[发明专利]一种隧道衬砌施工的自动化控制方法

摘要

一种隧道衬砌施工的自动化控制方法，控制系统集成了行走机构、液压系统、混凝土分配器、振捣装置以及温度传感器、流量计、视频监视器、压力传感器的各信息采集和控制程序，且配备有GPRS无线数传模块并能将隧道衬砌浇筑过程中的信息采集上传至项目部监控室，分配器能够串接数个分配管，温度传感器及流量计分别用于检测采集混凝土入模温度及浇筑量并实施浇筑自动控制，视频监视器监控实时工作画面信息采集传输至项目部监控室，振捣装置实现对混凝土的振捣自动控制作业，压力传感器检测采集混凝土浇筑过程中各点的压力并显示混凝土浇筑的高度，控制系统对隧道衬砌浇筑过程中采集的数据进行集中分析并发出控制指令，将检测到的数据上传至项目部监控室。

主权项

1.一种隧道衬砌施工的自动化控制方法，隧道衬砌使用到衬砌台车(1)、混凝土分配器(4)、控制系统(5)、温度传感器(6)、流量计(7)、视频监视器(9)、振捣装置(10)、压力传感器(11)，衬砌台车(1)主要配置有行走机构(2)和液压系统(3)，分配器(4)能够串接数个分配管(8)，其特征是：控制系统(5)配置在衬砌台车(1)任一侧的底部，控制系统(5)集成了行走机构(2)、液压系统(3)、混凝土分配器(4)、振捣装置(10)以及温度传感器(6)、流量计(7)、视频监视器(9)、压力传感器(11)的各信息采集和控制程序，且配备有GPRS无线数传模块并能将隧道衬砌浇筑过程中的信息采集上传至项目部监控室，控制系统(5)能够进行浇筑量测算、浇筑实时数据显示、拱顶空洞密实度检测、浇筑自动控制、振捣自动控制、行走机构控制、液压系统控制、视频监控及无线通讯，所述浇筑量测算搭载有全站仪数据接口，能够上传全站仪测得的隧道空间结构尺寸数据；所述浇筑实时数据显示分为实时浇筑位置显示、混凝土浇筑量显示和混凝土入模温度显示；所述浇筑自动控制通过控制混凝土分配器各出口实现；所述行走机构控制及所述液压系统控制则分别对应行走机构(2)及液压系统(3)；所述无线通讯通过隧道内部的GPRS无线数传模块实现，通过该GPRS无线数传模块将所有运行数据远传至项目部监控室；混凝土分配器(4)配置在隧道衬砌台车上部且串接有数个分配管(8)，各分配管(8)用于快速分配浇筑隧道衬砌所需的混凝土，在各分配管(8)的末端分别配置有温度传感器(6)和流量计(7)，各温度传感器(6)及流量计(7)分别用于检测采集所述混凝土入模温度及所述混凝土浇筑量并实施所述浇筑自动控制；视频监视器(9)配置在衬砌台车(1)前进方向一侧的拱顶部位，能将各设备上需要监控的实时所述视频监控工作画面信息采集传输至项目部监控室；振捣装置(10)配置在衬砌台车(1)上方的弧形模板上，在控制系统(5)的操控下实现对混凝土的所述振捣自动控制作业；数个压力传感器(11)沿衬砌台车(1)的弧形模板圆周布置，用于检测采集混凝土浇筑过程中各点的压力并显示混凝土浇筑的深度，压力传感器 (11)同时具有所述拱顶空洞密实度检测信息采集功能；在上述配合下，根据所述全站仪测得的隧道开挖空间结构尺寸，精确计算出该隧道衬砌施工段所需的混凝土使用量并存入控制系统(5)以便于施工方组织施工；隧道衬砌施工前须通过控制系统(5)驱动行走机构(2)并将衬砌台车(1)移动到所述施工段，然后控制系统(5)再驱动液压系统(3)将衬砌台车(1)的弧形模板也移动到所述施工段，待衬砌台车(1)完成立模后开始浇筑混凝土；混凝土分配器(4)的下端与混凝土泵车联接，而其上端与各分配管(8)对接，根据隧道衬砌浇筑工艺要求并在控制系统(5)的调控下，混凝土分配器(4)通过任一分配管(8)将混凝土自动分配到所述施工段的对应浇注空间，此时压力传感器(11)实时显示混凝土浇筑的压力及高度，温度传感器(6)实时显示混凝土的入模温度，流量传感器实时显示已浇筑的混凝土使用量，当混凝土浇筑压力及流量均达到施工设计要求时，在控制系统(5)的调控下混凝土分配器(4)能自动切换到下一个分配管(8)，实现混凝土自动分层浇筑；当一个所述对应浇注空间完成浇筑后，控制系统(5)启动振捣装置(10)对混凝土自动进行捣固，每个所述对应浇注空间的振捣装置(10)都是相互独立的，如此循环即可完成该所述施工段的隧道衬砌并实现隧道衬砌施工的自动化控制；当某个所述对应浇注空间的混凝土完成振捣后，该所述对应浇注空间的振捣装置(10)即被锁定以防止出现错误操作或是破环已捣固的混凝土；视频监视器能够实时观察各设备的工作运转状况以便于及时处置意外情况；此外由于混凝土存在自重问题，会引发拱顶位置容易出现空洞问题，因此拱顶空洞通过压力传感器(11)实施检测，当混凝土压力达到施工设计要求时被确认拱顶不存在空洞，反之被确认拱顶存在空洞并需要重新施工补救，该施工补救仍通过控制系统(5)实施；上述自动化控制过程均建立在各项检测数据之基础上，控制系统(5)能对所有隧道衬砌浇筑过程中采集的数据进行集中分析并发出控制指令，同时也将检测到的数据上传至项目部监控室，当隧道衬砌浇筑过程出现较大偏差时控制系统能及时发出报警，根据所记录的混凝土浇筑过程信息进行故障分析并及时采取有效的应对措施。