一种复合材料喷层的喷射装置及施工方法与流程

1.本发明公开了一种复合材料喷层的喷射装置及施工方法，属于喷层支护技术领域。


背景技术：

2.喷射混凝土在工程中的隧道、巷道及洞室支护中已经有很长时间的应用，它一般与锚杆一起使用，作为主动支护技术取得了突出的支护效果。对于喷层，在不同的地质和工作条件下具有不同的支护机理，传统的支护理论将喷层作为一种受力承载机构，并强调喷层厚度的重要性，随着新型喷层材料的出现，喷层越来越薄，同时对喷层的施工及喷射装置的要求也越来越高。
3.喷层材料为复合型材料时，一般采用事先将喷层材料拌合，使用单一喷射装置进行喷层施工的方式。而上述方法可能会出现多种材料在喷层前已发生物理化学反应，对喷层效果产生较大影响；也可能会出现喷层厚度不均匀，不能保证喷层的力学性能，导致在围岩压力下喷层发生开裂，甚至出现部分区域坍塌。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于，提供一种复合材料喷层的喷射装置及施工方法，以解决现有技术中在喷层前拌合喷层材料，使材料在喷层前发生物理化学发应，对喷层效果产生较大影响的技术问题。为实现上述目的，本发明提出了一种复合材料喷层的喷射装置及施工方法，具体方案如下：
5.一种复合材料喷层的喷射装置，包括：多个喷射单元、支架单元及与所述喷射单元对应的喷射料容器；
6.多个所述喷射单元固定在所述支架单元上；
7.所述喷射料容器与其对应的所述喷射单元连通，每个所述喷射料容器至少与一个所述喷射单元连通；
8.多个所述喷射单元的喷射方向相同，且所述喷射单元喷射的每种喷射料的喷射面重合。
9.优选的，所述喷射单元包括：供料管、喷嘴、阀门和压力装置；
10.所述供料管的一端与所述喷嘴连通，另一端与所述喷射料容器连通；
11.所述阀门和所述压力装置设置在所述供料管上。
12.优选的，所述喷嘴为万向可调喷嘴。
13.优选的，所述喷射单元还包括挡板；
14.所述挡板设置在所述喷嘴上，用于控制所述喷嘴的喷射范围。
15.优选的，所述供料管和所述喷嘴之间还包括过料容腔。
16.优选的，所述支架单元包括滑轨和滚轮；
17.所述滚轮与所述喷射单元固定连接；
18.所述滚轮在所述滑轨的轨槽内滚动移动。
19.一种喷层施工方法，包括以下步骤：
20.步骤1、确定喷射料的种类和浓度，将每种喷射料分别注入不同的喷射料容器中；
21.步骤2、将喷射单元移动至第一作业面进行喷层；
22.步骤3、将喷射单元移动至下一个作业面进行喷层，直至最后一个作业面。
23.优选的，相邻所述作业面之间具有预设宽度的搭接区域。
24.优选的，所述搭接区域的预设宽度小于10cm。
25.有益效果：本发明的喷射料无需提前拌和，避免在喷层前已产生化学物理反应，影响喷层材料的力学性能。能够确保喷层材料在喷射过程中同时掺和，使得喷层材料均匀、充分的混合，且喷射的厚度较为均匀，改善喷层的物理力学性能。本发明中喷层材料的浓度可调节，具有普遍适用性；本发明施工速度快。
附图说明
26.图1为本发明实施例中一种复合材料喷层的喷射装置及喷层面。
27.图中：1、第一喷射单元；2、第二喷射单元；3、第三喷射单元；4、挡板；5、第一喷射面；6、第二喷射面；7、第三喷射面；8、阀门和压力装置；9、滑轨；10、滚轮；11、冷缝；i、第一作业面；ⅱ、第二作业面；iii、第三作业面。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
29.一种复合材料喷层的喷射装置，包括：多个喷射单元、支架单元及与所述喷射单元对应的喷射料容器；多个喷射单元固定在支架单元上；喷射料容器与其对应的喷射单元连通，每个喷射料容器至少与一个喷射单元连通；多个喷射单元的喷射方向相同，且喷射单元喷射的每种喷射料的喷射面重合。
