一种边坡防护施工方法及装置与流程

1.本发明涉及边坡防护技术领域，尤其涉及一种边坡防护施工方法及装置。


背景技术：

2.由于边坡经常因为水土流失而出现滑坡的事故，因此在施工时，往往会在边坡表面增设防护结构，以此增加边坡的稳固性。
3.边坡防护一般是通过人工将护坡砖依次紧密的贴附于边坡表面，这种护坡方式存在以下问题：1、护坡砖往往具有一定的重量，人工搬运贴附增加了劳动强度，降低了工作效率；2、边坡具有一定的倾斜程度，人工携带护坡砖于边坡上移动时，具有一定不安全因素；3、护坡砖的形状往往都是固定的，使得贴附后边坡表面的形状单一，不能够适用于不同场合对边坡外形的需求。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种边坡防护施工方法及装置，旨在解决现有的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种边坡防护施工方法，适用于对填方/挖方边坡施工，包括，
6.扫描建立待施工的边坡图像,建立有定位信息的三维模型；
7.依据实际情况对边坡设计，设计施工的护坡结构形状以及护坡结构的覆盖面积及个点位的厚度；
8.设备通过卫星定位系统就位，按照有定位信息的三维实体模型和边坡设计防护形式，将建筑材料按照设定的护坡结构型状通过3d打印设备打印至边坡上。
9.进一步地，扫描建立边坡图像包括在边坡上布设像控点，利用无人机获取基于所述像控点的航摄影像数据，对获取的影像数据处理后得到对应边坡的表面平整度、长度、宽度以及倾斜角度的数据。
10.进一步地，根据测量得出边坡的相关数据设计合适的边坡结构确定表面平整度后，对不同区域通过3d打印设备调整区域内护坡结构的打印高度，打印出符合设计结构的边坡完成后的护坡结构整体保持在同一平面上。
11.进一步地，打印护坡结构过程中通过3d打印设备实行分区域打印，确定最小单元的区域，整体打印出该区域内单个或整片区域内的护坡结构，再依次打印出与其紧密连接下个区域内的单个或整片区域内的护坡结构。
12.进一步地，还包括在扫描边坡图像前对待施工的边坡通过耙齿板整平处理。
13.一种应用上述施工方法的施工装置，包括：
14.3d打印设备，用于在边坡上打印护坡结构；
15.移动架轴，用于辅助3d打印设备横向往复移动；
16.桁架伸缩臂，用于带动3d打印设备沿着移动至边坡表面；
17.连接平台，用于将移动架轴安装于桁架伸缩臂前端。
18.进一步地，还包括与3d打印设备连接用于提供打印材料的供料系统。
19.进一步地，还包括安装于连接平台上的角度调节机构，用于根据边坡倾斜角度调整3d打印设备的打印角度。
20.进一步地，还包括与连接平台连接的导向板、滑动安装于导向板上的耙齿板以及用于驱动耙齿板移动的液压缸。
21.进一步地，还包括用于安装桁架伸缩臂的安装平台以及可移动的车体。
22.本发明的有益效果体现在：
23.本发明中通过于桁架伸缩臂前端安装3d打印设备，将护坡材料通过3d打印的方式施工于边坡表面，单人即可进行大面积边坡的防护施工，且能够根据施工需求对护坡结构的形状进行自由设计，提高了不同场合边坡的适用性，解决了传统边坡防护施工过程中操作难度大、施工效率低、危险系数高的问题。
附图说明
24.图1为本发明施工方法流程示意图
25.图2为本发明施工装置结构示意图；
26.图3为本发明3d打印设备与桁架伸缩臂连接结构示意图；
27.图4为本发明3d打印设备安装结构示意图；
28.图5为本发明施工装置于边坡表面施工路径示意图；
29.图6为本发明对填方边坡的施工示意图；
30.图7为本发明对挖方边坡的施工示意图。
31.附图标记说明：
32.100、3d打印设备；200、移动架轴；300、桁架伸缩臂；400、连接平台；500、供料系统；600、角度调节机构；701、导向板；702、液压缸；703、耙齿板；800、安装平台；900、车体。
具体实施方式
33.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的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
