[发明专利]基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工方法及装置

权利要求书

1.一种基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工方法，其特征在于，基于喷射施工装置，分三层完成衬砌的喷射施工;

步骤S1、设置好惯性坐标装置，在控制系统中输入衬砌完成后的隧洞内表面参数和喷射材料参数；

步骤S2、监测反馈系统启动，获得以下两个实时参数：

第一、整个喷射施工装置的实时位置，经惯性坐标装置偏移修正，得到喷射系统的相对位置参数；

第二、围岩或衬砌表面距喷射系统喷头的距离及其在惯性坐标装置中的相对位置参数；

步骤S3、监测反馈系统将获得的上述两个参数反馈至控制系统，控制系统通过将预设衬砌表面目标点位置坐标和监测反馈系统反馈获得的两个实时参数进行比较，得出喷射实施参数；

步骤S4、控制系统将得到的喷射实施参数传输至喷射系统，喷射系统按照次序实施喷射混凝土作业；

步骤S5、监测反馈系统实时采集到喷射施作表面坐标，并将其与预设衬砌表面坐标进行比较，若二者距离差在100mm~200mm范围内，则控制系统向驱动装置发出前进的驱动指令；

步骤S6、整个喷射施工装置进入新位置后，循环执行步骤S1～步骤S5，直至喷射混凝土作业完成10m～100m；

步骤S7、等待2小时～48小时后，实施砂浆喷射作业，步骤同步骤S1～步骤S5，将喷射材料换为砂浆；

步骤S8、等待2小时～48小时后，实施聚合物喷射作业，步骤同步骤S1～步骤S5，将喷射材料换为聚合物。

2.根据权利要求1所述的基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工方法，其特征在于，所述喷射材料参数包括：喷射材料的最大粒径，一次喷层的厚度，凝结时间和最大允许喷射速度。

3.根据权利要求1所述的基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工方法，其特征在于，所述监测反馈系统的反馈频率为1/10s。

4.根据权利要求1所述的基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工方法，其特征在于，所述喷射实施参数包括：喷射时间、喷射角度、喷射速度以及喷头位置。

5.根据权利要求1所述的基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工方法，其特征在于，所述分三层完成衬砌的喷射施工，第一层为喷射混凝土，喷射实施后衬砌表面平整度达到3m靠尺偏差100mm～200mm；

第二层为喷射砂浆，喷射实施后衬砌表面平整度达到3m靠尺偏差3mm～5mm；

第三层为喷射高分子聚合物，喷射实施后衬砌表面平整度达到3m靠尺偏差<3mm。

6.一种基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工装置，其特征在于，包括：

控制系统、监测反馈系统、喷射系统、供料系统、驱动系统，其中，所述的控制系统包括输入装置、采集装置、计算装置和输出装置；

所述输入装置用于输入预先设定的衬砌内径参数和喷射材料参数；

所述采集装置用于记录监测反馈系统实时拾取的围岩或衬砌表面三维坐标、喷射系统位置以及整个喷射施工装置位置；

所述的计算装置用于计算采集装置记录的围岩或衬砌表面三维坐标与预先设定的衬砌内断面对应点之间的差异，并计算出喷射系统下一步移动的位置坐标、喷射速度、喷射时间以及驱动系统下一步移动的位置坐标；

所述的输出装置用于将计算装置计算所得的参数转化成电信号并输入给喷射系统、供料系统和驱动系统；

所述监测反馈系统包括定位装置、惯性坐标装置和激光测距装置，其中，所述定位装置用于实时监控测量整个喷射施工装置的位置，确定其与工作线的误差，当误差超过允许值时，将误差反馈至控制系统，由控制系统经计算装置-输出装置将调整指令输出至驱动系统，以调整整个喷射施工装置的位置，使其位于工作线上，并满足误差控制的要求；

所述惯性坐标装置用于实时反馈喷射系统、当前喷射的目标围岩点或衬砌表面点与隧洞轴线的相对位置；

所述激光测距装置固定于喷射系统上，用于实时监控测量喷射目标点与隧道轴线、预先设定的衬砌断面内表面对应点之间的相对位置关系。

7.根据权利要求6所述的基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工装置，其特征在于所述的喷射系统包括混凝土喷射机、砂浆喷射机和聚合物喷射机三部分。