30.喷射单元的个数与喷射料种类及喷射方案有关，当喷射料种类为两种时，可选择两个或三个喷射单元，当选择两个喷射单元时，喷射单元的喷射角相交，喷射面重合。当选择三个喷射单元、两种喷射料时，三个喷射单元设置在同一轴线上，中间位置的喷射单元选择第一喷射料，两侧的喷射单元选择第二喷射料，每个喷射单元喷射角平行，两侧喷射单元的的喷射面的一半分别与中间喷射单元的喷射面重合。当三种喷射料时，可选择同一轴线上的三个喷射单元，喷射角相交，形成重合喷射面；也可以选择三个喷射单元组成的喷射装置，侧视三个喷射单元的连线组成三角形，使其喷射角相交，在同一喷射面重合。同理，四种喷射料选择四个喷射单元，侧视四个喷射单元的连线组成矩形，五种喷射料选择五个喷射单元，侧视五个喷射单元的连线组成五边形。以此类推，喷射料种类不限。喷射料单元的数量不限定仅与喷射料种类相同，例如，可以选择五个喷射单元，喷射三种喷射料，其中两对喷射单元中的喷射料相同，本方法可以用于在每种喷射料的比例不一致时，用于调节各喷射料的含量，本例中，当每个喷射单元单位时间内喷射喷射料的质量一致时，三种喷射料混合喷层时含量比例为2:2:1。以此类推，可按各种方式组合。
31.本喷射装置中喷射单元包括：供料管、喷嘴、阀门和压力装置；供料管的一端与喷嘴连通，另一端与喷射料容器连通；阀门和压力装置设置在供料管上。供料管用于将喷射料容器中的喷射料传输至喷嘴，阀门和压力装置用于控制喷射单元的喷射流量及喷射速度。喷射单元中的喷嘴可选用万向可调喷嘴，万向可调喷嘴用于调节喷射单元的喷射角度，使多个喷射单元的喷射面重合。
32.在一个实施例中，喷射单元还包括挡板；挡板设置在喷嘴上，与喷射方向一致，用于控制喷嘴的喷射范围，使其落在作业面上的喷射面仅为与其他喷射单元的喷射面重合的部分。同时还可以用于防止喷射料飞溅，落在非作业面上。
33.在一个实施例中，供料管和喷嘴之间还包括过料容腔。过料容腔用于当一个喷射料容器中喷射料使用完，而其他喷射料容器中的喷射料尚未用完时，在正常工作的情况下向喷射料容器中添加喷射料。
34.本发明的喷射装置中支架单元包括滑轨和滚轮；滚轮与喷射单元固定连接；滚轮在滑轨的轨槽内滚动移动。
35.一种喷层施工方法，包括以下步骤：
36.步骤1、确定喷射料的种类和浓度，将每种喷射料分别注入不同的喷射料容器中；
37.步骤2、将喷射单元移动至第一作业面进行喷层；
38.步骤3、将喷射单元移动至下一个作业面进行喷层，直至最后一个作业面，其中相邻作业面之间具有预设宽度的搭接区域，优选的，搭接区域的预设宽度小于10cm。
39.如图1所示，在一个实施例中，包括三个喷射单元，确定喷射料的种类和浓度，将每种喷射料分别注入不同的喷射料容器中。
40.具体的，本实施例中喷射料包括两种，喷射单元包括三个，调节喷射料的浓度，在第一喷射单元1和第三喷射单元3中注入相同的喷射料，第二喷射单元2中注入另一种喷射料，喷射单元中喷嘴的喷射角平行。在第一喷射单元1和第三喷射单元3的喷嘴上各设置一个挡板4，挡板为活动式挡板，用于调节第一喷射单元1和第三喷射单元3的喷射范围，使第一喷射单元1对应的喷射范围为第一喷射面5，第三喷射单元3对应的喷射范围为第二喷射面6，而第二喷射单元2的喷射范围为第三喷射面7，第一喷射面5和第二喷射面6分别与第三喷射面7重合，重合部分形成作业面。调节第一喷射单元1、第二喷射单元2和第三喷射单元3中的阀门和压力装置8，其中第一喷射单元1和第三喷射单元3对应的阀门和压力装置8的参数一致，保证第一喷射面5和第二喷射面6的喷射料均匀。
41.将喷射单元移动至第一作业面进行喷层；具体的，同时启动第一喷射单元1、第二喷射单元2和第三喷射单元3进行喷层，第一喷射面5和第二喷射面6分别与第三喷射面7重合，重合部分形成第一作业面i。
