[发明专利]一种模喷设备及模喷工艺

权利要求书

1.隧道模喷设备，其特征在于：包括喷头组件、模板机构和喷射系统，在隧道施工过程中，所述模板机构与隧道开挖岩面配合形成模腔，所述喷头组件置于模腔上方且喷头朝向模腔内；所述喷头组件上连接有喷射系统，将填设有速凝剂的混凝土泵送至喷头组件，所述喷头组件将混凝土沿非垂直于岩面的角度喷射至模腔内，使混凝土在模腔内凝固形成支护层。

2.如权利要求1所述的隧道模喷设备，其特征在于：所述喷头组件设于喷头微调机构上，所述喷头微调机构对喷头组件的俯仰角度和/或旋转角度、或者三维角度的调整；所述喷头微调机构设于喷头位移机构上；所述喷头位移机构控制喷头组件在空间上的位移。

3.如权利要求1或2所述的隧道模喷设备，其特征在于：所述喷射系统包括混凝土泵送机构、速凝剂泵送机构、压缩空气供给设备及料剂混合器；所述混凝土泵送机构连接料剂混合器，将混凝土送入料剂混合器；所述速凝剂泵送机构连接料剂混合器，将速凝剂送入料剂混合器中与混凝土混合;所述压缩空气供给设备连接料剂混合器，将压缩空气送入料剂混合器中;所述料剂混合器上设有喷头组件。

4.如权利要求1或2所述的隧道模喷设备，其特征在于：所述模板机构上设有模板调节机构，所述模板调节机构调节模板与岩面之间的距离，调节模板机构的俯仰角度和/或旋转角度、或者三维角度，使模板机构与岩面之间形成模腔/脱模。

5.如权利要求1-4之一所述的隧道模喷设备，其特征在于：所述喷头位移机构和/或模板微调机构设于支撑机构上，所述支撑机构能带动模板机构和/或喷头组件靠近/远离开挖岩面。

6.如权利要求1-5之一所述的隧道模喷设备，其特征在于：在所述隧道开挖岩面设有钢拱架，所述模板机构、钢拱架及开挖岩面配合形成模腔；或者所述隧道开挖岩面内未设有模腔，所述模板机构与开挖岩面直接配合形成模腔；所述混凝土被喷射系统经喷头组件从模腔的顶部被喷射入模腔内，并在模腔内凝固形成支护层。

7.如权利要求6所述的隧道模喷设备，其特征在于：在隧道长度方向平行间隔布置有若干钢拱架，所述钢拱架呈拱形布置于隧道岩壁上，且在任意相邻的钢拱架之间喷射混凝土于隧道岩壁上形成支护层，所述支护层由若干支护块依次连接成一体的拱形结构；所述支护层的两侧分别与钢拱架粘接，所述支护层的表面是与钢拱架弧度相同的弧面，且所述支护层的表面平整。

8.如权利要求1-4之一所述的隧道模喷设备，其特征在于：还设有控制系统，该控制系统包括模板调节模块、喷头微调模块、喷头位移模块、喷射模块和控制模块；其中模板调节模块，用于接收控制模块发送的模板调节信号，并控制模板/模板机构的转动、俯仰角度等，以控制模板机构与岩面之间形成模腔/脱模；喷头位移模块，用于接收控制模块发送的喷射位移信号，控制喷头在横向、纵向方向上的位移量，并将喷头调节至模腔的上方；喷头微调模块，用于接收控制模块发送的模板微调信号，并控制喷头/喷头组件的转动、俯仰角度等，以控制喷头的角度/方向，确保喷头喷射出的混凝土不垂直于与岩面；喷射模块，用于接收控制模块发送的喷射信号，并控制混凝土和速凝剂的混合与泵送；控制模块，用于控制整个系统各模块的工作，该控制模块能够通过无线/有线的方式连接到远程控制端，接收远程控制端的控制信号，并分别向各个模块发送控制信号。

9.如权利要求5所述的隧道模喷设备，其特征在于：所述支撑机构设为支撑臂架，所述支撑臂架设为一个大臂、一个大臂和一个辅助臂、两个臂、三个臂或者框架式臂架结构，其中所述模板机构和喷头组件设于支撑臂架上。

10.如权利要求9所述的隧道模喷设备，其特征在于：所述支撑臂架设为一个大臂，该支撑臂架设为伸缩臂结构或折叠臂结构，所述支撑臂架的端部上设有湿喷前臂，所述湿喷前臂的端部上设有模板机构；所述湿喷前臂上设有喷头位移机构，所述喷头位移机构上设有喷头微调机构，所述喷头微调机构上设有喷头组件，调节喷头组件的空间位移、角度和方向。