CN115419430A - 一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置与修补方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置与修补方法，本发明涉及隧道工程技术领域。该适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置与修补方法，通过击碎振捣组件以及顶升组件之间的配合，使用时能够先通过击碎振捣组件将裂缝处进行切割处理，而后通过顶升组件将修补模块顶入切割位置，而后进行灌装、封口处理，保证了建成盾构隧道管片的修补效果的同时提升了其修补便捷性，同时通过该修补方式，能够最大程度的减小对邻近土体的扰动，避免出现土体失稳从而发生漏水漏砂事故，从施工的原理上保证了施工安全，通过跨环传力装置的配合，能够避免出现应力集中等危害的产生，确保了修补后的管片具有较好的工程性能。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，具体为一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置与修补方法。
背景技术
盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用；盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。
现有的盾构隧道管片修补方法和规范，大多只能修补未安装的盾构隧道管片，且只能通过打磨填补砂浆等方式，时间成本高的同时修补效果一般，在对建成盾构隧道管片进行修补时则较为繁琐，且难以保证管片的修补效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置与修补方法，解决了对建成盾构隧道管片的修补效果较差、修补方式较为繁琐的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置，包括机体，所述机体的底部四周均转动设置有驱动轮，所述机体的顶面一侧与中部分别固定安装有操作面板以及打印模组，所述机体的顶面另一侧固定安装有机械臂，所述机体的顶面一侧设置有冷却组件，其特征在于：所述机械臂的端部固定安装有定位框架，所述定位框架的内部固定安装有主体，所述主体的内部通过螺纹栓固定安装有击碎振捣组件以及顶升组件，所述主体的四周均开设有定位孔、且定位孔的内部均设置有定位螺栓、且内部设置有拼装组件，所述击碎振捣组件包含有镂空框架，所述镂空框架通过螺纹栓固定安装在主体的内部，所述主体的内部固定安装有橡胶密封条，所述镂空框架的内部两侧均开设有滑槽、且内部两侧均通过滑槽滑动安装有传动杆，两个所述传动杆的内部开设有弧形槽、且弧形槽的内部均滑动安装有定位盘，其中一个所述定位盘的顶面固定安装有小型碎石器，另一个所述定位盘的内部设置有小型混凝土切割机，两个所述传动杆与镂空框架之间均设置有传动组件，所述机体的底部四周均固定安装有反力固定装置。
优选的，所述传动组件包含有液压缸一，所述液压缸一有两个、且分别固定安装在镂空框架的内部两侧，两个所述液压缸一的端部分别与对应的传动杆的外侧固定连接，两个所述传动杆的端部均固定安装有液压缸二，两个所述液压缸二的端部分别与对应的定位盘的底部固定连接。
优选的，所述顶升组件包含有顶升模块，所述顶升模块通过螺纹栓固定安装在主体的内部，所述顶升模块的内部滑动安装有顶升板，所述顶升板与顶升模块之间固定安装有顶升器，所述顶升板的外侧设置有修补模块，所述修补模块的内部开设有若干个孔洞，所述修补模块内部通过若干个孔洞插入有若干个跨环传力装置。
优选的，所述拼装组件包含有拼装模块，所述拼装模块有若干个、且一侧均固定安装有插块，若干个所述拼装模块的另一侧均开设有与插块相对应的插槽，若干个所述拼装模块与主体之间分别通过对应的插块与插槽的配合连接为一体。
优选的，所述反力固定装置包含有伸缩杆，所述伸缩杆固定安装在机体的底部一侧，所述伸缩杆的端部固定安装有反力定位板。
一种适用于盾构管片贯穿裂缝的修补方法，具体包括以下步骤：
S1、裂缝检测、主体调整：检测管片裂缝的相关参数，具体为裂缝的走向，长度，缝隙宽度，是否漏水漏砂等；根据该裂缝的长度等参数，确定修补模块需要选择的规格；而后根据管片的裂缝参数对主体的长度进行调节，通过增加或减少拼装模块的数量，直至主体的长度与裂缝参数相对应，而后将主体、拼装模块通过插槽与插块的配合装配，将装配完成的主体通过定位孔与定位螺栓的配合固定安装至定位框架；
