大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置及方法

1.一种大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置，其特征在于：所述大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置包括环形钢导轨（1）、环向牵引设备（2）、清理及涂膜设备（3）以及管线系统（4）；所述环形钢导轨（1）包括第一环形钢导轨以及第二环形钢导轨；所述第一环形钢导轨以及第二环形钢导轨的结构完全相同且均呈门洞型；所述第一环形钢导轨以及第二环形钢导轨并行设置且二者之间设置有工作区；所述环向牵引设备（2）以及清理及涂膜设备（3）分别设置在由第一环形钢导轨以及第二环形钢导轨之间所形成的工作区中；所述环向牵引设备（2）与清理及涂膜设备（3）相连并驱动清理及涂膜设备（3）沿环形钢导轨（1）的周向移动；所述管线系统（4）分别与环向牵引设备（2）以及清理及涂膜设备（3）相连；所述第一环形钢导轨以及第二环形钢导轨均包括外侧角钢（11）以及内侧角钢（12）；所述内侧角钢（12）以及外侧角钢（11）共同绕制成门洞型；所述内侧角钢（12）的外径小于外侧角钢（11）的内径；所述外侧角钢（11）与内侧角钢（12）之间设置有缝隙；所述清理及涂膜设备（3）卡持在由外侧角钢（11）与内侧角钢（12）所形成的缝隙中并沿环形钢导轨（1）的外轮廓移动。 2.根据权利要求1所述的大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置，其特征在于：所述环形钢导轨（1）还包括设置在第一环形钢导轨以及第二环形钢导轨之间的拱腰固定钢条（13）以及拱底固定钢板（14）；所述拱底固定钢板（14）底部设置有转动滚轮（15）；所述转动滚轮（15）是具有自锁功能的360°水平面转动滚轮；所述环向牵引设备（2）固定设置在拱顶位置。 3.根据权利要求2所述的大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置，其特征在于：所述环向牵引设备（2）包括牵引杠杆（21）、牵引控制器（22）、牵引电动机（23）以及牵引齿轮（24）；所述牵引控制器（22）通过牵引电动机（23）与牵引齿轮（24）相连；所述牵引齿轮（24）与牵引杠杆（21）相啮合；所述牵引杠杆（21）的两端分别设置有清理及涂膜设备（3）；所述牵引电动机（23）通过牵引齿轮（24）以及牵引杠杆（21）带动清理及涂膜设备（3）沿环形钢导轨（1）的外轮廓移动；所述管线系统（4）与牵引控制器（22）相连。 4.根据权利要求3所述的大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置，其特征在于：所述清理及涂膜设备（3）包括清理小车主体（31）、自动清理模块（32）以及自动涂膜模块（33）；所述自动清理模块（32）以及自动涂膜模块（33）自前而后依次设置在清理小车主体（31）上；所述清理小车主体（31）卡持在由外侧角钢（11）与内侧角钢（12）所形成的缝隙中并沿环形钢导轨（1）的外轮廓移动；所述牵引杠杆（21）与清理小车主体（31）相连；所述管线系统（4）分别与自动清理模块（32）以及自动涂膜模块（33）相连。 5.根据权利要求4所述的大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置，其特征在于：所述清理小车主体（31）包括清理小车车轮（312）、安装板以及清理小车轮轴（311）；所述清理小车轮轴（311）卡持在由外侧角钢（11）与内侧角钢（12）所形成的缝隙中并沿环形钢导轨（1）的外轮廓移动；所述牵引杠杆（21）与清理小车轮轴（311）相连；所述清理小车车轮（312）置于内侧角钢（12）以及外侧角钢（11）之间并可在内侧角钢（12）以及外侧角钢（11）之间自如滑动；所述自动清理模块（32）以及自动涂膜模块（33）自前而后依次通过安装板设置在清理小车轮轴（311）上。 6.根据权利要求5所述的大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置，其特征在于：所述自动清理模块（32）包括清理柱（321）、钢丝刷（322）、清理控制器（323）以及清理电动机（324）；所述清理电动机（324）通过清理柱（321）与钢丝刷（322）相连并通过清理柱（321）带动钢丝刷（322）绕清理柱（321）的轴向转动；所述清理控制器（323）与清理电动机（324）相连；所述管线系统（4）与清理控制器（323）相连。 