隧道水平旋喷桩预加固的HSLC智能导向装置

技术领域

本发明涉及领域，具体涉及一种隧道水平旋喷桩预加固的HSLC智能导向装置。

背景技术

近年来，随着隧道技术取得飞速发展，特殊复杂地质段施工难题尤显突出，随着水平旋喷桩等超前预加固方案在软弱地层特别是富水疏松砂岩地段的成功应用。有效解决了该类软弱地层中隧道开挖过程中涌砂、涌水、坍塌等问题，保证了施工安全。

在水平旋喷桩施作中，首先需对隧道洞身断面进行扩挖，然后浇筑钢筋混凝土临时导向墙，接着打入水平旋喷桩，最后拆除临时导向墙。这种施工方案效率低、成本高、操作不便、施工期长，更重要的是水平旋喷桩的斜插角度和注浆参数现场难以实时控制，造成其预加固效果大打折扣。

专利号为202221261362.2的实用新型专利公开了一种隧道断面水平旋喷桩预加固用导向支撑结构，并具体公开了包括仰拱支撑组件、两组边墙预制拼装块、以及拱顶支撑组件；拱顶支撑组件内预埋有支撑组件；拱顶支撑组件内预留有多个导向孔；导向孔斜向布设在支撑组件的顶部，导向孔沿隧道的延伸方向逐渐向上倾斜。本实用新型通过构筑在隧道断面内的导向支撑结构，解决了在隧道内快速安全施作水平旋喷桩的难题，避免了传统导向墙施作前需对隧道的扩挖，避免了传统隧道扩挖带来的安全风险，简化了施工工序，确保隧道施工安全；利用斜向预留在拱顶支撑组件内的多个导向孔，浇筑水平旋喷桩，提高了洞身水平旋喷桩施作效率，极大的缩短了加固时间，确保隧道施工安全。

然而上述实用新型专利公开的导向支撑结构的拱顶支撑组件与隧道内壁支架作用力有限，导向支撑结构的稳定性得不到保证。并且，虽然上述导向支撑结构可拆卸、可多次重复利用，但是每次施作是都需要进行拆装，施工工序还是十分繁琐。

因此，面对目前水平旋喷桩导向支撑装置存在的稳定性低且施工繁琐的问题，来研发出一种能够保证装置稳定性且能够提高预加固效率的隧道水平旋喷桩预加固的HSLC智能导向装置是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道水平旋喷桩预加固的HSLC智能导向装置，能够提高预加固施工效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种隧道水平旋喷桩预加固的HSLC智能导向装置，包括底座、安装在所述底座上方且与隧道断面相配合的导向支撑装置以及安装在底座下方的行走机构；导向支撑装置包括拱顶支撑架，拱顶支撑架的两端分别通过一个边墙支撑架安装在底座的上方；拱顶支撑架上设有若干轴向贯穿拱顶支撑架的导向孔，若干导向孔沿着拱顶支撑架的均匀布置。

进一步地，导向孔内设有用于调节水平旋喷桩的倾斜角度的角度调节装置，角度调节装置包括至少两个可伸缩支架，至少两个可伸缩支架沿着导向孔的轴向间隔布置，水平旋喷桩布置在可伸缩支架的顶部。

进一步地，导向支撑装置的凸面安装有若干呈发散状分布的可伸缩支撑脚。

进一步地，可伸缩支撑脚包括可伸缩电动支杆，可伸缩电动支杆的一端与通过可被限位的万向轴与拱顶支撑架连接，可伸缩电动支杆的另一端为隧道内壁支撑端。

进一步地，可伸缩电动支杆的另一端设有顶块。

进一步地，行走机构包括行走轮、电液数字伺服系统、定位测量系统及智能分析控制系统；电液数字伺服系统用于驱动行走轮，定位测量系统用于根据输入参数获取该HSLC智能导向装置及预加固点之间的相对位置关系信息，智能分析控制系统用于获取定位测量系统提供的相对位置关系信息并根据相对位置关系信息生成控制指令控制电液数字伺服系统驱动行走轮移动到预加固点。

进一步地，定位测量系统包括卫星定位系统和激光定位系统；当智能分析控制系统根据卫星定位系统提供的相对位置关系信息将该HSLC智能导向装置导航移动到预加固点附近后，利用激光定位系统获取该HSLC智能导向装置与预加固点之间的精确相对位置关系信息，然后根据精确相对位置关系信息控制该HSLC智能导向装置移动到预加固点。

进一步地，行走机构为履带式行走机构。

进一步地，拱顶支撑架和边墙支撑架均由若干HSLC预制块可拆卸式拼接而成。

进一步地，相邻两个HSLC预制块之间通过工字钢可拆卸式拼接在一起。

本发明的有益效果为：

1、通过设置行走机构，能够自动控制整个导向装置的移动大指定的预加固点进行隧道洞内超前水平预加固，自动化程度高，简化了施工工序，减小了施工风险，节约了施工成本，提高了整体的施工效率。

2、通过在导向孔内设置角度调节装置，能够根据控制系统反馈的信息实时调节水平旋喷桩角度。

3、通过在拱顶支撑架的外侧设置若干可伸缩支撑脚，可以确保导向支撑主体结构与周边围岩密贴，既能保证导向装置的稳定性，还能够留出间隙余量使该装置易移动。

4、通过采用HSLC预制块拼接结构，可方便安装和拆卸，可便于运输。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例的正视图；

