本實用新型涉及隧道施工技術領域，具體涉及一種線軌式自驅(qū)動隧道襯砌無損檢測系統(tǒng)。

背景技術：

隧道襯砌施工質(zhì)量檢測作為隧道交、竣工驗收中把控隧道施工質(zhì)量的重要部分，及時準確地進行隧道襯砌無損檢測，可以準確把握施工質(zhì)量，確定襯砌缺陷所在位置。采用高頻電磁天線進行襯砌施工質(zhì)量的檢測，已經(jīng)得到了工程界的廣泛認同。采用高頻電磁天線進行襯砌施工質(zhì)量的檢測是施工和運營期隧道襯砌無損檢測的主要方法之一。該方法為沿著隧道縱向在隧道襯砌的拱頂、兩側拱腰和拱底共設置5條測線，采用高頻電磁天線沿測線方向進行電磁波探測，天線另一端的電腦主機將天線反射回來的電磁波進行記錄，探測完成后，將電腦主機存儲的波形圖輸入Radan軟件中分析襯砌厚度，鋼拱架間隔，查找襯背空洞。采用高頻電磁天線進行隧道襯砌無損檢測的方法，在使用過程中只有在天線探測面密貼襯砌表面，天線移動方向垂直于隧道環(huán)向，且在一定測線間隔準確打標的情況下，其收集波形才能準確的反應出襯砌厚度，鋼拱架間隔和襯背空洞所在的位置。

然而，由于隧道拱頂和拱腰一般遠高于人身高，在進行拱腰和拱頂?shù)奶炀€探測時往往需要在裝載機上焊接鋼架，讓探測人員站在鋼架上手舉天線，隨著裝載機的前進進行襯砌的檢測。使用裝載機焊接鋼架進行探測時，由于探測人員站在高處手舉天線往往不能很好的密貼于襯砌，且檢測人員體力有限，往往探測很短的一段距離就需要進行休息，再者隧道內(nèi)路面不平整，裝載機難以沿著標準直線前進，地面上手持電腦主機進行探測距離標注的人員，一邊要仰頭看天線是否到打標位置，一邊還要注意腳下路況并要保證和裝載機保持安全距離，在這種環(huán)境下往往漏標和錯標測線間隔。

綜上，采用上述方法進行高頻電磁天線進行襯砌的檢測，所得波形往往出現(xiàn)較多不規(guī)律波形和不規(guī)則中斷，且其標注的測線間隔往往也不準確，給后期Radan軟件對波形的處理得出準確檢測結論帶來很大麻煩，并且由于探測全過程屬于高空作業(yè)，其安全隱患較多，給探測人員的人身安全和探測儀器的安全帶來較大威脅。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種線軌式自驅(qū)動隧道襯砌無損檢測系統(tǒng)，能在高頻電磁天線進行隧道襯砌檢測時，保證測線平順，天線密貼，確保探測的波形連續(xù)均勻、探測斷面位置明確。

本實用新型所采用的技術方案為：

一種線軌式自驅(qū)動隧道襯砌無損檢測系統(tǒng)，其特征在于：

包括懸掛裝置、驅(qū)動裝置、軌道輪、位移感應器和探測天線系統(tǒng)；

固定在一條探測測線始末端的懸掛裝置上設置有軌道鋼線，驅(qū)動裝置通過軌道輪在軌道鋼線上移動，驅(qū)動裝置上安裝有用于記錄所在測線上隧道襯砌反射波形的探測天線系統(tǒng)和將感應的位移值標注在波形標尺上的位移感應器。

