一种摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备及方法，包括搭载工程车，以及设于搭载工程车上的放置空间、供水设备、供电系统、摇篮式微波加热设备、废料收集室和PLC控制系统；至少三台摇篮式微波加热设备设于可移动式升降机上，摇篮式微波加热设备分别连接供水设备和供电系统；PLC控制系统连接控制摇篮式微波加热设备，对隧道衬砌进行微波加热、水雾喷射和破碎物收集。本发明专利技术应用微波辐射产生的热量，使混凝土温度升高，再喷射水使其冷却，反复操作使受损隧道衬砌破碎，并将微波防护装置、破碎后的混凝土废料一体化。该方法便于操作、大幅度提高了工作效率，且对废弃混凝土骨料的损伤较小，利于废弃混凝土骨料的再次利用。

【技术实现步骤摘要】
一种摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备及方法
本专利技术属于建筑拆除领域，特别涉及建筑物废弃混凝土再生利用领域，具体涉及一种摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备及方法。
技术介绍
随着国民经济的迅速发展，我国交通运输事业得到了蓬勃发展。隧道作为铁路、公路工程建设中的一个重要结构物，也迎来了规模空前的建设热潮。但是，我国地域自然条件差异较大，隧道穿越的山体地质及水文等条件复杂多变，同时既有隧道又受修建时期的设计与施工技术条件的限制，使得既有隧道病害随使用时间和混凝土的使用年效的增加而不断发展。由于隧道衬砌受地层压力、地下水压力、围岩膨胀性或冻胀性压力、腐蚀性介质、气候、温度和突发灾害等的作用以及施工中人为操作等不良因素的影响，致使部分公路隧道衬砌在施工中或运营中产生裂损变形，或受到界质的物理、化学作用，影响到隧道的施工、运营安全和功能。此时，换拱是一种较为彻底的病害处治措施，换拱即需要先将受损的隧道衬砌进行拆除。目前隧道衬砌拆除方法单一，常用的手段是采用爆破或机械风镐进行破除。采用爆破手段拆除隧道衬砌对爆破技术手段要求较高，易造成隧道塌方，人员伤亡等严重事故；而采用人工机械风镐进行拆除，和现在的基础设施建设项目所要求的高效施工速度不相匹配，且一线施工工人的雇用日趋困难。因此实现一种能够安全高效、易于操作的破除隧道衬砌的方法且破碎后的废弃混凝土还能再次利用就成为了一种关键性的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备及方法，利用摇篮式微波加热设备全面地对隧道衬砌快速微波加热，再冷水喷淋，致使混凝土破碎的方式，以实现对隧道衬砌拆除、收集再利用的目的。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的。本专利技术提供了一种摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备，包括搭载工程车，以及设于搭载工程车上的放置空间、供水设备、供电系统、摇篮式微波加热设备、废料收集室和PLC控制系统；放置空间内设有伸缩平台和可移动式升降机；摇篮式微波加热设备包括摇篮式设备控制系统和微波加热装置；至少两台摇篮式微波加热设备设于放置空间内伸缩平台上，至少一台摇篮式微波加热设备设于放置空间顶部的可移动式升降机上，摇篮式微波加热设备分别连接供水设备和供电系统；PLC控制系统连接控制摇篮式微波加热设备，对隧道衬砌进行微波加热、水雾喷射和破碎物收集。对于上述技术方案，本专利技术还有进一步优选的方案：优选的，至少两台摇篮式微波加热设备设于放置空间内伸缩平台的可移动式升降机上，伸缩平台与PLC控制系统电连接，沿放置空间框架两侧移动。优选的，所述微波加热装置架设在摇篮式微波加热设备的转轴上，沿转轴做90°转动。优选的，所述微波加热装置包括微波发生装置、微波防护装置、电动卷帘门和高压水雾喷头，微波防护装置设于微波发生装置外侧，电动卷帘门设于微波发生装置内侧，高压水雾喷头设于微波发生装置两侧。优选的，所述微波发生装置为一对通过转轴连接在微波加热装置上对开的翻转板，翻转板上均布有波导管和磁控管，微波防护装置设在对开的翻转板的下表面。优选的，所述高压水雾喷头为90°弯管，高压水雾喷头伸出微波加热装置两侧壁，与打开的翻转板上的波导管和磁控管同向布置。优选的，微波加热装置中进一步设有废料箱。优选的，所述废料收集室置于搭载工程车后部。相应地，本专利技术提供了一种摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌方法，包括：分别将摇篮式微波加热设备固定在放置空间内部伸缩平台和顶部的可移动式升降机上；搭载工程车将摇篮式微波加热设备固定在需要拆除隧道衬砌的下方；在放置空间内部伸缩平台向两侧移出；调整微波加热装置在摇篮式微波加热设备的开口方向正对需要拆除隧道衬砌界面；微波发生装置的翻转板由下到上翻转，合并为一个平面，设置微波加热装置的加热温度、加热功率和加热时间，对隧道衬砌进行加热；控制供水设备，使高压水雾喷头对微波加热后的隧道衬砌进行交叉式斜向上喷水，循环加热和喷水，直至加热面隧道衬砌完全破碎；破碎的混凝土废料掉入废料箱，并收集到废料收集室；调整可移动式升降机将摇篮式微波加热设备在隧道隧道衬砌断面平移，重复隧道衬砌加热、喷水和收集过程，直至将该断面衬砌微波加热破碎完毕。优选的，微波加热后，微波发生装置翻转板向下翻转，与微波加热装置的前后两侧平行，电动卷帘门放下覆盖在微波发生装置表面。其中，PLC控制系统控制摇篮式设备控制系统设置微波加热装置的加热功率、加热温度和加热时间，控制微波发生装置的翻转、微波加热装置的循环加热和喷水。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：1.本专利技术中的微波破碎装置通过将微波技术引入隧道衬砌的破碎过程。应用微波辐射产生的热量，使混凝土温度升高，再喷射水使其冷却，反复操作降低隧道衬砌的强度直至完全破碎，提高隧道衬砌的破碎效率，节约破碎成本，实现隧道衬砌的安全、高效、绿色破碎。2.本专利技术设计有废料箱。即实现加热、破碎、收集废弃混凝土一体化。3.本专利技术设置有高压水雾喷头。微波加热后的混凝土经冷水喷淋后瞬间形成较大的温度梯度，促进混凝土的破碎速率；进一步的，高压水雾喷头采用旋流式的喷嘴结构，降温作用更强；且高压水雾喷头具有一定的冲击力，能够加快混凝土的破碎速率；同时高压水雾喷头又对微波加热箱体进行冲洗、冷却，延长使用寿命。4.本专利技术设计有伸缩平台、可移动式升降机。便于一轮微波加热后，进行后续该断面其他位置隧道衬砌的加热。进一步，本专利技术中将微波破碎装置、微波防护装置、破碎后混凝土废料收集装置与载体车辆一体化，减少了劳动力与工作时间。实现了微波破碎隧道衬砌的自动化、智能化。进一步，本专利技术中使用的微波防护装置、波导管、磁控管和高压水雾喷头均可拆卸与更换，针对不同的混凝土型号、级配等材料参数，快速识别并标定最优的微波加热功率与温度，实现低能耗下的快速破碎，提高经济和环保效益。进一步，本专利技术中3台摇篮式微波加热设备同时工作，加快工作效率，且3台摇篮式微波加热设备可在不移动搭载工程车的基础上加热同一横断面。进一步，针对不同作业环境可以选择合适的设备形状，来实现多环境下隧道衬砌的破碎与废料收集。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1为本专利技术微波破碎拆除隧道衬砌设备的整体结构示意图；图2为本专利技术微波破碎拆除衬砌整体断面的搭载工程车示意图；图3-1、图3-2为本专利技术微波破碎装置横断面和纵断面示意图；图中标号：1-搭载工程车，101-伸缩平台，102-可移动式升降机，103-供水设备，104-供电系统，107-放置空间，2-摇篮式微波加热设备，201-摇篮式设备控制系统，202-废料箱，203-波导管，204-磁控管，205-微波防护装置，206-电动卷帘门，207-高压水雾喷头，208-微波发生装置，209-转轴，3-废料收集室，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备，其特征在于，包括搭载工程车，以及设于搭载工程车上的放置空间、供水设备、供电系统、摇篮式微波加热设备、废料收集室和PLC控制系统；/n所述放置空间内设有伸缩平台和可移动式升降机；/n摇篮式微波加热设备包括摇篮式设备控制系统和微波加热装置；/n至少两台摇篮式微波加热设备设于放置空间内伸缩平台上，至少一台摇篮式微波加热设备设于放置空间顶部的可移动式升降机上，摇篮式微波加热设备分别连接供水设备和供电系统；/nPLC控制系统连接控制摇篮式微波加热设备，对隧道衬砌进行微波加热、水雾喷射和破碎物收集。/n