34.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，“多个”指两个以上。另外，各个实施例之间的技
术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在。
36.请参阅图1，本发明一种边坡防护施工方法，适用于对填方/挖方边坡施工，包括，
37.扫描建立待施工的边坡图像,建立有定位信息的三维模型；由于每个需要防护的边坡存在面积和整体结构上的差异，在对边坡进行防护施工时，均需要事先对当前施工的边坡进行图像的扫描，建立整体的三维图像，以此确定当前边坡对后续防护施工所需的平整度、长度、宽度以及倾斜角度数据；
38.依据实际情况对边坡设计，设计施工的护坡结构形状以及护坡结构的覆盖面积及个点位的厚度；根据不同场景下的边坡选择合适的护坡结构，例如针对没有特殊需求的公路旁边坡或水坝边坡，仅仅要求能够起到防护效果即可的边坡，即可确定护坡结构为传统的砖块结构，其中砖块结构和尺寸可自由设计；针对特殊场景下的需要展示信息或图案的边坡，即可事先设计整体护坡结构的形状造型，后续在边坡表面呈现相应的设计图案，以此达到展示、宣传的功能。
39.其中，通过确定护坡结构的覆盖面积，可事先设计护坡结构的尺寸，以及需要展现设计图案的比例，合适尺寸的护坡结构具有更好的结构稳定性，达到良好的护坡性能，而传统的护坡砖均只有单一的尺寸，若需要改变尺寸，则需要提前与生产厂家沟通，进而导致施工效率降低的问题，不能够快速的根据当前施工的边坡进行及时的调整和改变。
40.设备通过卫星定位系统就位，按照有定位信息的三维实体模型和边坡设计防护形式，将建筑材料按照设定的护坡结构型状通过3d打印设备100打印至边坡上，卫星定位系统可采用现有的北斗导航定位系统，在边坡表面按照提前设计的方案将护坡结构通过3d打印设备100依次打印至边坡上，其中3d打印方法采用现有技术即可完成，例如采用中国专利公开号：cn109094005b发明专利中的相关技术，具体的，使用到该专利中关于施工材料如何进行供料的技术以及如何移动逐渐打印出结构的技术。
41.通过3d打印的方式将护坡结构施工于边坡表面，区别于传统的通过3d打印出护坡结构再进行铺设安装，单人即可进行大面积边坡的防护施工，且能够根据施工需求对护坡结构的形状进行自由设计，提高了不同场合边坡的适用性，解决了传统边坡防护施工过程中操作难度大、施工效率低、危险系数高的问题。
42.在一实施例中，扫描建立边坡图像包括在边坡上布设像控点，利用无人机获取基于所述像控点的航摄影像数据，对获取的影像数据处理后得到对应边坡的表面平整度、长度、宽度以及倾斜角度的数据。
43.具体的，根据施工范围向外扩展一定距离，测区范围按照9点法布设像控点，使用gpsrtk测量或全站仪精确测量布设像控点的坐标值。同时，要求像控点最好布设在没有高程落差、成像反差大、特征明显的地物点上。根据布设的像控点，设计无人机的航线，使其进行横纵双向重复飞行，以获取高质量、高重叠度的航摄影像数据，将获得的航摄影像数据通过系统处理得到扫描的边坡中表面平整度、长度、宽度以及倾斜角度的数据，为后续的3d打印提供数据支持。
44.在一实施例中，根据测量得出边坡的相关数据设计合适的边坡结构确定表面平整度后，对不同区域通过3d打印设备调整区域内护坡结构的打印高度，打印出符合设计结构的边坡完成后的护坡结构整体保持在同一平面上，其中，边坡表面并不一定是平整的，局部
区域可能存在坑坑挖挖的情况，若是通过传统的技术铺设护坡砖，则需要对边坡进行整平处理，这样才能保证铺设的护坡砖整体平齐，才能到达相应的防护效果，而通过本实施例的3d打印方式结合事先测量得到的边坡表面平整度数据，确定哪个区域出现凹坑或凸起，在对该区域进行3d打印时，针对凹坑的地方多施加物料，用于填补凹坑的缺陷，且能够根据凹坑的形状进行充分的填补；针对凸起的地方，则可减少物料的添加，在保持整体护坡结构强度的前提下，使得护坡结构根据对应的边坡表面情况保持在同一平面上，减少了施工步骤，提高了施工效率。
