本發(fā)明涉及海底隧道養(yǎng)護，具體涉及一種海底隧道一體化維養(yǎng)裝置及工作方法。

背景技術：

1、這里的陳述僅提供與本發(fā)明相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

2、海底隧道面臨上覆無限海水補給、地質構造復雜多變、高鹽高滲侵蝕強烈、地震活躍等復雜嚴酷海洋環(huán)境，隧道病害/災害頻發(fā)，結構功能不斷喪失，長壽命安全運營面臨嚴峻挑戰(zhàn)。海底隧道病害防治和維養(yǎng)方法包括注漿、噴涂等，治理裝備包括制漿裝備、注漿準備、噴涂裝備。當前隧道維養(yǎng)治理裝備多采用傳統(tǒng)只具有單一功能的設備如注漿設備、制漿設備、噴涂設備，需人工進行單獨操作施工。隧道傳統(tǒng)單一功能維養(yǎng)設備主要存在以下問題：

3、1.制漿、注漿、噴涂設備只具備單一功能，每個設備多依賴于工程經驗需人工手動單獨操作使用，注漿漿液多由人工配漿，操作步驟繁瑣，人工需求量大，消耗時間長。

4、2.每臺設備需要人工運送到施工場地，設備體積、重量大難以跟隨施工場地變更同步跟進，耗時時間長、經費花銷大。

5、3.噴涂作業(yè)時往往采用人工手持噴涂裝置進行噴涂，噴涂角度、高度、面積有限，無法做到智能化精確噴涂，且人工手持噴涂時，噴涂材料易對人體產生危害。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種海底隧道一體化維養(yǎng)裝置及工作方法，集成了制漿、注漿和噴涂功能，減少了人工需求量，提高了施工效率。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現：

3、第一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，包括行走車，行走車上安裝有機械臂，機械臂的前方設有安裝在行走車體的噴涂泵，噴涂泵的一側設有空壓機，機械臂的兩側均設有儲物箱，儲物箱的頂面固定有水箱，其中一側的儲物箱內設有涂料桶，涂料桶通過泵體及輸料管與噴涂泵連接，所述機械臂的后方設有氣罐，氣罐通過氣管與空壓機連接，氣罐的后方設有注漿泵，氣罐和注漿泵所在區(qū)域的兩側均設有制漿機構，制漿機構通過水管和水泵與水箱連接，制漿機構通過漿液管與注漿泵連接；

4、還包括夾爪機構和噴嘴機構，夾爪機構用于固定連接在注漿泵的注漿管，噴嘴機構用于與氣罐和噴涂泵連接，夾爪機構和噴嘴機構能夠可拆卸的連接在機械臂末端。

5、可選的，所述制漿機構包括攪拌桶，攪拌桶設有攪拌機構，攪拌桶通過水管和水泵與位于同一側的水箱連接，攪拌桶的出料口通過漿液管連接至注漿泵，攪拌桶的上方設有定量輸送桶，定量輸送桶內設有輸送機構，輸送機構的末端連接至攪拌桶，定量輸送桶的上方設有儲料倉，用于存儲物料干料。

6、可選的，所述攪拌桶和定量輸送桶之間設有壓力檢測元件以檢測定量輸送桶和儲料倉的重量。

7、可選的，所述機械臂包括底座，底座與旋轉驅動機構連接以實現繞豎直軸線轉動，底座與第一伸縮臂的底端連接，第一伸縮臂的頂端轉動連接有第一擺臂的一端，第一擺臂與第一伸縮件的一端鉸接，第一伸縮件的另一端與第一伸縮臂的伸縮部鉸接，第一擺臂的另一端與第二伸縮臂的一端轉動連接，第一擺臂與第二伸縮件的一端鉸接，第二伸縮件的另一端與第二伸縮臂的固定部鉸接，第二伸縮臂的伸縮部端部通過擺動驅動件連接有第二擺臂，第二擺臂的末端用于連接夾爪機構或噴嘴機構。

8、可選的，所述噴嘴機構包括噴嘴和紫外線照射燈，紫外線照射燈安裝在支撐架上，支撐架與機械臂末端可拆卸連接，支撐架上設有移動驅動機構，移動驅動機構與噴嘴連接，噴嘴通過氣體管路與氣罐連接，噴嘴通過涂料管路與噴涂泵連接。

