CN110926331A - 土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法，包括以下步骤：S1设置渣土传送皮带；S2在渣土传送皮带爬升段正上方安装激光扫描仪，激光扫描仪的扫描角度以覆盖渣土传送皮带宽度为准，形成扇形轮廓面积；S3出渣方量的计算S31测量渣土传送皮带空转时，激光扫描仪扫描渣土传送皮带的单位时间t内扇形轮廓面积S0，记为系统标定值；S32测量渣土传送皮带传输渣土时，激光扫描仪扫描渣土传送皮带的单位时间t内扇形轮廓面积S；S33根据
即得出渣方量；其中，v为渣土传送皮带的传输速度。本发明具有易于获取安装，后期便于维护的优点。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道施工领域。更具体地说，本发明涉及一种土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法。
背景技术
随着我国城市化进程的不断加快，盾构法在城市地铁、市政隧道的建设中得到了广泛应用。盾构机是集多功能与一体的现代化机械设备，自动化程度高。盾构机在掘进过程中的出渣量是一个重要参数，控制出渣量是盾构的关键技术之一；土方超挖会导致地层损失过大引起地表沉降，而土方的欠挖会导致土舱压力升高引起地面隆起，同时出渣量的控制对盾构机的姿态及掘进速度也有很重要的影响。
当前土压平衡盾构机的渣土方量主要采用人工测量的方法，具体流程为：先记录每斗的残渣量，当装满渣土后，记录每斗的空余深度，进而算出每斗的渣土方量；在渣土车吊运出工作井时通过门式吊机对其称重，计算每斗的渣土方量。通过实际记录的渣土方量与盾构机的理论出土量值进行对比，以此作为依据对盾构机的掘进速度等进行调整。这种方式存在着工作效率低，记录数据不精确，人为因素干扰严重的缺点；在盾构机出现超挖或欠挖时不能及时进行数据的反馈。
因此，为了避免上述问题的出现，有必要研究一种用于盾构机掘进过程中的实际出渣土量的测量方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有土压平衡盾构机出渣方量存在工作效率低、数据反馈不准确和不及时等缺点，本发明提供一种土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法，以解决现有技术的不足。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法，包括以下步骤：
S1设置渣土传送皮带；
S2在渣土传送皮带爬升段正上方安装激光扫描仪，激光扫描仪的扫描角度以覆盖渣土传送皮带宽度为准，形成扇形轮廓面积；
S3出渣方量的计算
S31测量渣土传送皮带空转时，激光扫描仪扫描渣土传送皮带的单位时间t内扇形轮廓面积S0，记为系统标定值；
S32测量渣土传送皮带传输渣土时，激光扫描仪扫描渣土传送皮带的单位时间t内扇形轮廓面积S；
S33根据
即得出渣方量；其中，v为渣土传送皮带的传输速度。
优选的是，设定系统阈值为Sx，当S＜Sx时，渣土量不累计。
优选的是，所述激光扫描仪扫描频率设置为每秒20～60次。
优选的是，激光扫描仪的扫描角度为65°～115°。
本发明还提供了一种土压平衡盾构机出渣方量动态测量装置，包括：
编码器，其安装在渣土传送皮带水平端下方横撑上，用于同步记录渣土传送皮带单位时间t传输速度v，并通过传输线将数据传送至控制盒；
激光扫描仪，其通过传输线将扫描数据传送至控制盒；
控制盒，其通过传输线向激光扫描仪和编码器发送指令，并接收编码器和激光扫描反馈的数据；
工业PC，其通过传输线向控制盒发送指令，并接收控制盒反馈的数据。
优选的是，所述激光扫描仪采用强力磁铁和轧带固定于渣土传送皮带爬升段正上方横梁上，所述激光扫描仪位于渣土传送皮带长度方向的前后两端安装挡板。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明方法中测量记录装置易于获取安装，后期便于维护。
(2)采用激光扫描仪对出土面积进行扫描，采用编码器对皮带传输速度进行记录，可以精确获得扫描断面土体面积和土体宽度，得到盾构机实时的出渣方量，避免了人为记录失准的缺点。
(3)采用本方法对土压平衡盾构机进行出渣方量的动态测量可以及时得到监测数据反馈，方便作业人员及时调整盾构掘进参数，可以极大的提高盾构机的工作效率。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是土压平衡盾构机出渣方量动态测量装置的示意图；
图2是激光扫描仪扫描空转的渣土传送皮带示意图；
图3是激光扫描仪扫描渣土传送皮带传输渣土的示意图。
附图标记说明：1工业PC，2编码器，3渣土传送皮带，4控制盒，5激光扫描仪，6传输线，7横梁，8渣土。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1～3所示，将土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法应用于福州地铁项目，针对针对现有盾构机排土方量存在工作效率低、数据反馈不及时等缺点，本实施例提供一种盾构机排土方量测量方法，以解决现有技术的不足。
土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法，包括以下步骤：
(1)监测设备的安装
在渣土传送皮带3爬升段正上方横梁7安装激光扫描仪5，采用强力磁铁和轧带对其进行固定，在激光扫描仪5前后两端安装亚克力挡板；编码器2安装在渣土传送皮带3水平段下方横撑上，采用焊接的方式固定，优先选择安装在横撑靠近出口侧方向；控制盒4及工业PC 1安装在人工操作室内；控制盒4输入端通过传输线6与激光扫描仪5和编码器2连接，控制盒4输出端通过传输线6与工业PC 1相连；工业PC 1中安装监测软件。
(2)监测设备初始参数的设置
激光扫描仪5扫描角度范围为0-180°，设置激光扫描仪5的扫描角度为65°-115°，实际操作以覆盖渣土传送皮带3宽为准；设置激光扫描仪5扫描频率为每秒40次，具体次数以实际需求进行调节；里程计频率设置为每秒20次，具体次数以实际需求进行调节。
(3)系统阈值及标定值的设定
