隧道病害整治系統的製作方法

2023-12-02 23:45:56

本發明涉及隧道維護，具體地涉及一種隧道病害整治系統。

背景技術：

隧道病害指隧道出現的缺陷，例如壁面空洞和裂損等。國內外隧道病害同功能的高空作業平臺的機械手臂結構不同，大多數的隧道病害的機械手臂都不能自動化地協同工作，需要人為手動操作，只有當檢測與勘探的機械手臂對隧道的病害的種類及病害的位置檢測確定結束後，整治和修理的機械手臂才能開始工作，對隧道病害整治的結果不能及時地反饋給檢測和勘探機械手臂，這樣不僅工作效率低，而且工作質量差，嚴重影響對隧道病害的檢測和整治進度及效果。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術存在的工作效率低而且工作質量差問題，提供一種隧道病害整治系統，該隧道病害整治系統可以提高工作效率和工作質量。

為了實現上述目的，本發明提供一種隧道病害整治系統，該隧道病害整治系統包括：檢測裝置、整治裝置、專家系統以及中央控制器，其中，所述檢測裝置，用於不斷檢測病害的位置和病害類型，並將所檢測的病害的位置和病害類型信息發送給所述中央控制器；所述中央控制器，用於根據所述病害的位置和所述病害類型信息從所述專家系統獲取治理方案，並根據所述治理方案發送修復指令至所述整治裝置；所述整治裝置，用於與所述檢測裝置協同工作，在所述檢測裝置進行檢測的同時根據所述修復指令對病害進行修復。

優選地，所述整治裝置完成所述修復指令之後，發送修復完成信號至所述中央控制器。

優選地，所述檢測裝置包括探測雷達，用於探測病害。

優選地，該隧道病害整治系統還包括機械手臂，用於支撐所述檢測裝置和所述整治裝置，使所述檢測裝置和所述整治裝置移動。

優選地，所述整治裝置包括鑿巖機，用於開鑿巖石。

優選地，所述整治裝置包括注漿機，用於進行灌漿。

優選地，所述檢測裝置包括圖像採集單元，用於採集隧道圖像。

優選地，所述中央控制器包括：識別單元，用於將所述隧道圖像與標準圖像對比，以識別所述隧道圖像中的隧道是否出現病害。

優選地，在所述檢測裝置檢測到隧道壁面裂紋長度l＞10米，寬度a＞5毫米時，所述整治裝置根據所述修復指令對病害位置先開鑿洩水口，再雙液注漿堵水。

優選地，在所述檢測裝置檢測到隧道壁面開裂或者厚度小於閾值時，所述整治裝置根據所述修復指令對病害位置內表面補強或內襯。

通過上述技術方案，採用本發明提供的隧道病害整治系統，該隧道病害整治系統包括：檢測裝置、整治裝置、專家系統以及中央控制器，其中，所述檢測裝置，用於不斷檢測病害的位置和病害類型，並將所檢測的病害的位置和病害類型信息發送給所述中央控制器；所述中央控制器，用於根據所述病害的位置和所述病害類型信息從所述專家系統獲取治理方案，並根據所述治理方案發送修復指令至所述整治裝置；所述整治裝置，用於與所述檢測裝置協同工作，在所述檢測裝置進行檢測的同時根據所述修復指令對病害進行修復。該隧道病害整治系統可以提高工作效率和工作質量。

附圖說明

圖1是本發明一實施例提供的隧道病害整治系統的結構示意圖；

圖2是本發明另一實施例提供的隧道病害整治系統的結構示意圖。

附圖標記說明

1檢測裝置2整治裝置

3中央控制器11圖像採集單元

31識別單元。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

圖1是本發明一實施例提供的隧道病害整治系統的結構示意圖。如圖1所示，該隧道病害整治系統包括：檢測裝置1、整治裝置2以及中央控制器3，其中，所述檢測裝置1，用於不斷檢測病害的位置和病害類型，並將所檢測的病害的位置和病害類型信息發送給所述中央控制器3；所述中央控制器3包括專家系統，用於根據所述病害的位置和所述病害類型信息從專家系統獲取治理方案，並根據所述治理方案發送修復指令至所述整治裝置2；所述整治裝置2，用於與所述檢測裝置協同工作，在所述檢測裝置進行檢測的同時根據所述修復指令對病害進行修復。

