定连接有槽钢5，槽钢5与矩形管11相互平行，槽钢5的一侧通过轴销转动连接有传动臂7和拉杆6，且传动臂7和拉杆6相互平行，传动臂7和拉杆6的一端均通过连接轴与矩形管11的管壁转动连接，槽钢5的一侧通过第一销轴转动连接有液压缸4，液压缸4的活塞杆一端通过第二销轴与传动臂7的一侧转动连接；

龙门架2的水平部通过滚动轴承转动连接有蜗杆35，蜗杆35的杆壁上啮合有两个蜗轮33，两个蜗轮33分别同轴心固定在两个主轴32的轴壁上，龙门架2的上端固定连接有电机30，电机30的输出端贯穿龙门架2的侧壁并与蜗杆35的一端固定连接，传动架3的两侧设有拉力弹簧31，且拉力弹簧31的两端均固定连接有连接片，连接片与传动架3的一侧固定连接，龙门架2的横梁下方设有两个齿轮34，两个齿轮34相互啮合，齿轮34同轴心固定在主轴32上。

本发明设置有的传动机构，在使用时，启动液压缸4推动传动臂7摆动，传动臂7摆动时带动矩形管11上移，在拉杆6的限位作用下，矩形管11保持竖直状态(如图10所示)，矩形管11上升至一定的高度后，启动举升机构使检测机构8与隧洞内衬砌或支护接触，需要诊测隧洞的边墙时，启动电机30带动蜗杆35旋转，蜗杆35旋转带动蜗轮33使主轴32旋转，主轴32旋转时带动传动架3摆动，传动架3摆动时带动槽钢5、传动臂7、拉杆6、矩形管11、横板10使检测机构8倾斜(如图11和12所示)，从而能够使检测机构8停留在隧洞的拱顶至边墙处任意处进行检测。

实施例3：基于实施例1有所不同的是；

参照附图2-6,举升机构包括壳体13，壳体13的上侧通过安装孔与矩形管11的下端固定连接，壳体13内设有主动齿轮29，主动齿轮29的一侧啮合有齿轮轴28，且齿轮轴28通过滚针轴承转动连接在壳体13内，齿轮轴28的一侧啮合有大齿轮27，大齿轮27的中心处固定连接有丝杆25，丝杆25的上端延伸至矩形管11内并螺纹连接有螺母26，矩形管11内套接有套管17，螺母26固定在套管17的内壁，套管17的上端延伸至矩形管11外并与横板10的下端固定连接，壳体13的上端固定连接有驱动电机12，驱动电机12的输出端穿过壳体13的侧壁并与主动齿轮29同轴心固定连接。

横板10的侧壁通过导向孔套接有多个导向杆20，多个导向杆20的杆壁上均套接有弹簧21，弹簧21的一端与横板10的上端固定连接，弹簧21的另一端固定连接有圆环22，圆环22的一侧与检测机构8的外壳固定连接，圆环22内固定连接有轴套23，轴套23与导向杆20的杆壁套接，导向杆20上设有凸缘，检测机构8的上端固定连接有防撞板9，导向杆20的上端固定连接有万向轮24，套管17的管壁上通过装配孔固定连接有十字形结构的弹性杆18，弹性杆18的杆壁上套接有套筒19，导向杆20的下端通过销钉与套筒19的一侧转动连接。

本发明设置有的举升机构，在使用时，启动驱动电机12带动主动齿轮29使齿轮轴28旋转，齿轮轴28旋转带动大齿轮27使丝杆25旋转，丝杆25旋转时推动螺母26使套管17移动，套管17移动时带动横板10使检测机构8移动，进而能够方便工作人员控制检测机构8与隧洞内衬砌或支护接触，且在遇到较大障碍物时，直接操控举升机构即可降低检测机构8的位置，使检测机构8能够快速的越过障碍物，障碍物较小时，设置在检测机构8上的防撞板9直接与障碍物接触，防撞板9受到障碍物的挤压带动检测机构8使圆环22挤压弹簧21，弹簧21收缩时产生的位移使检测机构8能够顺利越过较小的障碍物，同时万向轮24接触障碍物时，导向杆20下移挤压套筒19使弹性杆18受力变形，且导向杆20上设有的凸缘挤压轴套23，轴套23受力带动圆环22挤压弹簧21，进而也能够使检测机构8下移，有效的对检测机构8进行保护。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，包括电驱轨道车（1）和两个检测机构（8），其特征在于：所述电驱轨道车（1）上固定连接有龙门架（2），所述龙门架（2）上设有传动机构，所述传动机构连接有两个矩形管（11），两个所述矩形管（11）分别与两个检测机构（8）相连；

