本发明涉及混凝土喷射设备，具体涉及一种可防回弹和提高衬砌平整度的3d打印喷射衬砌方法。
背景技术：
1、喷射混凝土施工是利用压力喷枪喷涂或者灌注混凝土的施工方法，此方法施工快速、简捷，在市政、隧道、矿山等工程项目中应用广泛。其工作原理是：预拌好的混凝土被泵送到喷头，与携带速凝剂的高压空气混合，混凝土在高压空气的作用下高速喷出。但喷射混凝土的喷头目前存在以下问题：(1)单个喷头喷射面积小，施工效率低，喷射混凝土回弹率增加；(2)单个喷头循环喷射混凝土易造成喷射厚度不均，造成壁面混凝土层不平整；(3)单个喷头需要多次喷射分布筋与钢拱架处，密实度差，喷射混凝土回弹率高；(4)喷层厚度不足处无法实现补抹平整，影响喷涂效率和质量，造成二衬衬砌厚度不均，甚至超耗，增加施工成本。
技术实现思路
1、本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种可防回弹和提高衬砌平整度的3d打印喷射衬砌方法，通过阵列式子喷射头可加快打印速度，提高施工效率，而挡板在喷射头与初支钢拱架前形成回弹壁，将弹射到挡板上的混凝土回弹到隧道围岩，减少喷射混凝土的回弹率，并且在初期支护喷射完成后，通过挡板刮抹，可提高初期支护喷射混凝土的平整度。
2、本发明目的实现由以下技术方案完成：
3、一种可防回弹和提高衬砌平整度的3d打印喷射衬砌方法，应用于3d打印喷射头，所述3d打印喷射头包括喷射机构和伸展机构，所述喷射机构包括呈阵列分布的多个子喷射头，每一所述子喷射头包括喷射嘴以及与所述喷射嘴连通的喷射管，所述伸展机构包括挡板、支撑组件、固定集管箱以及滑动集管箱，所述挡板上开设有与所述滑动集管箱的外形相适配的固定孔，所述滑动集管箱自所述挡板的第一面嵌设于所述固定孔内并与所述挡板固定连接，且所述滑动集管箱不凸出于所述挡板的与所述第一面相背的第二面，所述滑动集管箱设置有多个贯穿其相对两侧面的与所述固定孔对齐的通孔，所述多个子喷射头的喷射管部分固定设置于所述固定集管箱内，所述多个子喷射头凸出于所述固定集管箱的一端一一对应插设于各所述通孔内且与所述通孔呈滑动配合，所述滑动集管箱及所述挡板可沿所述喷射管的轴向移动以控制所述子喷射头的喷射嘴是否凸出于所述挡板的第二面，所述支撑组件的两端分别支撑于所述挡板的第一面和所述固定集管箱的外表面，所述方法包括以下步骤：
4、调节所述滑动集管箱及所述挡板在所述喷射管的轴向上的位置，使所述喷射嘴凸出于所述挡板的第二面；
5、向所述喷射机构高压灌注混凝土，使得所述混凝土由所述喷射嘴向目标喷射位置喷射，利用所述挡板将弹射到所述挡板上的混凝土回弹。
6、所述方法还包括：
7、在混凝土喷射完成后，调节所述滑动集管箱及所述挡板在所述喷射管的轴向上的位置，使所述喷射嘴不凸出于所述挡板的第二面；
8、利用所述挡板对喷射的混凝土进行刮抹和/或按压抹平。
9、所述挡板包括位于中间的固定板以及位于所述固定板两侧且与所述固定板铰接的伸展板，所述固定孔开设于所述固定板上，所述支撑组件的一端与所述伸展板铰接，所述支撑组件的另一端与所述固定集管箱铰接，所述支撑组件可在轴向上伸缩。
10、位于所述固定板任意一侧的所述伸展板的数量为至少两块，至少两块所述伸展板在远离所述固定板的方向上依次排布，且相邻所述伸展板之间铰接。
11、所述支撑组件具有至少两组，每一组所述支撑组件连接一所述伸展板，同一组的各所述支撑组件在所述伸展板的横向上间隔设置。
12、在利用所述挡板对喷射的混凝土进行刮抹和/或按压抹平的步骤之前，所述方法还包括：
13、调节任意一组所述支撑组件的伸缩长度，以展开或折叠与所述支撑组件连接的伸展板。
14、所述3d打印喷射头还包括与所述喷射管数量相同的输送管，每一所述输送管与所述喷射管一一对应连通，每一所述子喷射头或所述输送管内设置有一开关，所述开关用于控制是否允许向所述喷射嘴输送混凝土。
15、在向所述喷射机构高压灌注混凝土的步骤之前，所述方法还包括：
16、对所述3d打印喷射头进行定位，使位于所述3d打印喷射头的中间的喷射嘴对准钢拱架、位于所述3d打印喷射头的两侧的喷射嘴对准分布筋；
17、控制各所述开关的状态，使位于所述3d打印喷射头的中间的喷射嘴不喷射混凝土，位于所述3d打印喷射头的两侧的喷射嘴向所述分布筋所在位置喷射混凝土；
18、在所述分布筋所在位置的混凝土高度达到所述钢拱架的高度后，控制各所述开关的状态，使所述3d打印喷射头的所有喷射嘴均喷射混凝土，直至喷射的混凝土达到预设厚度。