图2为本发明一个实施例的侧视图；

其中：1、参数输入装置，2、定位测量系统，3、导向支撑装置，301、可伸缩支撑脚，302、万向轴，303、HSLC预制块，304、水平旋喷桩，305、导向孔，306、可伸缩支架，4、电液数字伺服系统，5、智能分析控制系统，6、显示输出装置，7、转向装置，8、履带式行走机构。

具体实施方式

如图1所示的隧道水平旋喷桩304预加固的HSLC智能导向装置，包括底座、安装在底座上方且与隧道断面相配合的导向支撑装置3以及安装在底座下方的行走机构；导向支撑装置3包括拱顶支撑架，拱顶支撑架的两端分别通过一个边墙支撑架安装在底座的上方；拱顶支撑架上设有若干轴向贯穿拱顶支撑架的导向孔305，若干导向孔305沿着拱顶支撑架的均匀布置。

本书发明通过设置行走机构，能够自动控制整个导向装置的移动大指定的预加固点进行隧道洞内超前水平预加固，自动化程度高，简化了施工工序，减小了施工风险，节约了施工成本，提高了整体的施工效率。

根据本申请一个实施例，如图1所示，导向孔305内设有用于调节水平旋喷桩304的倾斜角度的角度调节装置，角度调节装置包括至少两个可伸缩支架306，至少两个可伸缩支架306沿着导向孔305的轴向间隔布置，水平旋喷桩304布置在可伸缩支架306的顶部。本实施例通过在导向孔305内设置角度调节装置，智能分析控制系统将收集到相对位置关系与角度调节信息综合分析并通过数字动力系统将反馈指令传递至导向孔的可伸缩支架，从而控制伸缩支架进行高度调节，从而实现根据现场环形对水平旋喷桩304角度进行精确调整。

根据本申请一个实施例，导向支撑装置3的凸面安装有若干呈发散状分布的可伸缩支撑脚301。本实施例通过在拱顶支撑架的外侧设置若干可伸缩支撑脚301，可以使导向支撑主体结构与周边围岩密贴，既能保证导向装置的稳定性，还能够留出间隙余量使该装置易于移动。

根据本申请一个实施例，可伸缩支撑脚301包括可伸缩电动支杆，可伸缩电动支杆的一端与通过可被限位的万向轴302与拱顶支撑架连接，可伸缩电动支杆的另一端为隧道内壁支撑端。可伸缩电动支杆可采用电动液压伸缩杆，可伸缩电动支杆的端部设有用于测量可伸缩支撑脚301与隧道内壁之间的距离的检测单元或利用智能分析控制系统将收集到相对位置关系，以便于精确控制可伸缩支撑脚301的伸缩长度，保证可伸缩支撑脚301均能与隧道内壁紧密贴合，以保证支撑稳定性。

根据本申请一个实施例，可伸缩电动支杆的另一端(即可伸缩电动支杆与隧道壁接触的一端)设有顶块。本实施例在可伸缩电动支杆与隧道壁接触的一端设置顶块了增大可伸缩电动支杆与隧道壁之间的接触面，且可伸缩电动支杆由液压控制，可确保各个支撑脚与隧道内壁紧密贴合，保证支撑稳定性。

根据本申请一个实施例，行走机构包括行走轮、电液数字伺服系统4、定位测量系统2及智能分析控制系统5；电液数字伺服系统4用于驱动行走轮，定位测量系统2用于根据输入参数获取该HSLC智能导向装置及预加固点之间的相对位置关系信息，智能分析控制系统5用于获取定位测量系统2提供的相对位置关系信息并根据相对位置关系信息生成控制指令控制电液数字伺服系统4驱动行走轮移动到预加固点。电液数字伺服系统4包括电信号处理装置和液压动力机构。能够实时的输出位移、速度或力等，进而自动、快速、准确地控制整个装置的移动并控制水平旋喷桩304的进度。具有控制精度高、响应速度快等优点。

根据本申请一个实施例，定位测量系统2包括卫星定位系统和激光定位系统；当智能分析控制系统5根据卫星定位系统提供的相对位置关系信息将该HSLC智能导向装置导航移动到预加固点附近后，利用激光定位系统获取该HSLC智能导向装置与预加固点之间的精确相对位置关系信息，然后根据精确相对位置关系信息控制该HSLC智能导向装置移动到预加固点。卫星定位系统和激光定位系统均采用现有技术，卫星定位系统包括现有北斗、GPS等定位设备，激光定位系统包括现有激光探测器、处理器和计算器。定位测量系统除了能够对该装置进行定位导航，还可根据计算该装置各组件与隧道壁之间的相对可伸缩支撑脚301进行调节。

根据本申请一个实施例，行走机构为履带式行走机构8；可变方向的履带适应于各种复杂路况，可以根据指令随意移动，可操作性强。

根据本申请一个实施例，拱顶支撑架和边墙支撑架均由若干HSLC预制块303可拆卸式拼接而成，可方便安装和拆卸，且便于运输。

根据本申请一个实施例，相邻两个HSLC预制块303之间通过工字钢可拆卸式拼接在一起，工字钢重量轻但承载能力强，便于安装，可提高施工效率，降低了施工难度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。