[發明專利]一種隧道襯砌施工的自動化控制方法

有效

• 申請號: 201711095878.8
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN108104838B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 王百泉;林春剛;王華;宋華;焦義;尚偉;李荊;胡方昭;賀善寧;劉立莊
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 符繼超

1.一種隧道襯砌施工的自動化控制方法，隧道襯砌使用到襯砌臺車(1)、混凝土分配器(4)、控制系統(5)、溫度傳感器(6)、流量計(7)、視頻監視器(9)、振搗裝置(10)、壓力傳感器(11)，襯砌臺車(1)主要配置有行走機構(2)和液壓系統(3)，分配器(4)能夠串接數個分配管(8)，其特征是：

控制系統(5)配置在襯砌臺車(1)任一側的底部，控制系統(5)集成了行走機構(2)、液壓系統(3)、混凝土分配器(4)、振搗裝置(10)以及溫度傳感器(6)、流量計(7)、視頻監視器(9)、壓力傳感器(11)的各信息采集和控制程序，且配備有GPRS無線數傳模塊并能將隧道襯砌澆筑過程中的信息采集上傳至項目部監控室，控制系統(5)能夠進行澆筑量測算、澆筑實時數據顯示、拱頂空洞密實度檢測、澆筑自動控制、振搗自動控制、行走機構控制、液壓系統控制、視頻監控及無線通訊，所述澆筑量測算搭載有全站儀數據接口，能夠上傳全站儀測得的隧道空間結構尺寸數據；所述澆筑實時數據顯示分為實時澆筑位置顯示、混凝土澆筑量顯示和混凝土入模溫度顯示；所述澆筑自動控制通過控制混凝土分配器各出口實現；所述行走機構控制及所述液壓系統控制則分別對應行走機構(2)及液壓系統(3)；所述無線通訊通過隧道內部的GPRS無線數傳模塊實現，通過該GPRS無線數傳模塊將所有運行數據遠傳至項目部監控室；

混凝土分配器(4)配置在隧道襯砌臺車上部且串接有數個分配管(8)，各分配管(8)用于快速分配澆筑隧道襯砌所需的混凝土，在各分配管(8)的末端分別配置有溫度傳感器(6)和流量計(7)，各溫度傳感器(6)及流量計(7)分別用于檢測采集所述混凝土入模溫度及所述混凝土澆筑量并實施所述澆筑自動控制；

視頻監視器(9)配置在襯砌臺車(1)前進方向一側的拱頂部位，能將各設備上需要監控的實時所述視頻監控工作畫面信息采集傳輸至項目部監控室；

振搗裝置(10)配置在襯砌臺車(1)上方的弧形模板上，在控制系統(5)的操控下實現對混凝土的所述振搗自動控制作業；

數個壓力傳感器(11)沿襯砌臺車(1)的弧形模板圓周布置，用于檢測采集混凝土澆筑過程中各點的壓力并顯示混凝土澆筑的深度，壓力傳感器 (11)同時具有所述拱頂空洞密實度檢測信息采集功能；

在上述配合下，根據所述全站儀測得的隧道開挖空間結構尺寸，精確計算出該隧道襯砌施工段所需的混凝土使用量并存入控制系統(5)以便于施工方組織施工；隧道襯砌施工前須通過控制系統(5)驅動行走機構(2)并將襯砌臺車(1)移動到所述施工段，然后控制系統(5)再驅動液壓系統(3)將襯砌臺車(1)的弧形模板也移動到所述施工段，待襯砌臺車(1)完成立模后開始澆筑混凝土；混凝土分配器(4)的下端與混凝土泵車聯接，而其上端與各分配管(8)對接，根據隧道襯砌澆筑工藝要求并在控制系統(5)的調控下，混凝土分配器(4)通過任一分配管(8)將混凝土自動分配到所述施工段的對應澆注空間，此時壓力傳感器(11)實時顯示混凝土澆筑的壓力及高度，溫度傳感器(6)實時顯示混凝土的入模溫度，流量傳感器實時顯示已澆筑的混凝土使用量，當混凝土澆筑壓力及流量均達到施工設計要求時，在控制系統(5)的調控下混凝土分配器(4)能自動切換到下一個分配管(8)，實現混凝土自動分層澆筑；當一個所述對應澆注空間完成澆筑后，控制系統(5)啟動振搗裝置(10)對混凝土自動進行搗固，每個所述對應澆注空間的振搗裝置(10)都是相互獨立的，如此循環即可完成該所述施工段的隧道襯砌并實現隧道襯砌施工的自動化控制；當某個所述對應澆注空間的混凝土完成振搗后，該所述對應澆注空間的振搗裝置(10)即被鎖定以防止出現錯誤操作或是破環已搗固的混凝土；視頻監視器能夠實時觀察各設備的工作運轉狀況以便于及時處置意外情況；

此外由于混凝土存在自重問題，會引發拱頂位置容易出現空洞問題，因此拱頂空洞通過壓力傳感器(11)實施檢測，當混凝土壓力達到施工設計要求時被確認拱頂不存在空洞，反之被確認拱頂存在空洞并需要重新施工補救，該施工補救仍通過控制系統(5)實施；

上述自動化控制過程均建立在各項檢測數據之基礎上，控制系統(5)能對所有隧道襯砌澆筑過程中采集的數據進行集中分析并發出控制指令，同時也將檢測到的數據上傳至項目部監控室，當隧道襯砌澆筑過程出現較大偏差時控制系統能及時發出報警，根據所記錄的混凝土澆筑過程信息進行故障分析并及時采取有效的應對措施。