19、所述固定集管箱背离所述滑动集管箱的一侧面上开设有与所述喷射管数量相同的连接孔，所述喷射管远离所述喷射嘴的一端伸入所述连接孔内并通过法兰接头与所述输送管固定连接，所述法兰接头固定设置于所述固定集管箱背离所述滑动集管箱的一侧。
20、所述固定集管箱的表面以及所述伸展板上均固定设置有铰接板，所述支撑组件的两端分别通过铰轴与所述铰接板铰接。
21、本发明的优点是：（1）多个子喷射头可加快打印速度，提高施工效率，节省施工工期；(2)通过在喷射头与初支钢拱架前设置挡板以形成回弹壁，将弹射到挡板上的混凝土回弹到隧道围岩，减少喷射混凝土的回弹率；(3)初期支护喷射完成后，通过挡板刮抹，可提高初期支护喷射混凝土的平整度，保证初期支护施工质量；(4)通过挡板按压抹平，可补抹壁面混凝土层厚度不足；(5)喷射混凝土时，由于挡板的回弹作用，可减小喷射压力，较少喷射污染，节能减排，保证施工人员安全；（6）可以任意控制喷射混凝土的子喷射头的数量，从而实现先喷射分布筋、后整体喷射，喷射更均匀，可增加初期支护喷射混凝土的平整度。
1.一种可防回弹和提高衬砌平整度的3d打印喷射衬砌方法，其特征在于，应用于3d打印喷射头，所述3d打印喷射头包括喷射机构和伸展机构，所述喷射机构包括呈阵列分布的多个子喷射头，每一所述子喷射头包括喷射嘴以及与所述喷射嘴连通的喷射管，所述伸展机构包括挡板、支撑组件、固定集管箱以及滑动集管箱，所述挡板上开设有与所述滑动集管箱的外形相适配的固定孔，所述滑动集管箱自所述挡板的第一面嵌设于所述固定孔内并与所述挡板固定连接，且所述滑动集管箱不凸出于所述挡板的与所述第一面相背的第二面，所述滑动集管箱设置有多个贯穿其相对两侧面的与所述固定孔对齐的通孔，所述多个子喷射头的喷射管部分固定设置于所述固定集管箱内，所述多个子喷射头凸出于所述固定集管箱的一端一一对应插设于各所述通孔内且与所述通孔呈滑动配合，所述滑动集管箱及所述挡板可沿所述喷射管的轴向移动以控制所述子喷射头的喷射嘴是否凸出于所述挡板的第二面，所述支撑组件的两端分别支撑于所述挡板的第一面和所述固定集管箱的外表面，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述挡板包括位于中间的固定板以及位于所述固定板两侧且与所述固定板铰接的伸展板，所述固定孔开设于所述固定板上，所述支撑组件的一端与所述伸展板铰接，所述支撑组件的另一端与所述固定集管箱铰接，所述支撑组件可在轴向上伸缩。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，位于所述固定板任意一侧的所述伸展板的数量为至少两块，至少两块所述伸展板在远离所述固定板的方向上依次排布，且相邻所述伸展板之间铰接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述支撑组件具有至少两组，每一组所述支撑组件连接一所述伸展板，同一组的各所述支撑组件在所述伸展板的横向上间隔设置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在利用所述挡板对喷射的混凝土进行刮抹和/或按压抹平的步骤之前，所述方法还包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述3d打印喷射头还包括与所述喷射管数量相同的输送管，每一所述输送管与所述喷射管一一对应连通，每一所述子喷射头或所述输送管内设置有一开关，所述开关用于控制是否允许向所述喷射嘴输送混凝土。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在向所述喷射机构高压灌注混凝土的步骤之前，所述方法还包括：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述固定集管箱背离所述滑动集管箱的一侧面上开设有与所述喷射管数量相同的连接孔，所述喷射管远离所述喷射嘴的一端伸入所述连接孔内并通过法兰接头与所述输送管固定连接，所述法兰接头固定设置于所述固定集管箱背离所述滑动集管箱的一侧。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定集管箱的表面以及所述伸展板上均固定设置有铰接板，所述支撑组件的两端分别通过铰轴与所述铰接板铰接。