懸掛裝置兩端各有一對固定板，每對固定板底部之間設置有一道U形的懸掛桿；

兩端懸掛桿底部之間通過收線螺栓固定有一對軌道鋼線，其中一端懸掛桿底部的兩根軌道鋼線之間通過收線螺栓固定有牽引鋼絲。

懸掛桿兩端通過滑動桿連接到固定板底部；

滑動桿為外徑小于懸掛桿內(nèi)徑開有條形槽的管構件，滑動桿的條形槽沿桿的軸向設置，滑動桿插入懸掛桿，通過懸掛桿上設置的定位螺栓固定滑動位置。

驅(qū)動裝置包括驅(qū)動裝置底板，驅(qū)動裝置底板底面設置軌道輪；

驅(qū)動裝置底板中部設置有探測天線出線孔，探測天線出線孔周圍設置有用于固定探測天線系統(tǒng)的天線固定爪；

驅(qū)動裝置底板一側設置有卷收牽引鋼絲的卷揚機。

天線固定爪底部通過天線固定爪固定螺栓固定在驅(qū)動裝置底板對角線上設置的天線固定爪滑動孔中，天線固定爪滑動孔為長圓孔。

卷揚機包括卷揚輪、卷揚電動機、卷揚電動機及紅外感應開關電源和卷揚機紅外信號開關，卷揚機的運行通過驅(qū)動裝置遙控器控制。

軌道輪包括帶凹槽的滾動輪，滾動輪中心為滾動輪軸，滾動輪軸兩側通過連接桿連接到滾動輪底座上；

連接桿上設置有減震彈簧；

軌道輪通過滾動輪底座固定于驅(qū)動裝置底板底面；

滾動輪上附有防滑橡膠層。

位移感應器包括位移滾動輪，位移滾動輪輪軸上設置有轉動傳感器，轉動傳感器引出位移感應信號傳送線，位移感應信號傳送線端部為位移感應信號傳送線連接插頭，位移感應信號傳送線連接插頭插入探測天線系統(tǒng)；

位移滾動輪的輪軸上設置有通過可轉動的鉚釘連接的兩連桿，兩連桿端部通過連接桿轉動軸連接到位移傳感器連接底板上，位移感應器通過位移傳感器連接底板固定于驅(qū)動裝置底板底面。

兩連桿的兩個節(jié)段之間、兩連桿下部節(jié)段與位移傳感器連接底板之間設置有張緊定位彈簧。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

（1）本實用新型提供的線軌式自驅(qū)動隧道襯砌無損檢測系統(tǒng)，采用懸掛裝置和天線驅(qū)動裝置，使得探測天線可以按照規(guī)定的測線進行準確的移動探測，采用的帶有減震彈簧的軌道輪可以使得天線探測面保持密貼襯砌，使得探測的波形連續(xù)均勻，探測斷面位置明確。

（2）通過位移感應器的連接，可以使得在天線探測過程中，準確記錄所測得波形的位置，并同時在探測得到的波形圖上進行標注，有效避免了在進行探測過程中，由于標注人員的疏忽導致的探測波形距離漏標的問題。

（3）通過遙控器的控制，可以在施工單位人員將懸掛裝置、天線、驅(qū)動裝置和位移感應裝置安裝完畢后，檢測過程完全可由一人完成，大大節(jié)約了人力成本。且在一條測線懸掛裝置安裝完成，進行檢測的同時，施工人員可以繼續(xù)安裝其他測線上的懸掛裝置及軌道，大大縮短了檢測所用時間。

（4）采用的全斷面波形記錄及顯示軟件，可以在將所收集到的拱頂A，左拱腰B，左拱底C，右拱腰D，右拱底E所收集到的五條測線上的波形圖輸入該軟件后，可以另存為一個整體文件，使得在進行探測結果分析時，可以直觀準確地看到探測到的波形情況，并可針對多條測線進行對比分析。

附圖說明

圖1 為本實用新型的線軌式自驅(qū)動隧道襯砌無損檢測系統(tǒng)原理圖；

圖2 為本實用新型的線軌式自驅(qū)動隧道襯砌無損檢測系統(tǒng)在實際使用的安裝示意圖；

圖3 為本實用新型的懸掛裝置結構圖；

圖4 為本實用新型的驅(qū)動裝置的正面視圖；

圖5 為本實用新型的驅(qū)動裝置的背面視圖；

圖6 為本實用新型的軌道輪的結構圖；

圖7 為軌道輪的立面圖；

圖8 為本實用新型的位移感應器的結構圖；

圖9 為本實用新型的驅(qū)動裝置遙控器示意圖；

圖中，1-懸掛裝置、2-驅(qū)動裝置、3-軌道輪、4-位移感應器、5-驅(qū)動裝置遙控器、6-探測天線系統(tǒng)，101-固定板、102-固定孔、103-懸掛桿、104-滑動桿、105-滑動固定螺栓、106-收線螺栓、107-軌道鋼線、108-牽引鋼絲，201-驅(qū)動裝置底板、202-探測天線出線孔、203-天線固定爪滑動孔，204-天線固定爪固定螺栓，205-卷揚輪，206-卷揚電動機，207-卷揚機及紅外感應開關電源、208-卷揚機紅外信號開關，209-天線固定爪，210-天線固定爪防滑橡膠墊、301-帶凹槽的滾動輪、302-滾動輪軸、303-減震彈簧、304-連接桿、305-滾動輪底座、306-防滑橡膠墊、401-位移滾動輪、402-轉動傳感器、403-兩連桿、404-張緊定位彈簧、405-連接桿轉動軸、406-位移傳感器連接底板、407-位移感應信號傳送線、408-位移感應信號傳送線連接插頭、501-遙控線路板、502-前進鍵、504-后退鍵、503-停止鍵、505-紅外信號發(fā)射器。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本實用新型進行詳細的說明。

