本發(fā)明屬于盾構(gòu)隧道施工期壁后注漿及空洞檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種車架隨行式盾構(gòu)隧道壁后注漿檢測(cè)裝備。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著國(guó)家加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施的投入，我國(guó)交通建設(shè)失業(yè)取得了迅猛的發(fā)展，公路隧道特別是長(zhǎng)大隧道的建設(shè)與研究也都取得了飛速的發(fā)展，目前我國(guó)已經(jīng)成為世界上隧道工程數(shù)量最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國(guó)家?；诙軜?gòu)施工中“保頭護(hù)尾勤注漿”的原則，通過(guò)研發(fā)雷達(dá)檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)壁后注漿厚度檢測(cè)?？刂浦苓呑冃危瑢?duì)確保施工及周邊環(huán)境安全具有重要意義。目前盾構(gòu)隧道同步注漿是控制地層變形及保護(hù)現(xiàn)有隧道、橋梁及周邊環(huán)境的重要措施，然而注漿形態(tài)不易控制，盾尾建筑空隙估算和注漿參數(shù)設(shè)定并無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循。同時(shí)在曲線穿越過(guò)程中，隧道施工本身質(zhì)量控制難度大，容易引起糾偏空隙。如果控制不當(dāng)，在施工階段將導(dǎo)致地表沉降，既有隧道和橋梁產(chǎn)生過(guò)大變形。在運(yùn)營(yíng)階段，其將引發(fā)隧道滲水漏泥或結(jié)構(gòu)局部破壞，或內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如地鐵軌道）發(fā)生縱向扭曲變形，影響隧道的正常運(yùn)營(yíng)，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全、地鐵列車運(yùn)營(yíng)的安全性及舒適性都有一定潛在的威脅。進(jìn)而又影響到周圍及地表各類構(gòu)筑物的運(yùn)營(yíng)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至引起嚴(yán)重的社會(huì)不良影響。傳統(tǒng)上，同步注漿量一般由人工憑經(jīng)驗(yàn)決定，注漿體在管片后部形態(tài)及充填程度無(wú)法有效確定，從而無(wú)法實(shí)時(shí)、有效的指導(dǎo)注漿作業(yè)。因而需就漿液力學(xué)和擴(kuò)散特性，注漿實(shí)際注入量預(yù)測(cè)和檢測(cè)，以及實(shí)際注漿效果實(shí)時(shí)檢測(cè)等方面進(jìn)行專項(xiàng)研究。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)盾構(gòu)壁后注漿質(zhì)量檢測(cè)主要是在隧道建設(shè)完成后進(jìn)行人工的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和記錄。再于室內(nèi)進(jìn)行后續(xù)處理。這時(shí)往往地表沉降已經(jīng)發(fā)生了很久，注漿缺陷造成的病害已經(jīng)產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟(jì)損失，此時(shí)進(jìn)行檢測(cè)意義相對(duì)較小。另外人工檢測(cè)易受現(xiàn)場(chǎng)條件制約，檢測(cè)穩(wěn)定性較差。亟待開發(fā)實(shí)時(shí)化自動(dòng)檢測(cè)壁后注漿裝備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種車架隨行式盾構(gòu)隧道壁后注漿檢測(cè)裝備。