所述传动机构用于调节两个检测机构（8）的位置，使其对称分布在引水隧洞内检测引水隧洞衬砌及支护的病害，所述传动机构包括两个主轴（32），两个所述主轴（32）均通过滚动轴承转动连接在龙门架（2）的两个竖直部上，所述主轴（32）的两端均穿过滚动轴承并固定连接有传动架（3），所述传动架（3）的上端固定连接有槽钢（5），所述槽钢（5）的一侧通过轴销转动连接有传动臂（7）和拉杆（6），且传动臂（7）和拉杆（6）相互平行，所述传动臂（7）和拉杆（6）的一端均通过连接轴与矩形管（11）的管壁转动连接，所述槽钢（5）的一侧通过第一销轴转动连接有液压缸（4），所述液压缸（4）的活塞杆一端通过第二销轴与传动臂（7）的一侧转动连接；

所述龙门架（2）的水平部通过滚动轴承转动连接有蜗杆（35），所述蜗杆（35）的杆壁上啮合有两个蜗轮（33），两个所述蜗轮（33）分别同轴心固定在两个主轴（32）的轴壁上，所述龙门架（2）的上端固定连接有电机（30），所述电机（30）的输出端贯穿龙门架（2）的侧壁并与蜗杆（35）的一端固定连接；

两个所述检测机构（8）的下端均连接有横板（10），所述横板（10）的下端中心处与矩形管（11）相连，所述矩形管（11）内连接有举升机构，所述举升机构用于调节横板（10）的位置，使检测机构（8）贴合在引水隧洞内壁，所述举升机构包括壳体（13），所述壳体（13）的上侧通过安装孔与矩形管（11）的下端固定连接，所述壳体（13）内设有主动齿轮（29），所述主动齿轮（29）的一侧啮合有齿轮轴（28），且齿轮轴（28）通过滚针轴承转动连接在壳体（13）内，所述齿轮轴（28）的一侧啮合有大齿轮（27），所述大齿轮（27）的中心处固定连接有丝杆（25），所述丝杆（25）的上端延伸至矩形管（11）内并螺纹连接有螺母（26），所述矩形管（11）内套接有套管（17），所述螺母（26）固定在套管（17）的内壁，所述套管（17）的上端延伸至矩形管（11）外并与横板（10）的下端固定连接，所述壳体（13）的上端固定连接有驱动电机（12），所述驱动电机（12）的输出端穿过壳体（13）的侧壁并与主动齿轮（29）同轴心固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，其特征在于：所述传动架（3）的两侧设有拉力弹簧（31），且拉力弹簧（31）的两端均固定连接有连接片，所述连接片与传动架（3）的一侧固定连接，所述龙门架（2）的横梁下方设有两个齿轮（34），两个齿轮（34）相互啮合，所述齿轮（34）同轴心固定在主轴（32）上。

3.根据权利要求1所述的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，其特征在于：所述横板（10）的侧壁通过导向孔套接有多个导向杆（20），多个所述导向杆（20）的杆壁上均套接有弹簧（21），所述弹簧（21）的一端与横板（10）的上端固定连接，所述弹簧（21）的另一端固定连接有圆环（22），所述圆环（22）的一侧与检测机构（8）的外壳固定连接，所述圆环（22）内固定连接有轴套（23），所述轴套（23）与导向杆（20）的杆壁套接，所述导向杆（20）上设有凸缘。

4.根据权利要求3所述的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，其特征在于：所述检测机构（8）的上端固定连接有防撞板（9），所述导向杆（20）的上端固定连接有万向轮（24），所述套管（17）的管壁上通过装配孔固定连接有十字形结构的弹性杆（18），所述弹性杆（18）的杆壁上套接有套筒（19），所述导向杆（20）的下端通过销钉与套筒（19）的一侧转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种长距离引水隧洞衬砌及支护综合自动化诊测装备平台，其特征在于：所述矩形管（11）的一侧设有横杆（15），所述横杆（15）的两端均固定连接有环形块（14），两个所述环形块（14）内均套接有限位轴（16），所述限位轴（16）的一端与矩形管（11）的管壁固定连接。