45.在一实施例中，打印护坡结构过程中通过3d打印设备100实行分区域打印，确定最小单元的区域，整体打印出该区域内单个或整片区域内的护坡结构，再依次打印出与其紧密连接下个区域内的单个或整片区域内的护坡结构；具体的，根据测量的边坡表面积，将其划分出多个相同的分区域，3d打印设备100在施工时于边坡表面按照如图5所示的路径移动，先在起始的分区域内逐层打印出该区域内的护坡结构，再移动至相邻分区域进行打印作业，这样动作，若3d打印设备100于边坡表面不分区域整体移动时，存在移动误差的可能性，而分区域施工作业可减小3d打印设备100大幅度移动而导致打印精度下降的问题。
46.在一实施例中，还包括在扫描边坡图像前对待施工的边坡通过耙齿板703整平处理，通过在扫描边坡图像对边坡进行整平处理，使得后续在3d打印护坡结构时，避免被不平整边坡而增加施工步骤，进而导致施工效率降低的问题。
47.本发明提供应用上述施工方法的施工装置，请参阅图2-4，包括：
48.3d打印设备100，用于在边坡上打印护坡结构，具体的，3d打印设备100采用中国公开专利号：cn105946091b中的打印设备；
49.移动架轴200，用于辅助3d打印设备100横向往复移动，3d打印设备100安装于移动架轴200上，并通过电气控制技术控制3d打印设备100于移动架轴200上横向往复移动，移动架轴200仅为现有技术中移动架轴的局部组成部分，因为本发明在3d打印时只需要3d打印设备100能够实现单向往复移动即可；
50.桁架伸缩臂300，用于带动3d打印设备100沿着移动至边坡表面；
51.连接平台400，用于将移动架轴200安装于桁架伸缩臂300前端，移动架轴200安装于连接平台400上，通过驱使桁架伸缩臂300伸缩，将3d打印设备100带动至边坡表面进行打印作业。
52.在一实施例中，还包括与3d打印设备100连接用于提供打印材料的供料系统500，供料系统500采用cn109094005b发明专利中供料系统即可，对持续进行的3d打印作业提供物料，保证施工作业的顺利进行，使得护坡结构的施工持续且高效，避免了传统技术中反复搬运护坡砖，作业难度大的问题。
53.在一实施例中，还包括安装于连接平台400上的角度调节机构600，用于根据边坡倾斜角度调整3d打印设备100的打印角度，角度调节机构600可采用调节电机或调节气缸，用于在将3d打印设备100移动至边坡表面后，根据边坡的倾斜角度数值，调节3d打印设备100的出料口与边坡保持平行，进而使得打印出的护坡结构结构稳定、牢靠。
54.在一实施例中，还包括与连接平台400连接的导向板701、滑动安装于导向板701上的耙齿板703以及用于驱动耙齿板703移动的液压缸702，具体的，导向板701固定安装于连接平台400上，且导向板701表面开设有滑槽，耙齿板703滑动安装于导向板701上，在液压缸
702的驱动下驱使耙齿板703向前伸出，即在进行3d打印作业前，配合桁架伸缩臂300，驱动耙齿板703于边坡表面反复移动，使得边坡被逐渐整平，进而使得后续3d打印材料的基底面处于同一平面上，避免了因为不平整的边坡而导致增加施工步骤的问题。
55.优选地，用于整平的结构还可采用通过电机驱动的破土盘或其他可用于坡面整平的设备。
56.在一实施例中，还包括用于安装桁架伸缩臂300的安装平台800以及可移动的车体900。
57.具体的施工过程如下，通过操控车体900移动至边坡一侧，如图6和图7所示，适用于挖方/填方边坡，不同的仅仅是车体900的放置位置而已，待车体900移动到位后，控制桁架伸缩臂400带动3d打印设备100移动至最上层的边坡表面，调整好施工角度以及供料系统后，在最小的区域单元内控制物料的喷出，此时3d打印设备100于移动架轴200上横向移动，当单次横向移动完成后，控制桁架伸缩臂400带动3d打印设备100向下层移动，依次进行下去，直至完成该区域内的护坡结构打印，随后操控车体900移动，带动3d打印设备100移动至相邻的下个分区域，重复上述操作，当完成单层的打印作业后，按照如图5的路径带动3d打印设备100移动，减小移动路径的长度，进而完成高效的护坡结构施工作业。
58.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。