本實用新型涉及的線軌式自驅(qū)動隧道襯砌無損檢測系統(tǒng)，包括懸掛裝置1、驅(qū)動裝置2、軌道輪3、位移感應器4和探測天線系統(tǒng)6。固定在一條探測測線始末端的懸掛裝置1上設置有軌道鋼線107，驅(qū)動裝置2通過軌道輪3在軌道鋼線107上移動，驅(qū)動裝置2上安裝有用于記錄所在測線上隧道襯砌反射波形的探測天線系統(tǒng)6和將感應的位移值標注在波形標尺上的位移感應器4。

懸掛裝置1兩端各有一對固定板101，固定板101用于將懸掛裝置1固定到探測側線始末端的襯砌上。每對固定板101底部之間設置有一道U形的懸掛桿103；兩端懸掛桿103底部之間通過收線螺栓106固定有一對軌道鋼線107，是保證驅(qū)動裝置2沿著懸掛裝置1規(guī)定的測線平順移動的軌道。其中一端懸掛桿103底部的兩根軌道鋼線107之間通過收線螺栓106固定有牽引鋼絲108。懸掛桿103兩端通過滑動桿104連接到固定板101底部；滑動桿104為外徑小于懸掛桿103內(nèi)徑開有條形槽的管構件，滑動桿104的條形槽沿桿的軸向設置，滑動桿104插入懸掛桿103，通過懸掛桿103上設置的定位螺栓105固定滑動位置，使得鋼線軌道的高度合適，以便天線密貼襯砌且滑動摩擦力較小，將懸掛裝置安裝在測線兩端，調(diào)節(jié)收線螺栓106使得軌道鋼線107松弛，再將固定好探測天線系統(tǒng)6的驅(qū)動裝置2經(jīng)軌道輪3卡在軌道鋼線107上，調(diào)節(jié)收線螺栓106使得天線密貼在襯砌上，并將牽引鋼絲108連接在卷揚機上。

驅(qū)動裝置2包括驅(qū)動裝置底板201，驅(qū)動裝置底板201底面設置軌道輪3；驅(qū)動裝置底板201中部設置有探測天線出線孔202，探測天線出線孔202周圍設置有用于固定探測天線系統(tǒng)6的天線固定爪209；驅(qū)動裝置底板201一側設置有卷收牽引鋼絲108的卷揚機。天線固定爪209附有天線固定爪防滑橡膠墊210。天線固定爪209底部通過天線固定爪固定螺栓204固定在驅(qū)動裝置底板201對角線上設置的天線固定爪滑動孔203中，天線固定爪滑動孔203為長圓孔。卷揚機包括卷揚輪205、卷揚電動機206、卷揚機及紅外感應開關電源207和卷揚機紅外信號開關208，卷揚機的運行通過驅(qū)動裝置遙控器5控制。

軌道輪3包括帶凹槽的滾動輪301，附有防滑橡膠墊306。滾動輪301中心為滾動輪軸302，滾動輪軸302兩側通過連接桿304連接到滾動輪底座305上；連接桿304上設置有減震彈簧303；軌道輪3通過滾動輪底座305固定于驅(qū)動裝置底板201底面。

位移感應器4包括位移滾動輪401，位移滾動輪401輪軸上設置有轉動傳感器402，轉動傳感器402引出位移感應信號傳送線407，位移感應信號傳送線407端部為位移感應信號傳送線連接插頭408，位移感應信號傳送線連接插頭408插入探測天線系統(tǒng)6；位移滾動輪401的輪軸上設置有L形的兩連桿403，兩連桿403端部通過連接桿轉動軸405連接到位移傳感器連接底板406上，位移感應器4通過位移傳感器連接底板406固定于驅(qū)動裝置底板201底面。兩連桿403的兩個節(jié)段之間、兩連桿下部節(jié)段與位移傳感器連接底板406之間設置有張緊定位彈簧404。

