本發(fā)明涉及渠道修復(fù)，具體涉及一種水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備及修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

1、大型水渠或河道的功能主要包括供水、灌溉、改善生態(tài)環(huán)境和推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等，不僅確保了水資源的有效利用，還促進(jìn)了區(qū)域的全面發(fā)展。大型的水渠或河道在長期流水運(yùn)行過程中，水渠或河道的邊坡會(huì)受地下水位、凍融、施工質(zhì)量和外力作用等眾多因素的影響，導(dǎo)致水渠或河道邊坡局部混凝土襯砌板可能發(fā)生開裂、塌陷、隆起和抗浮失穩(wěn)破壞，這對水渠或河道結(jié)構(gòu)安全和供水能力造成不利影響。

2、

3、為了解決上述問題，現(xiàn)主要采用圍堰干法施工方式來對損壞的骨干水網(wǎng)混凝土襯砌面板進(jìn)行修復(fù)，圍堰干法施工在使用時(shí)，需要在流水小流量時(shí)期，在混凝土襯砌板破損周圍構(gòu)建圍堰來排除水域，創(chuàng)造干地施工條件，這限制了施工的時(shí)間窗口和空間范圍，也增加了工程量和復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備及修復(fù)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，修復(fù)工作受施工的時(shí)間窗口和空間范圍的限制且工程量和復(fù)雜度相對較大的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面采用了如下的技術(shù)方案：一種水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，包括：

3、末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器包括板材切割末端執(zhí)行器、板材夾取末端執(zhí)行器、碎渣抓取末端執(zhí)行器、壓平末端執(zhí)行器以及填充涂抹末端執(zhí)行器；

4、四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與末端執(zhí)行器中的任一執(zhí)行器可拆卸相連，且用于驅(qū)動(dòng)對應(yīng)執(zhí)行器沿x軸、y軸和/或z軸旋轉(zhuǎn)以及沿z軸平移；

5、移動(dòng)橫梁，所述移動(dòng)橫梁與四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)滑動(dòng)相連，用于驅(qū)動(dòng)四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿移動(dòng)橫梁長度方向滑動(dòng)相連；

6、桁架，所述桁架設(shè)置在渠道的邊坡所在平面并沿所述平面長度方向布置且移動(dòng)橫梁沿所述平面寬度方向布置在桁架上，移動(dòng)橫梁還沿桁架長度方向滑動(dòng)布置。

7、本發(fā)明第二方面采用了如下的技術(shù)方案：一種水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)方法，采用如本發(fā)明第一方面所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備進(jìn)行修復(fù)，包括以下步驟：

8、步驟s1、固定裝備，按照裝配要求在河岸上完成桁架、移動(dòng)橫梁以及四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的安裝；

9、步驟s2、切割舊板，將板材切割末端執(zhí)行器連接在四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，后通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)且配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多方向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)板材切割末端執(zhí)行器在指定的待切割襯砌板上按照預(yù)設(shè)的切割路徑進(jìn)行切割，完成切割后，板材切割末端執(zhí)行器退出切割模式，通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁將板材切割末端執(zhí)行器運(yùn)送至渠頂；

10、步驟s3、清除切割死角，將末端執(zhí)行器更換為板材夾取末端執(zhí)行器，板材夾取末端執(zhí)行器調(diào)節(jié)至破碎模式，滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)且配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多方向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)板材夾取末端執(zhí)行器的風(fēng)鎬將切割部件沿預(yù)設(shè)的切割路徑進(jìn)行切割后留下的切割死角進(jìn)行破碎；

11、步驟s4、移出舊板，將板材夾取末端執(zhí)行器調(diào)節(jié)至夾取模式，后通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)且配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多方向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)板材夾取末端執(zhí)行器對切割的襯砌板進(jìn)行夾持并與未切割的襯砌板脫離，滑動(dòng)移動(dòng)橫梁來將切割的襯砌板提取上岸，取下切割的襯砌板；

12、步驟s5、四周修邊，將板材夾取末端執(zhí)行器再調(diào)節(jié)至破碎模式，后通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)且配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多方向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)風(fēng)鎬伸入取出襯砌板后所形成的回填槽內(nèi)并與回填槽內(nèi)壁邊緣接觸，接著通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)風(fēng)鎬沿回填槽內(nèi)側(cè)邊緣進(jìn)行破碎，完成修邊后，板材夾取末端執(zhí)行器退出破碎模式，通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁將板材夾取末端執(zhí)行器運(yùn)送至渠頂；

13、步驟s6、清理碎石，將末端執(zhí)行器更換為碎渣抓取末端執(zhí)行器，后通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)且配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多方向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)碎渣抓取末端執(zhí)行器將回填槽內(nèi)的小碎塊摳進(jìn)行抓取，后運(yùn)送至渠頂；