为了避免渣土传送皮带3在空转时有少量渣土方量的情况，而记录到出渣方量中，需设定系统阈值，当渣土截面面积大于系统阈值时，渣土量才会进行累计。
在本实施例对应的福州地铁项目中，系统阈值定为9000～10000mm2中的任意数值，设定系统阈值为Sx，当S＜Sx时，渣土量不累计。
另外定义一个系统标定值，系统标定值是指渣土传送皮带3为空时激光扫描仪5所扫描的扇形轮廓面积，在本实施例对应的福州地铁项目中系统标定值在378000～382000mm2的范围。
当渣土传送皮带3空转时，对系统阈值和系统标定值进行自动标定，也可人工赋值
(4)排土方量实时监测记录
①工业PC 1通过传输线6向控制盒4发送指令；
②控制盒4通过传输线6向激光扫描仪5和编码器2发送指令，开始记录数据；
③激光扫描仪5开始对正下方渣土传送皮带3进行扫描，记录下空转时单位时间t内渣土传送皮带3工作空间扇形截面面积S0，并通过传输线6将数据传送到控制盒4；
④盾构机开始掘进，渣土传送皮带3开始运输渣土8，此时激光扫描仪5扫描并记录单位时间t内渣土传送皮带3工作空间扇形面积S，并通过传输线6将数据传送至控制盒4；
⑤控制盒4接收激光扫描仪5数据并进行处理，渣土传送皮带3空转时的截面积减去运输渣土时的截面积得到单位时间t内渣土断面面积S1＝S0-S；
⑥编码器2同步记录渣土传送皮带3单位时间t传输速度v，并通过传输线6将数据传送至控制盒4；
⑦控制盒4接收编码器2数据并进行处理，得到单位时间t的渣土长度D＝v*t；
⑧控制盒4根据面积乘以长度计算得到单位时间t内渣土体积Vt＝(S0-S)*v*t。
根据上述工作原理，可以计算得到时长T内渣土传送皮带3的渣土输送体积V0,并通过传输线6将数据传送至工业PC 1。
具体计算公式如下：
⑨工业PC 1接收数据，并通过监测软件在工业PC 1显示屏上显示设备初始参数及实时排土量体积，并及时将记录数据反馈至盾构机驾驶室。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (6)
1.一种土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1设置渣土传送皮带；
S2在渣土传送皮带爬升段正上方安装激光扫描仪，激光扫描仪的扫描角度以覆盖渣土传送皮带宽度为准，形成扇形轮廓面积；
S3出渣方量的计算
S31测量渣土传送皮带空转时，激光扫描仪扫描渣土传送皮带的单位时间t内扇形轮廓面积S0，记为系统标定值；
S32测量渣土传送皮带传输渣土时，激光扫描仪扫描渣土传送皮带的单位时间t内扇形轮廓面积S；
S33根据
即得出渣方量；其中，v为渣土传送皮带的传输速度。
2.如权利要求1所述的土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法，其特征在于，设定系统阈值为Sx，当S＜Sx时，渣土量不累计。
3.如权利要求1或2所述的土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法，其特征在于，所述激光扫描仪扫描频率设置为每秒20～60次。
4.如权利要求1或2所述的土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法，其特征在于，激光扫描仪的扫描角度为65°～115°。
5.一种土压平衡盾构机出渣方量动态测量装置，其特征在于，包括：
编码器，其安装在渣土传送皮带水平端下方横撑上，用于同步记录渣土传送皮带单位时间t传输速度v，并通过传输线将数据传送至控制盒；
激光扫描仪，其通过传输线将扫描数据传送至控制盒；
控制盒，其通过传输线向激光扫描仪和编码器发送指令，并接收编码器和激光扫描反馈的数据；
工业PC，其通过传输线向控制盒发送指令，并接收控制盒反馈的数据。
6.如权利要求5所述的土压平衡盾构机出渣方量动态测量方法，其特征在于，所述激光扫描仪采用强力磁铁和轧带固定于渣土传送皮带爬升段正上方横梁上，所述激光扫描仪位于渣土传送皮带长度方向的前后两端安装挡板。
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|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111780670A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-10-16 | 中铁工程服务有限公司 | 一种盾构机渣土体积检测装置及其施工方法 |
| CN111780669A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-10-16 | 中铁工程服务有限公司 | 一种盾构渣土体积综合管理测量系统及方法 |
| CN111780671A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-10-16 | 中铁工程服务有限公司 | 一种盾构渣土体积扫描测量系统及方法 |
| CN112211672A (zh) * | 2020-09-24 | 2021-01-12 | 广东欣龙隧道装备股份有限公司 | 盾构机的排土量测量方法、系统及介质 |
| CN113250707A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-13 | 贾鸣雷 | 一种盾构施工实时预警系统以及预警方法 |
| CN118067006A (zh) * | 2024-04-19 | 2024-05-24 | 中交隧道工程局有限公司 | 一种泥水盾构排渣体积动态检测方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH109906A (ja) * | 1996-06-19 | 1998-01-16 | Maeda Corp | 土量計測装置 |
| EP0851207A1 (en) * | 1996-12-31 | 1998-07-01 | Datalogic S.P.A. | Process and apparatus for measuring the volume of an object by means of a laser scanner and a CCD detector |