驅(qū)動遙控器5包括遙控線路板501、前進鍵502、后退鍵504、停止鍵503和紅外信號發(fā)射器505。按下后退鍵504，使牽引鋼絲108被放出，當牽引鋼絲108放出的長度足夠長時，將牽引鋼絲108的端頭纏繞在測線終值端的懸掛裝置1的中間收線螺栓106上，按下前進鍵502，當牽引鋼絲108收緊成一條直線時按下停止鍵503等待檢測開始。

基于上述系統(tǒng)結構的線軌式自驅(qū)動隧道襯砌無損檢測方法，包括以下步驟：

將探測天線系統(tǒng)6置于驅(qū)動裝置2的驅(qū)動裝置底板201上，通過調(diào)節(jié)天線固定爪9的位置固定探測天線系統(tǒng)6；

將驅(qū)動裝置2底部的軌道輪3卡位在懸掛裝置1的軌道鋼線107上，使軌道輪3的減震彈簧303進行一定量的壓縮，調(diào)整位移傳感器4的連桿403；將探測天線系統(tǒng)6的天線和位移感應器4的位移滾動輪401緊貼在襯砌上，將卷揚機上的牽引鋼絲108連接到測線終點位置的懸掛裝置1的中間收線螺栓106上，啟動探測天線系統(tǒng)6開始探測，記錄所在測線上隧道襯砌的反射波形；

通過驅(qū)動裝置遙控器5啟動驅(qū)動裝置2的卷揚機，使得探測天線系統(tǒng)6在懸掛裝置1的軌道上移動，同時，位移傳感器4將探測到的位移標記在探測天線系統(tǒng)6所探測的波形上；

分不同位置收集各測線的波形圖，傳送至位于地面檢測人員手中的電腦主機中。位移傳感器4會將所感應的位移值直接傳送至探測天線系統(tǒng)6中，進行探測波形長度的準確標注，并將主機所收集的波形圖，分拱頂A、左拱腰B、左拱底C、右拱腰D、右拱底E五個不同位置輸入進全斷面波形記錄及顯示軟件中，以便于更加直觀準確地觀察各部位所探測到的波形情況，進行直觀的對比驗證。

本實用新型針對現(xiàn)有技術中采用裝載機承臺人工托舉探測天線進行隧道襯砌無損檢測的缺陷，將懸掛裝置1固定在一條探測測線的始末端，將探測天線系統(tǒng)6固定在驅(qū)動裝置1上后，將驅(qū)動裝置1經(jīng)軌道輪3卡位在懸掛裝置1的鋼線軌道上，并將卷揚機上的牽引鋼絲108固定在懸掛裝置1中間的收線螺栓106上，連接探測天線系統(tǒng)6和位移感應器4，收緊軌道鋼線107使得探測天線緊貼隧道襯砌的同時軌道輪3的減震彈簧303處于壓縮狀態(tài)，且位移感應器4的位移滾動輪401密貼在襯砌上，卷揚機將牽引鋼絲108收緊后停止轉動等待檢測；啟動天線開始進行探測的同時，啟動驅(qū)動裝置1使其沿著鋼線軌道前進，天線在勻速前進的過程中記錄所在測線上的隧道襯砌反射波形，同時位移傳感器4將感應的位移值標注在波形標尺上，在驅(qū)動裝置1前進的過程中，軌道輪3的減震彈簧303可以使在天線遇到不平整襯砌面時盡量得貼緊襯砌表面，同時鋼線軌道和牽引鋼線108可以保證驅(qū)動裝置在測線上平緩地移動。

本實用新型利用懸掛裝置易于安裝且鋼線軌道在剛度和強度上滿足承載要求，卷揚機牽引鋼絲移動平穩(wěn)，結合紅外無線遙控開關的原理，將探測天線與現(xiàn)有的位移感應裝置進行完美的結合，達到了進行天線探測的同時進行位移數(shù)據(jù)標注的目的，解決了進行隧道襯砌檢測時測線不平直，天線不密貼，探測距離標注不準確，檢測人員高空托舉天線危險隱患較多的問題。