7.根据权利要求6所述的大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置，其特征在于：所述自动涂膜模块（33）包括滚筒刷控制杆（331）、红外线识别传感器（332）、脱模剂喷头（333）、滚筒刷（334）、喷涂控制器（335）、电磁铁（336）以及弹簧（337）；所述喷涂控制器（335）通过电磁铁（336）与滚筒刷控制杆（331）相连；所述喷涂控制器（335）控制电磁铁（336）的开启或闭合；所述滚筒刷控制杆（331）上设置有红外线识别传感器（332）、脱模剂喷头（333）以及滚筒刷（334）；所述弹簧（337）的一端设置在安装板上，另一端与滚筒刷控制杆（331）相连；所述弹簧（337）与电磁铁（336）的位置对应；所述滚筒刷（334）、红外线识别传感器（332）以及钢丝刷（322）处于同一轴线上且沿清理及涂膜设备（3）工作的方向自后而前依次设置；所述脱模剂喷头（333）的出口朝向滚筒刷（334）；所述滚筒刷（334）可绕滚筒刷（334）的轴向自如转动；所述管线系统（4）与喷涂控制器（335）相连。 8.根据权利要求7所述的大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置，其特征在于：所述管线系统（4）包括脱模剂输送管道（41）、强弱电电缆（42）以及管线收纳滚轮（43）；所述脱模剂输送管道（41）与脱模剂喷头（333）相贯通；所述强弱电电缆（42）与喷涂控制器（335）、清理控制器（323）以及牵引控制器（22）相连并对喷涂控制器（335）、清理控制器（323）以及牵引控制器（22）提供控制信号；所述脱模剂输送管道（41）以及强弱电电缆（42）缠绕在管线收纳滚轮（43）上。 9.一种基于如权利要求8所述的大断面隧道衬砌台车模板环向自动清理涂膜施工装置的施工方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1）推动环形钢导轨（1）至暂未浇筑二衬钢筋网（53）处，锁死转动滚轮（15），将轨道拱顶、拱腰处与二衬钢筋网（53）绑扎固定，随后将清理小车主体（31）放置于两环形钢导轨（1）之间，插上清理小车轮轴（311）、安装清理小车车轮（312）及牵引杠杆（21），使清理及涂膜设备（3）固定于环形钢导轨（1）上，等待衬砌台车（51）推进清理；2）待前一分段的二次衬砌（54）筑模浇筑完成并脱模后，收缩台车钢模板（52）至合适位置，向前推进衬砌台车（51），直至衬砌台车最前侧进入环形钢导轨（1）的清理断面，此时停止推进，等待清理；3）由强弱电电缆（42）传送电能及控制信号，启动清理及涂膜设备（3），指令清理控制器（323）开启清理电动机（324），带动清理柱（321）快速旋转，并带动柱端钢丝刷（322）旋转清刷台车钢模板（52）；同时，指令牵引控制器（22）启动牵引电动机（23），并控制牵引杠杆（21）推动清理小车主体（31）在环形钢导轨（1）上环向来回行驶，环向清理整环台车钢模板（52）上凝固的水泥残渣；4）清理完一环台车钢模板（52）的断面后，衬砌台车（51）向前推进一环，清理小车后侧的红外线识别传感器（332）感应到未涂膜的台车钢模板（52）后，喷涂控制器（335）指示电磁铁（336）关闭，滚筒刷控制杆（331）在弹簧（337）的拉动下产生旋转，控制滚筒刷（334）贴近已经清刷的台车钢模板（52），同时喷涂控制器（335）控制脱模剂喷头（333）打开，脱模剂通过脱模剂喷头（333）喷射至滚筒刷（334）上，滚筒刷（334）随清理小车主体（31）的环向来回行驶，在台车钢模板（52）上环向涂抹脱模剂；脱模剂涂抹完毕后，喷涂控制器（335）指示脱模剂喷头（333）关闭并指示衬砌台车（51）进一步推进；5）继续推进衬砌台车（51），红外线识别传感器（332）记录推进距离并传送给清理控制器（323），推进指定距离后，清理控制器（323）停止推进衬砌台车（51），并进行下一环的清理和后续的涂膜，以此类推，依次清理台车钢模板（52）每环的断面，直至衬砌台车（51）完全推过整个装置。