9、可選的，所述水箱設有浮球液位開關，所述水箱的出水口所連接的水管設有電控球閥以調節(jié)出水量。

10、可選的，所述注漿泵的出漿口設置有流量檢測元件和壓力檢測元件。

11、可選的，所述行走車包括車體，車體底部安裝有多個公路行走機構和多個軌道行走機構，公路行走機構與安裝在車體的第一行走驅動機構連接，軌道行走機構安裝在升降架上并與升降架上的第二行走驅動機構連接，升降架與安裝在車體的升降機構連接。

12、可選的，至少一個公路行走機構與安裝在車體的第一行走驅動機構連接，作為主動行走機構，其余公路行走機構作為從動行走機構，至少一個作為從動行走機構的公路行走機構與轉向機構連接。

13、第二方面，本發(fā)明的實施例提供了一種海底隧道一體化維養(yǎng)裝置的工作方法：

14、注漿管連接在注漿泵的出漿口處，啟動制漿機構和注漿泵，制漿機構對漿液進行制備，注漿泵將制漿機構制備好的漿液送入注漿管，對于第一維養(yǎng)區(qū)域，機械臂通過夾爪機構帶動注漿管運動，依次插入第一維養(yǎng)區(qū)域預先施工好的注漿孔中，對第一維養(yǎng)區(qū)域進行注漿，對于第二維養(yǎng)區(qū)域，直接將注漿管插入第二維養(yǎng)區(qū)域預先施工好的注漿孔中進行注漿；

15、其中，第一維養(yǎng)區(qū)域的高度高于第二維養(yǎng)區(qū)域的高度；

16、注漿完成后，將夾持機構拆下，并安裝噴嘴機構，啟動噴涂泵、空壓機和噴嘴機構，機械臂帶動噴嘴機構運動，對維養(yǎng)區(qū)域進行噴涂涂層。

17、本發(fā)明的有益效果如下：

18、1.本發(fā)明的一體化維養(yǎng)裝置，行走車上安裝有機械臂、噴涂泵、空壓機、氣罐、制漿機構和注漿泵，機械臂末端能夠連接夾爪機構或噴嘴機構，能夠利用夾爪機構、制漿機構和注漿泵實現隧道維養(yǎng)區(qū)域的注漿作業(yè)，能夠通過噴涂泵、空壓機和噴嘴機構實現隧道維養(yǎng)區(qū)域的噴涂作業(yè)，從而使得海底隧道維養(yǎng)所用的注漿、制漿和噴涂集成到一臺設備上，注漿、制漿和噴涂能夠協同工作，減少了維養(yǎng)所需的人工數量，降低了人工成本，提高了施工效率，同時注漿、制漿和噴涂所需要的設備可以一次送到施工場地，耗時時間短，降低了施工成本。

19、2.本發(fā)明的一體化維養(yǎng)裝置，機械臂前方設置噴涂泵，后方依次設置氣罐和注漿泵，氣罐和注漿泵所在區(qū)域的兩側設置制漿機構，機械臂的兩側設置儲物箱，儲物箱上方設有水箱，其中一側的儲物箱內設有涂料桶，噴涂泵的一側設置空壓機，所有設備在行走車上的布局合理，使得行走車的結構緊湊，在同一套裝置上集成制漿、注漿和噴涂設備的同時，最大程度的減少了整個裝置的體積，使得裝置更加靈活，便于操作，對場地的適應性強。

20、3.本發(fā)明的一體化維養(yǎng)裝置，機械臂設有第一伸縮臂、第二伸縮臂、第一擺臂、第二擺臂，相對于傳統(tǒng)的機械臂，增加了第一伸縮臂和第二伸縮臂，對于任意輪廓形狀及尺寸的隧道，機械臂末端的移動范圍能夠覆蓋任意所需要維養(yǎng)的區(qū)域，且噴涂高度、角度和噴涂面積能夠實現智能化精準調節(jié)，保證了維養(yǎng)效果，提高了一體化維養(yǎng)裝置的適用性，且噴涂施工不會對施工人員造成人身傷害。

21、4.本發(fā)明的一體化維養(yǎng)裝置，攪拌桶和定量輸送桶之間設有重量傳感器，能夠對進入攪拌桶的物理重量進行控制，同時所述水箱的出水口處設有電控閥門以調節(jié)出水量，重量傳感器和電控閥門能夠協同工作，實現智能配漿，無需人工配漿，操作簡單，降低了施工人員的勞動強度。