為了更加牢固地將探測天線系統(tǒng)6固定在驅(qū)動裝置2上，驅(qū)動裝置2在采用天線固定爪固定螺栓204固定天線固定爪209的同時在天線固定爪209上附加了天線固定爪防滑橡膠墊210。為了避免軌道輪3在鋼線軌道上滑動，在軌道輪3上設置凹槽的同時在軌道輪3的滾動面上附加防滑橡膠墊306。為了保證天線探測面在遇到襯砌不平整時仍然可以密貼襯砌表面，在軌道輪3上設置了減震彈簧303。

實施例：

結合圖1，本實施例的線軌式自驅(qū)動隧道襯砌無損檢測系統(tǒng)，包括懸掛裝置、探測天線系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、軌道輪、位移傳感器和全斷面波形記錄及顯示軟件，探測天線安裝固定在驅(qū)動裝置上，懸掛裝置通過膨脹螺絲固定在測線的始終端，驅(qū)動裝置通過軌道輪卡位在懸掛裝置的鋼線軌道上，將驅(qū)動裝置卷揚機上的牽引鋼絲固定在懸掛裝置橫連桿的中間收線螺栓上，并將鋼線軌道收緊使得探測天線的探測面密貼在所探測的襯砌表面上且軌道輪的減震彈簧發(fā)生一定壓縮，將位移傳感器的信號傳送線連接插頭插在探測天線的位移信號接收插口上，調(diào)整位移傳感器的連接桿的角度使位移傳感器的滾動輪緊貼在探測天線后方的襯砌表面上且張緊定位彈簧承受一定的拉力。打開探測天線進行波形探測，同時按下驅(qū)動裝置遙控器的前進按鈕，驅(qū)動裝置上的卷揚機將牽拉牽引鋼絲前進，天線向前移動探測襯砌的同時位移傳感器將探測到的位移信號傳送至探測天線上對探測天線所探測到的波形進行位移標記，探測系統(tǒng)的主機將帶有位移標記的波形圖進行記錄。在進行一條襯砌測線探測的同時，施工單位的相關人員進行其余測線懸掛裝置的安裝，將5條測線逐條檢測完成后，將探測系統(tǒng)主機上記錄的各條探測測線的波形圖傳送至全斷面波形記錄及顯示軟件中，進行拱頂A、左拱腰B、左邊墻C、右拱腰D和右邊墻E五條測線的分類，分類完成后，使用全斷面波形記錄及顯示軟件可以直觀準確的判斷各測線位置的襯砌厚度及鋼拱架間隔，同時可以對比各條測線，對同一斷面上的檢測結論進行直觀的對比驗證。

本實施例的遙控裝置可選為深圳凱哥電子有限公司生產(chǎn)的KGS-A10B-4遠距離遙控及接收裝置，位移傳感器可選用美國勞雷公司生產(chǎn)的單輪測量輪及編碼系統(tǒng)，探測天線系統(tǒng)可選用美國勞雷公司生產(chǎn)的SIR-3000便攜式地質(zhì)雷達系統(tǒng)下的400MHz和900MHz的高頻探測天線。

安裝過程為：

（1）首先由檢測人員將測線位置確定，再由施工單位人員將懸掛裝置安裝在測線的起始端和終止端，將探測天線固定在驅(qū)動裝置上，再將懸掛裝置上的鋼線軌道松弛，將固定在驅(qū)動裝置上的軌道輪卡位在懸掛裝置的鋼線軌道上，通過旋轉收線螺栓將鋼線軌道收緊使探測天線緊貼在襯砌表面且軌道輪的減震彈簧發(fā)生一定的壓縮變形，調(diào)節(jié)位移傳感器連接桿轉動軸，使位移傳感器的滾動輪緊貼在探測天線后方的襯砌表面上，并使張緊彈簧處于拉伸狀態(tài)，將位移感應信號傳送線連接插頭與探測天線位移信號接收口連接；將驅(qū)動裝置卷揚輪上的牽引鋼絲與懸掛裝置橫桿上的中間收線螺栓相連，并按遙控器上的前進鍵使卷揚輪收緊牽拉鋼絲，再按下遙控器上的停止鍵。

（2）在進行第一條測線探測的同時，施工單位人員可將另一組懸掛裝置安裝在檢測人員所規(guī)定好的其余測線上；一條測線檢測完成后，在進行下一條測線檢測的同時，施工單位的人員可將前一條測線起始端的懸掛裝置和鋼線軌道卸下，并使用混凝土漿液將安裝時打的螺絲孔進行封堵，留下的測線末端的懸掛裝置可以作為下一階段檢測鋼線軌道的起始端。

本實用新型的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權利要求所涵蓋。