本發(fā)明提出的車架隨行式盾構(gòu)隧道壁后注漿檢測(cè)裝置，包括探地雷達(dá)1、伺服控制器2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器3、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4、雷達(dá)采集箱5、支架6、拼裝式軌道7、帶輪9和傳送帶10，所述拼裝式軌道7為拱形結(jié)構(gòu)，探地雷達(dá)1通過(guò)支架6搭載于拼裝式軌道7上方，所述探地雷達(dá)1通過(guò)支架6能沿著拼裝式軌道勻速移動(dòng)及等間隔時(shí)間停頓式檢測(cè)；拼裝式軌道7一側(cè)上固定有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4和驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器3，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器3，伺服控制器2固定于拼裝式軌道7的側(cè)面，伺服控制器2連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器，拼裝式軌道7下方固定有若干個(gè)帶輪9，傳動(dòng)帶10一端連接支架6，另一端繞過(guò)拼裝式軌道7一側(cè)上方，穿過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4，依次穿過(guò)若干個(gè)帶輪9，傳動(dòng)帶10到達(dá)拼裝式軌道7另一側(cè)底部后，繞過(guò)拼裝式軌道7另一側(cè)上方，連接支架6，這樣傳動(dòng)帶就構(gòu)成了一個(gè)閉合的回路，雷達(dá)采集箱5固定在支架6上，雷達(dá)采集箱5與探地雷達(dá)1通過(guò)同軸電纜連接；所述拼裝式軌道7下方設(shè)置有若干盾構(gòu)機(jī)裝配接口8；車架隨行式盾構(gòu)隧道壁后注漿檢測(cè)裝置通過(guò)盾構(gòu)機(jī)裝配接口8搭載在盾構(gòu)機(jī)車架上；在伺服控制器2的控制下，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器3驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳動(dòng)帶10及帶輪9，傳動(dòng)帶10通過(guò)帶動(dòng)支架8，從而帶動(dòng)探地雷達(dá)1沿圓周進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明中，搭載雷達(dá)天線檢測(cè)頻率在300-900mhz之間，以提高壁后注漿體的檢測(cè)效果。

本發(fā)明中，根據(jù)盾構(gòu)機(jī)前方凈空及操作要求，所述探地雷達(dá)1的運(yùn)動(dòng)范圍可滿足15°-360°的檢測(cè)需求，運(yùn)動(dòng)模式包括勻速及等時(shí)間差停頓，盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)，探地雷達(dá)1沿環(huán)向進(jìn)行盾構(gòu)注漿體檢測(cè)。

本發(fā)明中，所述雷達(dá)采集箱5通過(guò)網(wǎng)線連接操作室電腦，所述操作室電腦上設(shè)有可視化雷達(dá)圖像解析軟件解析實(shí)現(xiàn)注漿體分層可視化展示。

本發(fā)明中，所述拼裝式軌道由若干個(gè)拼裝式軌道節(jié)段依次連接而成。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）滿足盾構(gòu)隧道壁后注漿實(shí)時(shí)檢測(cè)需求，提高壁后注漿施工水平：檢測(cè)裝備搭載在盾構(gòu)機(jī)第一節(jié)車架前方，跟隨盾構(gòu)機(jī)前行，實(shí)現(xiàn)對(duì)壁后注漿漿液的實(shí)時(shí)自動(dòng)化檢測(cè)，通過(guò)注漿參數(shù)調(diào)整及補(bǔ)注漿輔助壁后注漿施工，提高壁后注漿施工水平。

（2）提升壁后注漿檢測(cè)質(zhì)量：本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)弧形軌道，探地雷達(dá)沿軌道進(jìn)行環(huán)向檢測(cè)，相較于人工檢測(cè)，提高了檢測(cè)穩(wěn)定性和雷達(dá)波的定位效果。

（3）安全便捷性：檢測(cè)人員可通過(guò)增加拼裝節(jié)段數(shù)量調(diào)整斷面檢測(cè)范圍，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化進(jìn)行，具有安全便捷的特點(diǎn)。

（4）圖像處理實(shí)時(shí)化程度高：自主開發(fā)的可視化軟件可在檢測(cè)結(jié)束后同步顯示注漿體形態(tài)，縮短了過(guò)往人工檢測(cè)的內(nèi)業(yè)處理時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明研發(fā)的車架隨行式盾構(gòu)隧道壁后注漿檢測(cè)裝備結(jié)構(gòu)圖示。

圖2為拼裝式軌道節(jié)段圖。

圖3為所示信號(hào)處理模塊，綜合dewow、去直流、去除空氣層、背景去除及濾波、agc/acc及道間均衡等方法得到的對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理圖。