【技术特征摘要】
1.一种摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备，其特征在于，包括搭载工程车，以及设于搭载工程车上的放置空间、供水设备、供电系统、摇篮式微波加热设备、废料收集室和PLC控制系统；
所述放置空间内设有伸缩平台和可移动式升降机；
摇篮式微波加热设备包括摇篮式设备控制系统和微波加热装置；
至少两台摇篮式微波加热设备设于放置空间内伸缩平台上，至少一台摇篮式微波加热设备设于放置空间顶部的可移动式升降机上，摇篮式微波加热设备分别连接供水设备和供电系统；
PLC控制系统连接控制摇篮式微波加热设备，对隧道衬砌进行微波加热、水雾喷射和破碎物收集。


2.根据权利要求1所述的摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备，其特征在于，至少两台摇篮式微波加热设备设于放置空间内伸缩平台的可移动式升降机上，伸缩平台与PLC控制系统电连接，沿放置空间框架两侧移动。


3.根据权利要求1所述的摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备，其特征在于，所述微波加热装置架设在摇篮式微波加热设备的转轴上，沿转轴做90°转动。


4.根据权利要求1所述的摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备，其特征在于，所述微波加热装置包括微波发生装置、微波防护装置、电动卷帘门和高压水雾喷头，微波防护装置设于微波发生装置外侧，电动卷帘门设于微波发生装置内侧，高压水雾喷头设于微波发生装置两侧。


5.根据权利要求4所述的摇篮式微波破碎拆除隧道衬砌设备，其特征在于，所述微波发生装置为一对通过转轴连接在微波加热装置上对开的翻转板，翻转板上均布有波导管和磁控管，微波防护装置设在对开的翻转板的下表面。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠山，席慧慧，乔汝佳，周航，郭银波，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61