S2、裂缝切割：将击碎振捣组件通过螺纹栓固定安装至主体内部，通过维修人员控制操作面板，通过机械臂将击碎振捣组件抬升，调整角度贴合管片裂缝，并压实橡胶密封条，防止漏水漏砂，在切割前通过冷却组件的设置，将冷冻盘管贴合至管片的切割位置，而后通过冷却组件的运行使得管片后方的淤泥土硬度达到一定值后关闭冷却组件将冷冻盘管取下，避免直接切割出现坍塌的现象，冷冻盘管取下后通过小型混凝土切割机的运行，将裂缝处切割出一个矩形，切割完成后，启动小型碎石器，将小块的混凝土管片击碎并向外侧推入，通过对应的液压缸一与液压缸二的配合，能够实现定位盘沿对应的传动杆以及随着传动杆沿滑槽的开设方向平移，从而能够使得小型混凝土切割机以及小型碎石器实现水平向和纵向的位移，以此通过机械臂的加持覆盖整个裂缝区域。
S3、修补：将击碎振捣组件拆下并将顶升组件通过螺纹栓固定安装至主体内部，而后将填充所需的修补模块安装至顶升板，并将跨环传力装置插入修补模块内部开设的孔洞处，而后通过顶升器以及顶升板的配合，将修补模块顶入至切割形成的矩形口内完成封堵，而后将跨环传力装置推入并注浆，注浆完成后封堵注浆口即可完成修补。
有益效果
本发明提供了一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置与修补方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置与修补方法，通过击碎振捣组件以及顶升组件之间的配合，使用时能够先通过击碎振捣组件将裂缝处进行切割处理，而后通过顶升组件将修补模块顶入切割位置，而后进行灌装、封口处理，保证了建成盾构隧道管片的修补效果的同时提升了其修补便捷性，同时通过该修补方式，能够最大程度的减小对邻近土体的扰动，避免出现土体失稳从而发生漏水漏砂事故，从施工的原理上保证了施工安全。
(2)、该适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置与修补方法，通过顶升组件的设置，当裂缝切割完成后，通过机械臂等组件的配合，能够将修补模块顶升至切割口处，同时通过跨环传力装置的配合，能够避免出现应力集中等危害的产生，确保了修补后的管片具有较好的工程性能。
(3)、该适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置与修补方法，通过主体以及主体内部设置的橡胶密封条，能够根据裂缝的长度等参数，对主体进行装配，并通过橡胶密封条与管片的内壁贴合，避免在进行切割、击碎时出现漏水漏砂，保证了施工效果。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明击碎振捣组件与主体爆炸结构示意图；
图3为本发明A点放大结构示意图；
图4为本发明顶升组件与主体爆炸结构示意图；
图5为本发明主体爆炸结构示意图；
图6为本发明跨环传力装置结构示意图。
图中：1、机体；101、驱动轮；2、伸缩杆；201、反力定位板；3、操作面板；4、打印模组；5、机械臂；6、定位框架；7、主体；701、定位孔；702、拼装模块；7021、插槽；703、插块；8、定位螺栓；9、橡胶密封条；10、镂空框架；1001、滑槽；1002、液压缸一；11、定位盘；12、小型碎石器；13、小型混凝土切割机；14、传动杆；1401、弧形槽；1402、液压缸二；15、顶升模块；1501、顶升板；1502、修补模块；1503、孔洞；16、盾构隧道；17、跨环传力装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置，包括机体1，机体1的底部四周均转动设置有驱动轮101，机体1的顶面一侧与中部分别固定安装有操作面板3以及打印模组4，操作面板3为现有的3D打印模块，能够负责根据裂缝长度打印出适合尺寸的修补模块1502，机体1的顶面另一侧固定安装有机械臂5，机体1的顶面一侧设置有冷却组件，冷却组件为现有的冷冻盐水循环机组与冷却盘管组成，主要用于对管片切割位置外侧进行冷冻处理，避免淤泥处出现坍塌，机械臂5为现有的六轴机械臂并通过操作面板3进行控制，机械臂5的端部固定安装有定位框架6，定位框架6的内部固定安装有主体7，主体7的内部通过螺纹栓固定安装有击碎振捣组件以及顶升组件，主体7的四周均开设有定位孔701、且定位孔701的内部均设置有定位螺栓8、且内部设置有拼装组件，击碎振捣组件包含有镂空框架10，镂空框架10通过螺纹栓固定安装在主体7的内部，主体7的内部固定安装有橡胶密封条9，镂空框架10的内部两侧均开设有滑槽1001、且内部两侧均通过滑槽1001滑动安装有传动杆14，两个传动杆14的内部开设有弧形槽1401、且弧形槽1401的内部均滑动安装有定位盘11，其中一个定位盘11的顶面固定安装有小型碎石器12，另一个定位盘11的内部设置有小型混凝土切割机13，两个传动杆14与镂空框架10之间均设置有传动组件，机体1的底部四周均固定安装有反力固定装置；
