隧道渗漏病害多功能混凝土钻、注一体钻头

1.本发明属于运营期隧道裂缝、渗漏水、空洞病害治理技术领域，具体涉及一种隧道渗漏病害多功能混凝土钻、注一体钻头。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.隧道衬砌注浆是隧道病害整治过程中的重要环节，通常在治理隧道裂缝、渗漏水、空洞的病害时需要更换涂抹装置、注浆装置与钻孔装置，这使得需要额外的更换装置的时间，而运营期隧道空窗期短，不利于实现快速整治。现有的病害整治方法也多依赖于搭建脚手架后人工手持涂抹、钻孔、注浆装备进行整治，这增加了整治的风险，和搭建脚手架的时间。
4.发明人发现，现有整治方案多凭借肉眼寻找病害位置，人工手持单一设备进行修复，在进行其他类型修复时需要更换设备，这种方法风险大、耗费时间长、修复效果难以保障。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种隧道渗漏病害多功能混凝土钻、注一体钻头，该钻头能够将涂抹、钻孔、注浆三者结合到一个设备上，该装置配有雷达探测设备和摄像头及其对应补光装备，能够与地面工作站连接将内部空洞信息和裂缝图像传送到地面工作站，实现远程操控。
6.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
7.第一方面，本发明提供了一种隧道渗漏病害多功能混凝土钻、注一体钻头，包括机架，机架设置导轨，导轨与滑块滑动连接，滑块与钻孔装置固定连接；所述导轨前端设置涂抹装置和注浆装置，涂抹装置可延伸至工作点进行涂抹，注浆装置在钻孔装置成孔后向孔内进行注浆。
8.作为进一步的技术方案，所述涂抹装置包括储胶设备和涂抹设备，涂抹设备设置于储胶设备内，且涂抹设备可由储胶设备内伸出进行涂抹。
9.作为进一步的技术方案，所述涂抹设备前端设有碗状涂抹头。
10.作为进一步的技术方案，所述注浆装置包括注浆管，注浆管外侧包裹设置膨胀管，膨胀管内可充水。
11.作为进一步的技术方案，所述注浆管和气缸连接，由气缸推动注浆管移动；注浆管通过进浆口与注浆泵连接。
12.作为进一步的技术方案，所述机架前端设置雷达探测设备，机架末端设置摄像头，摄像头两侧设置补光装置。
13.作为进一步的技术方案，所述钻孔装置前端设置钻头，钻头和钻杆连接，钻杆与动力装置连接，由动力装置驱动钻头打孔。
14.作为进一步的技术方案，所述机架底部与承托装置连接，承托装置底部设置第一可旋转轴承，以带动机架水平转动。
15.作为进一步的技术方案，所述第一可旋转轴承底部设置连接架，连接架通过第二可旋转轴承与机械臂连接，以带动机架在竖直方向转动。
16.作为进一步的技术方案，所述钻孔装置、涂抹装置和注浆装置均与地面工作站连接，雷达探测设备、摄像头也与地面工作站连接，机架通过机械臂与载运小车连接。
17.上述本发明的有益效果如下：
18.本发明的混凝土钻、注一体钻头，将隧道病害裂缝、渗漏水、空洞的涂抹、钻孔、注浆整治功能集成到一个机架上，当面对不同病害时无需更换机器，可以直接进行操控调整，大大节省了更换机器的时间，提高了隧道病害整治的效率。
19.本发明的混凝土钻、注一体钻头，注浆装置的注浆管外包裹一层膨胀装置，当进行注浆时，可以避免注浆管过软导致的弯曲，使注浆管在膨胀装置充水的状态下成稳定的圆柱形，从而使浆液的流动速度更为稳定，提升注浆效果。
20.本发明的混凝土钻、注一体钻头，该装备还配有机械臂，搭载容易快速，通过机械臂能够精准将涂抹、钻孔、注浆一体的探头定位到待修复位置。
21.本发明的混凝土钻、注一体钻头，带有雷达探测设备和摄像头及补光装置，接有机械臂，并与地面工作站连接，可以实现远程高精度控制，精准定位涂抹、钻孔和注浆的位置。
附图说明
22.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
23.图1为本发明隧道渗漏病害多功能混凝土钻、注一体钻头结构示意图；
24.图2为本发明隧道渗漏病害多功能混凝土钻、注一体钻头设置在载运小车的示意图；
25.图3为本发明隧道渗漏病害多功能混凝土钻、注一体钻头的工作流程图；
26.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