優選地，所述檢測裝置1包括探測雷達，用於探測病害。該隧道病害整治系統包括機械手臂，用於支撐所述檢測裝置1和所述整治裝置2，使所述檢測裝置1和所述整治裝置2移動。機械手臂可以保證檢測裝置1和整治裝置2到達隧道的各個位置。所述整治裝置2包括鑿巖機，用於開鑿巖石。所述整治裝置2包括注漿機，用於進行灌漿。

專家系統包括對應各種病害類型和病害位置的治理方案，中央控制器可以根據病害位置和病害類型直接從專家系統獲取如何進行治理。

檢測裝置1可以自行識別或處理以得到病害的位置和病害類型，並直接發送病害位置和病害類型至中央控制器3，也可以使用如圖2的結構：

圖2是本發明另一實施例提供的隧道病害整治系統的結構示意圖；如圖2所示，檢測裝置1可以包括圖像採集單元11，用於採集隧道圖像。檢測裝置1可以不對該圖像進行分析，直接發送採集到的隧道圖像(顯然該圖像中具有病害位置和病害類型信息)至中央控制器3。中央控制器3可以包括識別單元31，用於將所述隧道圖像與標準圖像對比，以識別所述隧道圖像中的隧道是否出現病害。另外，中央控制器3可以根據自身輸入的邏輯，判斷病害的類型、病害的嚴重程度，並根據該病害從專家系統獲取如何處理該病害，並將如何處理病害的命令下達給整治裝置2，以便於整治裝置2對病害進行修復。在所述整治裝置2完成所述修復指令之後，發送修復完成信號至所述中央控制器3。

在整治裝置2對隧道進行修復時，檢測裝置1仍然不斷地在繼續檢測病害，並不斷發送當前的情況給中央控制器3，以便於中央控制器3可以隨時了解隧道病害情況，並在接收到修復完成信號之後第一時間判斷病害是否完全修復，並在未完全修復時繼續進行有針對性的處理。整治裝置2與檢測裝置1協同工作，在整治裝置2進行病害治理時，檢測裝置1仍在進行檢測，直到中央控制器3判斷病害完全修復為止。

以下是本發明提供的對於襯砌裂損的治理方法，襯砌指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護結構。

通過帶有探地雷達的檢測裝置1對病害隧道的壁面進行掃描和檢查，可以生成隧道牆面雷達圖，將探地雷達所生成的隧道病害圖傳給中央控制器3的專家系統，中央控制器3的專家系統通過算法對襯砌裂紋位置的坐標進行確定。通過中央控制器3的專家系統對探地雷達檢測出來的隧道壁面雷達圖中的襯砌的接縫處的裂紋進行分析，並對裂紋進行等級分級。

中央控制器3的專家系統根據裂紋的不同等級來針對性的制定不同的裂紋病害治理方案。中央控制器3的專家系統對帶有yt-23鑿巖機和注漿機的整治裝置2下達指令，針對中央控制器3的專家系統所分析出來的裂紋等級進行不同程度的鑽孔、注漿、加固圍巖、改善襯砌受力狀態、填充或支護襯砌外圍的洞穴、錨杆加固巖體、換填軟弱的地基層以及加固或更換襯砌，如向襯砌體內或背部注漿，噴混凝土(視裂損程度確定是否加設鋼筋網和錨杆)，加設鋼拱架或嵌軌，更換襯砌等。通過整治裝置2對病害隧道的壁面裂紋進行修補完成後給中央控制器3的專家系統一個修補完成的信號指令。中央控制器3的專家系統再對帶有探地雷達的檢測裝置1進行對修補後的隧道壁進行掃描和檢查。並對修補後的掃描和檢查結果進行分析。中央控制器3的專家系統分析的結果如果還有裂紋問題，就再對帶有yt-23鑿巖機和注漿機的整治裝置2下打修復指令，以此往復，直至對裂紋修補完善。

裂損分級和治理措施如表1所示：

表1裂損分級和治理措施

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面裂紋長度l＞10米，寬度a＞5毫米時，所述整治裝置2根據所述修復指令對病害位置先開鑿洩水口，再雙液注漿堵水。