技術特征：

1.一種海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，其特征在于，包括行走車，行走車上安裝有機械臂，機械臂的前方設有安裝在行走車體的噴涂泵，噴涂泵的一側設有空壓機，機械臂的兩側均設有儲物箱，儲物箱的頂面固定有水箱，其中一側的儲物箱內設有涂料桶，涂料桶通過泵體及輸料管與噴涂泵連接，所述機械臂的后方設有氣罐，氣罐通過氣管與空壓機連接，氣罐的后方設有注漿泵，氣罐和注漿泵所在區(qū)域的兩側均設有制漿機構，制漿機構通過水管和水泵與水箱連接，制漿機構通過漿液管與注漿泵連接；

2.如權利要求1所述的海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，其特征在于，所述制漿機構包括攪拌桶，攪拌桶設有攪拌機構，攪拌桶通過水管和水泵與位于同一側的水箱連接，攪拌桶的出料口通過漿液管連接至注漿泵，攪拌桶的上方設有定量輸送桶，定量輸送桶內設有輸送機構，輸送機構的末端連接至攪拌桶，定量輸送桶的上方設有儲料倉，用于存儲物料干料。

3.如權利要求2所述的海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，其特征在于，所述攪拌桶和定量輸送桶之間設有壓力檢測元件以檢測定量輸送桶和儲料倉的重量。

4.如權利要求1所述的海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，其特征在于，所述機械臂包括底座，底座與旋轉驅動機構連接以實現繞豎直軸線轉動，底座與第一伸縮臂的底端連接，第一伸縮臂的頂端轉動連接有第一擺臂的一端，第一擺臂與第一伸縮件的一端鉸接，第一伸縮件的另一端與第一伸縮臂的伸縮部鉸接，第一擺臂的另一端與第二伸縮臂的一端轉動連接，第一擺臂與第二伸縮件的一端鉸接，第二伸縮件的另一端與第二伸縮臂的固定部鉸接，第二伸縮臂的伸縮部端部通過擺動驅動件連接有第二擺臂，第二擺臂的末端用于連接夾爪機構或噴嘴機構。

5.如權利要求1所述的海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，其特征在于，所述噴嘴機構包括噴嘴和紫外線照射燈，紫外線照射燈安裝在支撐架上，支撐架與機械臂末端可拆卸連接，支撐架上設有移動驅動機構，移動驅動機構與噴嘴連接，噴嘴通過氣體管路與氣罐連接，噴嘴通過涂料管路與噴涂泵連接。

6.如權利要求1所述的海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，其特征在于，所述水箱設有浮球液位開關，所述水箱的出水口所連接的水管設有電控球閥以調節(jié)出水量。

7.如權利要求1所述的海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，其特征在于，所述注漿泵的出漿口設置有流量檢測元件和壓力檢測元件。

8.如權利要求1所述的海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，其特征在于，所述行走車包括車體，車體底部安裝有多個公路行走機構和多個軌道行走機構，公路行走機構與安裝在車體的第一行走驅動機構連接，軌道行走機構安裝在升降架上并與升降架上的第二行走驅動機構連接，升降架與安裝在車體的升降機構連接。

9.如權利要求8所述的海底隧道一體化維養(yǎng)裝置，其特征在于，至少一個公路行走機構與安裝在車體的第一行走驅動機構連接，作為主動行走機構，其余公路行走機構作為從動行走機構，至少一個作為從動行走機構的公路行走機構與轉向機構連接。

10.一種權利要求1-9任一項海底隧道一體化維養(yǎng)裝置的工作方法，其特征在于：

技術總結
本發(fā)明涉及一種海底隧道一體化維養(yǎng)裝置及工作方法，屬于海底隧道維養(yǎng)技術領域，解決了現有隧道維養(yǎng)時需要多臺設備的缺陷，包括行走車，行走車上安裝有機械臂，機械臂的前方設有噴涂泵，噴涂泵的一側設有空壓機，機械臂的兩側設有儲物箱，儲物箱的頂面固定水箱，其中一側的儲物箱內設有涂料桶，涂料桶與噴涂泵連接，機械臂的后方設有氣罐，氣罐與空壓機連接，氣罐的后方設有注漿泵，氣罐和注漿泵所在區(qū)域的兩側設有制漿機構，制漿機構通過水管和水泵與水箱連接，制漿機構通過漿液管與注漿泵連接，還包括夾爪機構和噴嘴機構，夾爪機構和噴嘴機構能夠可拆卸的連接在機械臂末端，本發(fā)明的維養(yǎng)裝置集成度高，節(jié)省了人工。

技術研發(fā)人員：李夢天,韓春旺,張慶松,王漢鵬,蔣華,熊錦鋒,杜欣睿
受保護的技術使用者：山東大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2