[实用新型]一种隧道初步支护3D打印装置

说明书

本实用公开了一种隧道初步支护3D打印装置，包括运输小车、送料组件、喷射打印组件和控制器；喷射打印组件，包括喷射底座、喷射臂单元和打印单元；喷射臂单元的喷射臂铰接在喷射底座上，且喷射臂和喷射底座之间和喷射臂之间安装有伸缩缸和角度流量传感器；打印单元，包括打印喷头、360°刷动马达、打印伸缩油缸、打印伸缩油缸与喷射臂连接，打印伸缩油缸的活塞杆与360°刷动马达垂直连接，360°刷动马达的输出轴与打印喷头连接并带动打印喷头旋转；打印喷头的进料口与输料管连通。本实用实现隧道初期支护零污染、零回弹，提高初期支护质量和精度，改变当前作业环境高污染的状态。

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种隧道初步支护3D打印装置。

背景技术

按施工文件要求，隧道初期支护应在开挖后尽快施作，以开挖后2h内最好；根据测量资料，无论是混喷、钻锚、开挖，每道工序在施工前，初期支护变形都会加大，因此，要求隧道初期支护要有足够的强度，以起到足够的支护作用，加之桥跨效应只在1倍洞径内起作用，因此，即便是较好的围岩，也应及时喷锚。由此可见，隧道乃至某些地下空间施工中初期支护工序是不可取消的施工工序。

目前，国内隧道初期支护的混凝土作业主要有湿喷和干喷两种作业模式。干喷即将混凝土（砂石、水泥、粉状速凝剂等）在现场干拌均匀，然后装入干喷机，依靠压缩空气将干料通过胶管喷射出去，该种作业模式混凝土质量波动大，回弹率高，施工效率低，施工环境比较恶劣，且比较适合小方量工程；湿喷作业方法混凝土先在搅拌站配制生产，然后用混凝土罐车运送到施工现场，装入湿喷台车，将湿拌混凝土通过胶管送到喷头，利用高压空气将物料喷出。湿喷混凝土质量稳定，施工效率高，比较适合大方量工程，也是目前较为主要的混凝土初期支护作业模式。但每个施工项目的湿喷混凝土配比不同，喷射质量也不同，最终支护效果除与操作人员水平关系密切外，由于湿喷工法和干喷工法都采用高压空气将物料吹出的方式，物料的回弹量和高压喷料造成的粉尘污染都非常大，严重影响了隧道内施工环境和人员的健康。

所以，鉴于隧道混凝土初支工序的不可取消性与当前施工工艺导致的质量参差不齐、物料浪费大、作业环境差等现象，亟待实施一种新的技术方案，以解决上述问题。

实用新型内容

针对隧道混凝土初支工序的不可取消性与当前施工工艺导致的质量参差不齐、物料浪费大、作业环境差等现象，提供一种隧道初期支护3D打印装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种隧道初步支护3D打印装置，包括运输小车、送料组件、喷射打印组件和控制器，送料组件、喷射打印组件和控制器均安装在运输小车上，且运输小车的发动机与控制器的输出端连接；所述喷射打印组件，包括喷射底座、喷射臂单元和打印单元，喷射底座固定在运输小车上；喷射臂单元的喷射臂铰接在喷射底座上，且喷射臂和喷射底座之间和喷射臂之间安装有伸缩缸和角度传感器；所述打印单元，包括打印喷头、360°刷动马达、打印伸缩油缸；打印伸缩油缸的缸体与上部喷射臂固定连接，打印伸缩油缸的活塞杆与360°刷动马达垂直连接，360°刷动马达的输出轴与打印喷头的壳体垂直连接并带动打印喷头旋转；打印喷头的进料口与送料组件的输料管连通，且在打印喷头的壳体上安装有断面扫描仪；角度传感器和断面扫描仪分别与控制器的输入端连接，伸缩缸、360°刷动马达、打印伸缩油缸和送料组件的螺旋挤压泵分别与控制器的输出端连接。打印喷头在360°刷动马达的作用下可实现六自由度旋转，用于将3D打印材料喷出至不同方位与结构基础粘合。

所述喷射臂单元，包括至少两节喷射臂、伸缩缸和角度传感器，一个喷射臂的下部通过销轴铰接在喷射底座上并绕销轴转动，喷射臂的上部与另一喷射臂的下部铰接，另一喷射臂的上部与打印单元中打印伸缩油缸的缸体固定连接；在喷射臂和喷射底座之间和两喷射臂之间均安装有伸缩缸和角度传感器；角度传感器将检测信号传输到控制器内，控制器接收并处理后控制伸缩缸动作；360°刷动马达和打印伸缩油缸分别与控制器的输出端连接接收控制器的控制指令。