[发明专利]隧道维修加固的置换式旋喷注浆台车与施工方法

权利要求书

1.隧道维修加固的置换式旋喷注浆台车与施工方法，是由标准转向架、平板轨道车、多只机械手、安全监测与检测装置、信息处理器、多台旋喷注浆机具、自动制浆机、卧式贮料仓、发机电、隧道结构临时支撑架、施工操作室、抽排泥浆收集箱和工具材料箱组成。其特征是：所述机械手具有精准RV关节、电传执行PLC既定指令来控制其动作；所述安全监测与检测装置是由红外测距防撞系统、激光制导测量定位系统、压力与荷重传感系统和视频传输系统组成；所述信息处理器将施工设计要求、检测数据及监测数据进行处理，向施工操作室输送信息；所述旋喷注浆机具由置换式旋喷注浆控制器、高压注浆泵、抽排泥浆机、置换式旋喷钻杆和钻头组成；所述旋喷注浆是按对称旋喷注浆方式多点同时作业；所述的隧道加固是通过预埋注浆管，对隧道管片外围地层进行置换式旋喷注浆加固；所述旋喷注浆孔是隧道管片中预埋的注浆管；所述的隧道结构临时支撑架是一种可施加预应力的自动支撑钢架。

2.根据权利要求1所述的隧道维修加固的置换式旋喷注浆台车与施工方法，其特征是所述的机械手在X、Z方向上的移动量为0～5m；在X方向是沿平台车的轴向移动，以隧道内预埋的注浆管为定位基点，根据控制室的指令实现精准的施工定位；机械手在隧道内能自动完成钻杆安装、钻孔、旋喷注浆、抽排泥浆等动作。

3.根据权利要求1所述隧道维修加固的置换式旋喷注浆台车与施工方法，其特征是所述的隧道结构临时支撑架，位于台车上有多个对称支撑加压装置，支撑加压装置的一端支承在隧道的管片结构上，另一端支顶在台车的车架上。

4.根据权利要求1所述隧道维修加固的置换式旋喷注浆台车与施工方法，其特征是所述信息处理器将根据施工计划、设计要求，对本次的施工材料和施工设备进行备料检查，发出定位信息和施工任务信息；通过牵引车将该台车拖至工作面后，台车将自动固定，并向各只机械手发出施工执行指令，在给定的窗口时间内完成施工任务，经检查验收后回撤到安全区域。

5.根据权利要求1所述的隧道维修加固的置换式旋喷注浆台车与施工方法，其特征在于所述的自动制浆机是根据信息控制器下达的指令参数，自动完成旋喷加固浆液的制备。

6.根据权利要求1所述的隧道维修加固的置换式旋喷注浆台车与施工方法，其特征在于所述的泥浆抽排收集箱是一种能贮存、分离废弃泥浆的装置。

7.根据权利要求1所述的隧道维修加固的置换式旋喷注浆台车与施工方法，其特征在于所述的隧道加固是一种置换式旋喷注浆，其旋喷钻杆为多孔管，能将旋喷加固的高压浆液、压缩空气输送到钻头的喷嘴处；将产生的废泥浆抽排出来到泥浆抽排收集箱中；对隧道衬砌结构外侧2m厚度范围的地层进行加固；使加固体在1小时内达到初凝；使软土加固体终凝时的单轴抗压强度达到2MPa以上。

8.根据权利要求1所述的隧道维修加固的置换式旋喷注浆台车与施工方法，其特征是，包括以下施工步骤：

(1)、由牵引车将旋喷注浆台车移动到需维修加固的施工位置；

(2)、检测装置和信息处理器启动工作，控制台车自动定位和固定；

(3)、隧道结构临时支撑架自动扩展支撑臂，启动预压装置，将支撑架与隧道衬砌顶紧；

(4)、2台以上的机械手同时启动，先在预埋的注浆管上或在钻孔孔口处安装防喷装置；

(5)、转换机械手拿起旋喷钻具，插入到防喷装置内，向隧道衬砌外侧土层中钻进；

(6)、2台以上的机械手同时操作控制旋喷钻具，在孔口水平面以上地层中加固时，采用前推旋喷注浆地层加固方法，是从孔口处将旋喷钻头由近向远处旋转推进，一边前推钻进，一边喷射注浆，高压射流切削地层，将破碎的地层泥土与固化浆液拌合混和，上浮的泥浆位于喷嘴的上部，将吸浆口设置在喷嘴的前部，便于及时抽吸排废泥浮浆；在孔口水平面以下地层中加固时，采用提拔旋喷注浆地层加固方法，使旋喷钻头由远向近处提拔的旋喷方法，将吸浆口设置在喷嘴的上部，随着旋喷钻杆的提拔，切削产生的废浆浮于上部，废浆被高效排出到台车上的集浆箱中；

(7)、在旋喷钻具上安装有压内探头，通过监测加固区域的内压，以控制抽排出的泥浆量和旋喷注浆区的地压力。

(8)、旋喷钻具抽出注浆管后，及时关闭防喷阀，待旋喷注浆加固体达初凝后松开临时支撑架，再打开台车的固定装置，并由牵引车将台车拉离加固位置，满足运营隧道在窗口期内完成加固的施工要求。