42.移动喷射装置，喷射装置通过滚轮10，在滑轨9上移动，继续进行喷层，形成第二作业面ii，第一作业面i和第二作业面ii之间搭接8cm宽度的搭接区域，避免第一作业面i和第二作业面ii之间可能产生冷缝11，重复上述步骤，喷射第三作业面iii，继续喷射下一个作业面，直至完成整个施工面的全覆盖。
43.本发明的喷射料无需提前拌和，避免在喷层前已产生化学物理反应，影响喷层材料的力学性能。能够确保喷层材料在喷射过程中同时掺和，使得喷层材料均匀、充分的混合，且喷射的厚度较为均匀，改善喷层的物理力学性能。本发明中喷层材料的浓度可调节，
具有普遍适用性；本发明施工速度快。
44.以上实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利的范围约束。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改变和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应该以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种复合材料喷层的喷射装置，其特征在于，包括：多个喷射单元、支架单元及与所述喷射单元对应的喷射料容器；多个所述喷射单元固定在所述支架单元上；所述喷射料容器与其对应的所述喷射单元连通，每个所述喷射料容器至少与一个所述喷射单元连通；多个所述喷射单元的喷射方向相同，且所述喷射单元喷射的每种喷射料的喷射面重合。2.根据权利要求1所述的复合材料喷层的喷射装置，其特征在于，所述喷射单元包括：供料管、喷嘴、阀门和压力装置；所述供料管的一端与所述喷嘴连通，另一端与所述喷射料容器连通；所述阀门和所述压力装置设置在所述供料管上。3.根据权利要求2所述的复合材料喷层的喷射装置，其特征在于，所述喷嘴为万向可调喷嘴。4.根据权利要求2所述的复合材料喷层的喷射装置，其特征在于，所述喷射单元还包括挡板；所述挡板设置在所述喷嘴上，用于控制所述喷嘴的喷射范围。5.根据权利要求2所述的复合材料喷层的喷射装置，其特征在于，所述供料管和所述喷嘴之间还包括过料容腔。6.根据权利要求1所述的复合材料喷层的喷射装置，其特征在于，所述支架单元包括滑轨和滚轮；所述滚轮与所述喷射单元固定连接；所述滚轮在所述滑轨的轨槽内滚动移动。7.一种喷层施工方法，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的复合材料喷层的喷射装置，包括以下步骤：步骤1、确定喷射料的种类和浓度，将每种喷射料分别注入不同的喷射料容器中；步骤2、将喷射单元移动至第一作业面进行喷层；步骤3、将喷射单元移动至下一个作业面进行喷层，直至最后一个作业面。8.根据权利要求7所述的喷层施工方法，其特征在于，相邻所述作业面之间具有预设宽度的搭接区域。9.根据权利要求7所述的喷层施工方法，其特征在于，所述搭接区域的预设宽度小于10cm。

技术总结
本发明公开了一种复合材料喷层的喷射装置及其施工方法，包括：多个喷射单元、支架单元及与所述喷射单元对应的喷射料容器；多个喷射单元固定在支架单元上；喷射料容器与其对应的喷射单元连通，每个喷射料容器至少与一个喷射单元连通；多个喷射单元的喷射方向相同，且喷射单元喷射的每种喷射料的喷射面重合。本发明的喷射料无需提前拌和，避免在喷层前已产生化学物理反应，影响喷层材料的力学性能。能够确保喷层材料在喷射过程中同时掺和，使得喷层材料均匀、充分的混合，且喷射的厚度较为均匀，改善喷层的物理力学性能。本发明中喷层材料的浓度可调节，具有普遍适用性；本发明施工速度快。本发明施工速度快。本发明施工速度快。


技术研发人员：狄圣杰 黄旭斌 张莹 谢婉丽 陈亮 陆希 张玉 石崇
受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/8/24