圖4為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)所獲得的壁后注漿可視化展示圖。其中：(a)為管片注漿體及土層分層厚度展開圖，(b)為注漿充盈系數(shù)圖（圖中百分比為注漿體實(shí)際檢測(cè)厚度與設(shè)計(jì)值的比值），(c)為壁后注漿分布可視化展示圖。

圖5為技術(shù)實(shí)施路徑圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1為探地雷達(dá)，2為伺服控制器，3為驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器，4為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，5為雷達(dá)采集箱，6為支架，7為拼裝式軌道，8為盾構(gòu)機(jī)裝配接口，9為帶輪，10為傳送帶。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

實(shí)施例1；如圖1所示，所述裝置包括探地雷達(dá)1、伺服控制器2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器3、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4、雷達(dá)采集箱5、支架6、拼裝式軌道7、帶輪9和傳送帶10。其中探地雷達(dá)1通過(guò)支座板與傳送帶10連接，傳送帶在驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器3及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4牽引下沿圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)模式由伺服控制器2控制。探地雷達(dá)1獲取雷達(dá)信號(hào)通過(guò)同軸電纜傳送至雷達(dá)采集箱5，并通過(guò)網(wǎng)線傳送至控制室電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

圖2為本發(fā)明的拼裝式軌道節(jié)段圖，根據(jù)實(shí)際檢測(cè)角度要求，計(jì)算拼裝式軌道節(jié)段所需的階段個(gè)數(shù)，由若干個(gè)拼裝式軌道節(jié)段依次連接而成拼裝式軌道7。

參見圖5，本發(fā)明首先根據(jù)檢測(cè)需求及盾構(gòu)操作空間，確定環(huán)向檢測(cè)角度，角度控制在20-360°之間。根據(jù)實(shí)際檢測(cè)角度要求及如圖2所示裝配節(jié)段長(zhǎng)度，計(jì)算所需的節(jié)段個(gè)數(shù)，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配形成如圖1所示整體裝備。裝配完成后通過(guò)盾構(gòu)機(jī)裝配接口8搭載在盾構(gòu)機(jī)車架上，形成整體裝備。

裝備集成后可跟隨盾構(gòu)推進(jìn)，對(duì)每環(huán)管片進(jìn)行環(huán)向檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中通過(guò)雷達(dá)采集箱5采集雷達(dá)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)線回傳到操作室電腦，通過(guò)如圖3所示信號(hào)處理模塊，綜合dewow、去直流、去除空氣層、背景去除及濾波、agc/acc及道間均衡等方法，對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理并形成如圖4所示注漿層可視化圖，其中(a)為管片注漿體及土層分層厚度展開圖，(b)為注漿充盈系數(shù)圖（圖中百分比為注漿體實(shí)際檢測(cè)厚度與設(shè)計(jì)值的比值，(c)為壁后注漿分布可視化展示圖。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種車架隨行式盾構(gòu)隧道壁后注漿檢測(cè)裝備，含車架隨行式自動(dòng)傳送裝置、空氣耦合探地雷達(dá)及壁后注漿體智能化處理分析軟件。裝備通過(guò)軟硬件集成，在盾構(gòu)施工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)壁后注漿層的實(shí)時(shí)可視化檢測(cè)。車架隨行式自動(dòng)傳送裝置主要包括軌道、同步帶、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、伺服分機(jī)和驅(qū)動(dòng)、減速器；通過(guò)搭載新型空氣耦合雷達(dá)檢測(cè)裝置并安裝在盾構(gòu)首節(jié)車架上，隨著盾構(gòu)推進(jìn)對(duì)盾構(gòu)注漿體進(jìn)行環(huán)向檢測(cè)及注漿體分層可視化展示。

技術(shù)研發(fā)人員：謝雄耀;周彪;周云祥;覃暉;陳逸凡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.21
技術(shù)公布日：2017.09.01