[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

说明书

一种基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工方法与装置:装置包括控制系统、监测反馈系统、喷射系统、供料系统、驱动系统。监测反馈系统可以实时监控测量整个喷射施工装置的位置，实时监控测量喷射点与隧道轴线、预先设定的衬砌表面之间的相对位置。将预先设定的衬砌内径参数、喷射材料参数输入控制系统，该系统即可自动运行，通过分三层喷射施工，形成完整衬砌。本发明可实现智能化喷射施工，施工精度高，效率高。

技术领域

本发明涉及一种施工方法与装置，更详细地说是一种基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工方法与装置，属于水利水电工程中的水工隧洞衬砌施工方法及设备领域。

背景技术

为了保证水工隧洞安全有效运行，通常需要对隧洞进行衬砌。水工隧洞衬砌一般为复合式衬砌，即由初衬和复衬组合形成衬砌结构。初衬主要用于封闭围岩和提供初期支护，一般采用挂网喷锚混凝土；复衬用于形成最终支护和标准化过水通道，满足过水的要求，一般采用模筑混凝土，需要立模、浇筑混凝土、拆模以及回填灌浆等工序。初衬与复衬之间一般要设置一层防水板，层间不传递剪力，其承载机理类似于“叠合梁”。复合式衬砌工序复杂、工期长、施工难度较大。

单层衬砌是由单层或多层混凝土构成的，各层间能够充分传递剪力的支护体系，与组合式衬砌的最大区别是层间不设防水板，通过层间径向和环向上的抗滑移性，使得各混凝土层形成共同承载体系。其承载机理类似于“组合梁”，比等厚度的复合式衬砌产生的应力小，可适当减薄厚度，减少开挖量，节约投资。

单层衬砌的第一层一般采用喷射混凝土，后续层采用模筑混凝土。与复合式衬砌相比，单层衬砌虽然减去了防水板的施工，但由于模筑混凝土仍然需要立模、浇筑混凝土、拆模等工序，施工周期长、施工难度大。喷射混凝土虽然施工快，机械化程度高，但由于喷射施工精度无法满足水工隧洞衬砌断面标准化和衬砌表面平整度、糙率的要求，一般不用于后续层的施工。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种隧洞衬砌的智能喷射施工方法，解决了喷射混凝土衬砌断面标准化和衬砌表面平整度、糙率的技术问题，可用于一次性施工隧洞单层衬砌，也可用于施作复合式衬砌的复衬。施工效果满足水工隧洞衬砌断面标准化和衬砌表面平整度、糙率的要求。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下具体技术方案：

一种基于监测反馈技术的单层衬砌智能喷射施工方法，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；