本发明实施例中，传动组件包含有液压缸一1002，液压缸一1002有两个、且分别固定安装在镂空框架10的内部两侧，两个液压缸一1002的端部分别与对应的传动杆14的外侧固定连接，两个传动杆14的端部均固定安装有液压缸二1402，两个液压缸二1402的端部分别与对应的定位盘11的底部固定连接，液压缸一1002与液压缸二1402为现有的液压设备、通过操作面板3控制；
本发明实施例中，顶升组件包含有顶升模块15，顶升模块15通过螺纹栓固定安装在主体7的内部，顶升模块15的内部滑动安装有顶升板1501，顶升板1501与顶升模块15之间固定安装有顶升器，顶升器为现有装置、并基于操作面板3控制，顶升板1501的外侧设置有修补模块1502，修补模块1502的内部开设有若干个孔洞1503，修补模块1502内部通过若干个孔洞1503插入有若干个跨环传力装置17，拼装组件包含有拼装模块702，拼装模块702有若干个、且一侧均固定安装有插块703，若干个拼装模块702的另一侧均开设有与插块703相对应的插槽7021，若干个拼装模块702与主体7之间分别通过对应的插块703与插槽7021的配合连接为一体，反力固定装置包含有伸缩杆2，伸缩杆2固定安装在机体1的底部一侧，伸缩杆2的端部固定安装有反力定位板201，修补模块1502内部通过孔洞1503插入有跨环传力装置17，跨环传力装置17为长条形的传力条带，具有一定的强度和较好的延性，能够将修补模块1502内部开设的孔洞1503处所受的集中力均匀的传递至条带整体上，保证盾构隧道16的修补效果。
本发明还提供了一种适用于盾构管片贯穿裂缝的修补方法，具体包括以下步骤：
S1、裂缝检测、主体调整：检测管片裂缝的相关参数，具体为裂缝的走向，长度，缝隙宽度，是否漏水漏砂等；根据该裂缝的长度等参数，确定修补模块1502需要选择的规格；而后根据管片的裂缝参数对主体7的长度进行调节，通过增加或减少拼装模块702的数量，直至主体7的长度与裂缝参数相对应，而后将主体7、拼装模块702通过插槽7021与插块703的配合装配，将装配完成的主体7通过定位孔701与定位螺栓8的配合固定安装至定位框架6；
S2、裂缝切割：将击碎振捣组件通过螺纹栓固定安装至主体7内部，通过维修人员控制操作面板3，通过机械臂5将击碎振捣组件抬升，调整角度贴合管片裂缝，并压实橡胶密封条9，防止漏水漏砂，在切割前通过冷却组件的设置，将冷冻盘管贴合至管片的切割位置，而后通过冷却组件的运行使得管片后方的淤泥土硬度达到一定值后关闭冷却组件将冷冻盘管取下，避免直接切割出现坍塌的现象，冷冻盘管取下后通过小型混凝土切割机13的运行，将裂缝处切割出一个矩形，切割完成后，启动小型碎石器12，将小块的混凝土管片击碎并向外侧推入，通过对应的液压缸一1002与液压缸二1402的配合，能够实现定位盘11沿对应的传动杆14以及随着传动杆14沿滑槽1001的开设方向平移，从而能够使得小型混凝土切割机13以及小型碎石器12实现水平向和纵向的位移，以此通过机械臂5的加持覆盖整个裂缝区域。
S3、修补：将击碎振捣组件拆下并将顶升组件通过螺纹栓固定安装至主体7内部，而后将填充所需的修补模块1502安装至顶升板1501，并将跨环传力装置17插入修补模块1502内部开设的孔洞1503处，而后通过顶升器以及顶升板1501的配合，将修补模块1502顶入至切割形成的矩形口内完成封堵，而后将跨环传力装置17推入并注浆，注浆完成后封堵注浆口即可完成修补。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置，包括机体(1)，所述机体(1)的底部四周均转动设置有驱动轮(101)，所述机体(1)的顶面一侧与中部分别固定安装有操作面板(3)以及打印模组(4)，所述机体(1)的顶面另一侧固定安装有机械臂(5)，所述机体的顶面一侧设置有冷却组件，其特征在于：所述机械臂(5)的端部固定安装有定位框架(6)，所述定位框架(6)的内部固定安装有主体(7)，所述主体(7)的内部通过螺纹栓固定安装有击碎振捣组件以及顶升组件，所述主体(7)的四周均开设有定位孔(701)、且定位孔(701)的内部均设置有定位螺栓(8)、且内部设置有拼装组件；
所述击碎振捣组件包含有镂空框架(10)，所述镂空框架(10)通过螺纹栓固定安装在主体(7)的内部，所述主体(7)的内部固定安装有橡胶密封条(9)，所述镂空框架(10)的内部两侧均开设有滑槽(1001)、且内部两侧均通过滑槽(1001)滑动安装有传动杆(14)，两个所述传动杆(14)的内部开设有弧形槽(1401)、且弧形槽(1401)的内部均滑动安装有定位盘(11)，其中一个所述定位盘(11)的顶面固定安装有小型碎石器(12)，另一个所述定位盘(11)的内部设置有小型混凝土切割机(13)，两个所述传动杆(14)与镂空框架(10)之间均设置有传动组件，所述机体(1)的底部四周均固定安装有反力固定装置。