14、步驟s7、整平工作，將末端執(zhí)行器更換為壓平末端執(zhí)行器，后通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)且配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多方向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)壓平末端執(zhí)行器對回填槽內(nèi)的土工膜壓平，壓平完成后，滑動(dòng)移動(dòng)橫梁將壓平末端執(zhí)行器運(yùn)送至渠頂；

15、步驟s8、更換新板，將末端執(zhí)行器更換為板材夾取末端執(zhí)行器，板材夾取末端執(zhí)行器配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)平移調(diào)節(jié)來對渠頂上的新襯砌板進(jìn)行夾取，后通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)且配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多方向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)板材夾取末端執(zhí)行器將新襯砌板嵌入回填槽內(nèi)，板材夾取末端執(zhí)行器脫離對新襯砌板的夾取，滑動(dòng)移動(dòng)橫梁將板材夾取末端執(zhí)行器運(yùn)送至渠道的渠頂；

16、步驟s9、填縫，將末端執(zhí)行器更換為填充涂抹末端執(zhí)行器，通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)且配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多方向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)填充涂抹末端執(zhí)行器移動(dòng)至填縫的初始位置，后按照預(yù)設(shè)的填縫路徑移動(dòng)來將止水材料填充至新襯砌板嵌入回填槽內(nèi)所形成的縫隙內(nèi)，完成后，滑動(dòng)移動(dòng)橫梁將填充涂抹末端執(zhí)行器運(yùn)送至渠道的渠頂。

17、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

18、1、本發(fā)明中的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，主要包括桁架、移動(dòng)橫梁、四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及末端執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)板材切割末端執(zhí)行器、板材夾取末端執(zhí)行器、碎渣抓取末端執(zhí)行器、壓平末端執(zhí)行器以及填充涂抹末端執(zhí)行器按照工作順序來對指定的待切割襯砌板依次進(jìn)行切割、移出、修邊、清理碎石、整平、更換新板以及填縫處理，不受施工的時(shí)間窗口和空間范圍的影響，其工程量和復(fù)雜度也相對降低；

19、2、本發(fā)明中的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)方法主要是利用水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，來在固定好裝備后，依次進(jìn)行切割舊板、移出舊板、四周修邊、清理碎石、整平工作、更換新板以及填縫處理這一工序，來高效的完成對襯砌板修復(fù)工作。

技術(shù)特征：

1.水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，其特征在于，所述壓平末端執(zhí)行器包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，其特征在于，所述壓平滾子的輥壓面上均布有若干輥壓凸出。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，其特征在于，所述四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與末端執(zhí)行器中的任一執(zhí)行器均通過若干快換接頭相連，每個(gè)所述快換接頭均包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)部包括與榫頭相連的第一齒輪以及與第一齒輪嚙合的第二齒輪，第二齒輪由旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，其特征在于，所述末端執(zhí)行器還包括碎渣吸取末端執(zhí)行器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備，其特征在于，所述碎渣抓取末端執(zhí)行器配合設(shè)置有廢料小車，所述廢料小車滑動(dòng)設(shè)置在渠道的邊坡所在平面且渠道的渠頂上設(shè)置有位于桁架上來與廢料小車相連的牽引組件。

8.水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備進(jìn)行修復(fù)，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)方法，其特征在于，所述步驟s6和步驟s7之間還包括碎渣吸取，將末端執(zhí)行器更換為碎渣吸取末端執(zhí)行器，后通過滑動(dòng)移動(dòng)橫梁和四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)且配合四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多方向運(yùn)動(dòng)來將碎渣吸取末端執(zhí)行器的吸附執(zhí)行部移入回填槽內(nèi)移動(dòng)，將回填槽內(nèi)的殘留物抽吸至渠頂。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)方法，其特征在于，所述步驟s5具體為：

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)方法，其特征在于，所述步驟s6具體為：

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)方法，其特征在于，所述步驟s7具體為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水網(wǎng)渠道混凝土襯砌面板水下修復(fù)裝備及其修復(fù)方法，包括末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器包括板材切割末端執(zhí)行器以及壓平末端執(zhí)行器；所述四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與末端執(zhí)行器中的任一執(zhí)行器可拆卸相連；所述移動(dòng)橫梁與四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)滑動(dòng)相連，用于驅(qū)動(dòng)四自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿移動(dòng)橫梁長度方向滑動(dòng)相連；所述桁架設(shè)置在渠道的邊坡所在平面并沿所述平面長度方向布置且移動(dòng)橫梁沿所述平面寬度方向布置在桁架上，移動(dòng)橫梁還沿桁架長度方向滑動(dòng)布置；與現(xiàn)有技術(shù)相比，對指定的待切割襯砌板依次進(jìn)行切割、移出、修邊、清理碎石、整平、更換新板以及填縫處理，不受施工的時(shí)間窗口和空間范圍的影響，其工程量和復(fù)雜度也相對降低。

技術(shù)研發(fā)人員：楊燕偉,鄭柏林,孫燕,時(shí)晨,袁凱,葉家強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中建八局（四川）新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15