| JP2002081987A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Taisei Corp | ベルトコンベアの積載量測定方法およびその装置 |
| CN102706279A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-03 | 上海地铁盾构设备工程有限公司 | 基于断面扫描的盾构施工排土体积在线测量装置 |
| CN103411531A (zh) * | 2013-07-09 | 2013-11-27 | 山东科技大学 | 基于激光扫描雷达的体积动态测量装置及测量方法 |
| CN107664477A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-06 | 湖北我的科技有限公司 | 一种木片量方的流水线测定装置及其测定方法 |
| CN108267210A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-07-10 | 北方重工装备（沈阳）有限公司 | 一种盾构机出土量测量及预警系统 |
| JP2018112427A (ja) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 大成建設株式会社 | 体積測定システム |
| CN109000559A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-12-14 | 广东工业大学 | 一种物体体积的测量方法、装置、系统和可读存储介质 |
-
2019
- 2019-10-28 CN CN201911033576.7A patent/CN110926331A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH109906A (ja) * | 1996-06-19 | 1998-01-16 | Maeda Corp | 土量計測装置 |
| EP0851207A1 (en) * | 1996-12-31 | 1998-07-01 | Datalogic S.P.A. | Process and apparatus for measuring the volume of an object by means of a laser scanner and a CCD detector |
| JP2002081987A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Taisei Corp | ベルトコンベアの積載量測定方法およびその装置 |
| CN102706279A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-03 | 上海地铁盾构设备工程有限公司 | 基于断面扫描的盾构施工排土体积在线测量装置 |
| CN103411531A (zh) * | 2013-07-09 | 2013-11-27 | 山东科技大学 | 基于激光扫描雷达的体积动态测量装置及测量方法 |
| JP2018112427A (ja) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 大成建設株式会社 | 体積測定システム |
| CN107664477A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-06 | 湖北我的科技有限公司 | 一种木片量方的流水线测定装置及其测定方法 |
| CN108267210A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-07-10 | 北方重工装备（沈阳）有限公司 | 一种盾构机出土量测量及预警系统 |
| CN109000559A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-12-14 | 广东工业大学 | 一种物体体积的测量方法、装置、系统和可读存储介质 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111780670A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-10-16 | 中铁工程服务有限公司 | 一种盾构机渣土体积检测装置及其施工方法 |
| CN111780669A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-10-16 | 中铁工程服务有限公司 | 一种盾构渣土体积综合管理测量系统及方法 |
| CN111780671A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-10-16 | 中铁工程服务有限公司 | 一种盾构渣土体积扫描测量系统及方法 |
| CN111780670B (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-25 | 中铁工程服务有限公司 | 一种盾构机渣土体积检测装置及其施工方法 |
| CN112211672A (zh) * | 2020-09-24 | 2021-01-12 | 广东欣龙隧道装备股份有限公司 | 盾构机的排土量测量方法、系统及介质 |
| CN112211672B (zh) * | 2020-09-24 | 2023-02-17 | 广东欣龙隧道装备股份有限公司 | 盾构机的排土量测量方法、系统及介质 |
| CN113250707A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-13 | 贾鸣雷 | 一种盾构施工实时预警系统以及预警方法 |
| CN118067006A (zh) * | 2024-04-19 | 2024-05-24 | 中交隧道工程局有限公司 | 一种泥水盾构排渣体积动态检测方法 |
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