2.根据权利要求1所述的一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置，其特征在于：所述传动组件包含有液压缸一(1002)，所述液压缸一(1002)有两个、且分别固定安装在镂空框架(10)的内部两侧，两个所述液压缸一(1002)的端部分别与对应的传动杆(14)的外侧固定连接，两个所述传动杆(14)的端部均固定安装有液压缸二(1402)，两个所述液压缸二(1402)的端部分别与对应的定位盘(11)的底部固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置，其特征在于：所述顶升组件包含有顶升模块(15)，所述顶升模块(15)通过螺纹栓固定安装在主体(7)的内部，所述顶升模块(15)的内部滑动安装有顶升板(1501)，所述顶升板(1501)与顶升模块(15)之间固定安装有顶升器，所述顶升板(1501)的外侧设置有修补模块(1502)，所述修补模块(1502)的内部开设有若干个孔洞(1503)，所述修补模块(1502)内部通过若干个孔洞(1503)插入有若干个跨环传力装置(17)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置，其特征在于：所述拼装组件包含有拼装模块(702)，所述拼装模块(702)有若干个、且一侧均固定安装有插块(703)，若干个所述拼装模块(702)的另一侧均开设有与插块(703)相对应的插槽(7021)，若干个所述拼装模块(702)与主体(7)之间分别通过对应的插块(703)与插槽(7021)的配合连接为一体。
5.根据权利要求1所述的一种适用于盾构管片贯穿裂缝的补强装置，其特征在于：所述反力固定装置包含有伸缩杆(2)，所述伸缩杆(2)固定安装在机体(1)的底部一侧，所述伸缩杆(2)的端部固定安装有反力定位板(201)。
6.一种适用于盾构管片贯穿裂缝的修补方法，具体包括以下步骤：
S1、裂缝检测、主体调整：检测管片裂缝的相关参数，具体为裂缝的走向，长度，缝隙宽度，是否漏水漏砂等；根据该裂缝的长度等参数，确定修补模块(1502)需要选择的规格；而后根据管片的裂缝参数对主体(7)的长度进行调节，通过增加或减少拼装模块(702)的数量，直至主体(7)的长度与裂缝参数相对应，而后将主体(7)、拼装模块(702)通过插槽(7021)与插块(703)的配合装配，将装配完成的主体(7)通过定位孔(701)与定位螺栓(8)的配合固定安装至定位框架(6)；
S2、裂缝切割：将击碎振捣组件通过螺纹栓固定安装至主体(7)内部，通过维修人员控制操作面板(3)，通过机械臂(5)将击碎振捣组件抬升，调整角度贴合管片裂缝，并压实橡胶密封条(9)，防止漏水漏砂，在切割前通过冷却组件的设置，将冷冻盘管贴合至管片的切割位置，而后通过冷却组件的运行使得管片后方的淤泥土硬度达到一定值后关闭冷却组件将冷冻盘管取下，避免直接切割出现坍塌的现象，冷冻盘管取下后通过小型混凝土切割机(13)的运行，将裂缝处切割出一个矩形，切割完成后，启动小型碎石器(12)，将小块的混凝土管片击碎并向外侧推入，通过对应的液压缸一(1002)与液压缸二(1402)的配合，能够实现定位盘(11)沿对应的传动杆(14)以及随着传动杆(14)沿滑槽(1001)的开设方向平移，从而能够使得小型混凝土切割机(13)以及小型碎石器(12)实现水平向和纵向的位移，以此通过机械臂(5)的加持覆盖整个裂缝区域。
S3、修补：将击碎振捣组件拆下并将顶升组件通过螺纹栓固定安装至主体(7)内部，而后将填充所需的修补模块(1502)安装至顶升板(1501)，并将跨环传力装置(17)插入修补模块(1502)内部开设的孔洞(1503)处，而后通过顶升器以及顶升板(1501)的配合，将修补模块(1502)顶入至切割形成的矩形口内完成封堵，而后将跨环传力装置(17)推入并注浆，注浆完成后封堵注浆口即可完成修补。
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| CN118582227A (zh) * | 2024-07-31 | 2024-09-03 | 济南轨道中铁管片制造有限公司 | 一种盾构管片贯穿裂缝修补方法及修补装置 |
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2022
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| CN118582227A (zh) * | 2024-07-31 | 2024-09-03 | 济南轨道中铁管片制造有限公司 | 一种盾构管片贯穿裂缝修补方法及修补装置 |
| CN118582227B (zh) * | 2024-07-31 | 2024-10-11 | 济南轨道中铁管片制造有限公司 | 一种盾构管片贯穿裂缝修补方法及修补装置 |
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