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面裂紋長度10米＞l＞5米，寬度a＞5毫米時，所述整治裝置2根據所述修復指令對病害位置注漿封堵和鑿槽引排。

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面裂紋長度l＜5米，寬度5毫米＞a＞3毫米時，所述整治裝置2根據所述修復指令對病害位置注漿封堵。

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面裂紋長度l＜5米，寬度a＜3毫米時，所述整治裝置2根據所述修復指令對病害位置使用水泥固化類材料完全封堵。

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面一般龜裂或無發展狀態，可採取鑿槽嵌補化學注漿予加固。

以下是本發明提供的對於襯砌空洞的治理方法，

通過帶有探地雷達的檢測裝置1對病害隧道的壁面進行掃描和檢查，生成隧道牆面雷達圖，將探地雷達所生成的隧道病害圖傳給中央控制器3的專家系統，中央控制器3的專家系統通過算法對襯砌空洞位置的坐標進行確定。通過中央控制器3的專家系統對探地雷達檢測出來的隧道壁面雷達圖中的兩段襯砌的接縫處的空洞進行分析，並對空洞進行等級分級。空洞的等級可大致分為ⅰ級(空洞)，ⅱ級(空洞+輕微開裂，空洞+厚度小於閾值，空洞+巖塊鬆弛，空洞+滲透水)，ⅲ(空洞+較嚴重開裂，空洞+開裂+巖塊鬆弛，空洞+厚度不足+巖塊鬆弛，空洞+開裂+滲透水)，ⅳ(空洞+嚴重劣化、縱縫貫穿)。中央控制器3的專家系統通過對雷達圖像中的空洞進行分析，並針對不同的空洞等級來對帶有yt-23鑿巖機和注漿機的整治裝置2下達不同的整治病害的命令。

通過對隧道空洞病害的整治可以防止圍巖鬆弛的擴大，控制作用在襯砌上地壓的增加；恢復均質的地層反力，恢復襯砌的承載力；提高止水效果，防止滲水、結冰；增強襯砌厚度和強度，防止襯砌開裂。在整治裝置2完成隧道空洞的病害修復時，對中央控制器3的專家系統下達一個空洞病害整治完成的指令。中央控制器3的專家系統在對帶有探地雷達的檢測裝置1下達對空洞整治後的隧道壁面進行再次檢查掃描的指令，並對再次掃描的結果進行分析，如果空洞的病害整治沒有達到預定要求，就再通過中央控制器3的專家系統設計整治方案，對帶有yt-23鑿巖機和注漿機的整治裝置2下達整治命令，以此循環，直至整治結果合格為止。

空洞分級和治理措施如表2所示：

表2空洞分級和治理措施

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面有空洞類似問題時，中央控制器3可以確定病害等級，並根據病害等級從專家系統取用治理方案，並下達修復指令。整治裝置2根據修復指令做出如下處理：

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面有空洞時，所述整治裝置2根據所述修復指令對病害位置回填壓漿。

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面開裂或者厚度小於閾值時，所述整治裝置2根據所述修復指令對病害位置內表面補強或內襯。

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面巖塊鬆弛時，所述整治裝置2根據所述修復指令對病害位置錨杆加固。

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面滲透水時，所述整治裝置2根據所述修復指令對病害位置水處理。

在所述檢測裝置1檢測到隧道壁面空洞並且嚴重劣化和縱縫貫穿時，所述整治裝置2根據所述修復指令對病害位置局部拆除或全斷面拆除。

通過上述技術方案，採用本發明提供的隧道病害整治系統，該隧道病害整治系統包括：檢測裝置1、整治裝置2以及中央控制器3，其中，所述檢測裝置1，用於不斷檢測病害的位置和病害類型，並將所檢測的病害的位置和病害類型信息發送給所述中央控制器3；所述中央控制器3包括專家系統，用於根據所述病害的位置和所述病害類型信息從所述專家系統獲取治理方案，並根據所述治理方案發送修復指令至所述整治裝置2；所述整治裝置2，用於與所述檢測裝置協同工作，在所述檢測裝置進行檢測的同時根據所述修復指令對病害進行修復。該隧道病害整治系統可以提高工作效率和工作質量。

以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於此。在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，包括各個具體技術特徵以任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡單變型和組合同樣應當視為本發明所公開的內容，均屬於本發明的保護範圍。