27.其中，1钻孔、涂抹、注浆一体化装备，2雷达探测设备，3摄像头，4高自由度机械臂，5驱动装置，6可旋转轴承，7机架，8钻孔装置，9涂抹装置，10注浆装置，11涂抹头，12承托装置，13可旋转轴承，14连接架。
具体实施方式
28.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种隧道渗漏病害多功能混凝土钻、注一体钻头，可集涂抹、钻孔、注浆为一体，包括钻孔、涂抹、注浆一体化装备1、雷达探测设备2、摄像头3、高自由度机械臂4、驱动装置5、地面工作站。
30.钻孔、涂抹、注浆一体化装备1，包括钻孔装置8、涂抹装置9、注浆装置10，钻孔装置8、涂抹装置9、注浆装置10均搭载于机架7上。
31.钻孔装置8搭载于机架7上，机架7上设有导轨，导轨与滑块滑动连接，钻孔装置8固定于滑块上，钻孔装置8可由机架7的导轨移动，滑块可以在导轨上水平移动实现钻杆的移动；钻孔装置8前端设置钻头，钻头和钻杆连接，钻杆与动力装置连接，由动力装置驱动钻头打孔。
32.本实施例中，机架尺寸为1716
×
157mm。导轨长度为1400mm。钻杆直径25mm。
33.涂抹装置9位于导轨前端，涂抹装置9包括储胶设备和涂抹设备，储胶设备为筒体状，涂抹设备前端设有一个硅胶材质的碗状涂抹头11，便于涂抹施工；涂抹设备设置于储胶设备内，储胶设备设有开口以供涂抹设备伸出，不工作时，涂抹设备位于储胶设备中，当需要涂抹时可由钻头推动涂抹设备延伸至工作点进行涂抹。
34.注浆装置10位于导轨前端，注浆装置10包括膨胀管、注浆管、进浆口、气缸；膨胀管包裹于注浆管外侧，可以充水膨胀使得注浆管成稳定圆柱型，对注浆管起到支撑作用；注浆管和气缸连接，气缸和驱动装置连接，驱动装置可以驱动气缸使得注浆管被顶推到与钻头相同的高度，在注浆时注浆管通过进浆口与注浆泵相连，由钻杆顶推注浆管进入钻好的孔内进行注浆。
35.机架7前端设置雷达探测设备2，用于衬砌空洞的检测和病害修复的精准定位。
36.机架7末端上方承托支架固定设置摄像头3，摄像头位于承托支架中间，两个led补光装置分别位于摄像头两侧进行补光。led补光装置能够针对隧道内光线不良的特点增强摄像头的效果。
37.机架7底部与承托装置12连接，承托装置底部设置可旋转轴承13，可旋转轴承13与动力装置连接，由动力装置经由可旋转轴承13带动机架水平转动；可旋转轴承13底部设置连接架14，连接架通过可旋转轴承6与高自由度机械臂4连接，可旋转轴承6与其动力装置连接，经由可旋转轴承6带动连接架14在竖直方向旋转，进而带动机架7在竖直方向转动。
38.通过两个可旋转轴承，可以带动机架进行水平方向360
°
的旋转，竖直方向上270
°
的旋转。通过高自由度机械臂连接可使涂抹、钻孔、注浆一体的探头定位到衬砌的病害位置进行整治。
39.承托装置可为固定板，起到承托机架、连接机架和可旋转轴承的作用。
40.钻孔、涂抹、注浆一体化装备1还与地面工作站连接，雷达探测设备2、摄像头3也与地面工作站连接，通过雷达探测设备2、摄像头3传输的衬砌的空洞、裂缝状态等信息，利用地面工作站的控制实现精准定位、远程操作。通过地面工作站远程操作，减少了安装支架的时间。
41.钻孔、涂抹、注浆一体化装备1通过机架与机械臂相连，便于搭载到载运小车上，模块化程度高，便于安装使用。
42.该混凝土钻、注一体钻头的工作原理为：
43.通过雷达探测设备和摄像头进行衬砌空洞的检测和病害修复的精准定位，而后将相应位置信息、病害图像传送给地面工作站，进而判断病害类型；
44.若为微小裂缝，则启动涂抹装置，通过雷达定位操控机械臂涂抹，而后判断裂缝是否封好，若封好则修复完成，收回涂抹装置；若未封好，持续上述过程进行涂抹；
45.若为较大裂缝/渗漏水，或出现脱空，通过雷达定位裂缝/渗漏水/脱空位置，启动钻孔装置，钻孔后钻杆收回，启动注浆装置进行注浆，判断注浆是否结束，若结束，则收回注
浆装置，若否，则重新注浆。
46.注浆是否结束以注浆压力是否达到预设值判断，超高预设值即判断为注浆结束。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。