CN113216985A - 一种长距离曲线顶管实时智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，包括顶管机构和工作平台，所述工作平台包括操作台和主顶液压油缸，所述操作台设于主顶液压油缸一侧，所述操作台与主顶液压油缸电性连接，所述顶管机构包括顶管机、曲线顶管和顶进管，所述曲线顶管内部设有起弧组件，所述顶进管顶部设有土体沉降监测组件，所述顶管机、曲线顶管和顶进管内部均设有激光感应组件，本发明结构科学合理，使用安全方便，通过激光感应组件的设置可以适应与长距离的顶进，可以有效地解决长距离顶管激光的光线会越来越弱的问题，从而可以避免因激光导向不到位而导致的纠偏油缸的调节步骤，有利于保证和提高该曲线顶管的正常顶进和实施效率。

Description

一种长距离曲线顶管实时智能监测系统

技术领域

本发明涉及顶管施工监测技术领域，具体为一种长距离曲线顶管实时智能监测系统。

背景技术

顶管法施工作为一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越江河、公路、铁路、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管法施工主要是借助于主顶液压缸及管道中继间等的推力，把顶管机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起，与此同时，也就把紧随顶管机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖铺设地下管道，在顶管法快速发展的同时，顶管法的一些缺陷也渐渐显露出来：

1、顶管法作为一种不需在地面开槽的施工方法，相比于其他施工方法其最大的优点在于采用了不开槽的暗挖方式，减少了对地表建(构)筑物的影响，但同时不可避免地会对顶管周围土体产生扰动，引起顶管周围土体力学性质发生一系列的变化，当管道周围土体变形超过许可变形范围时，会对周围已有地下管线、邻近建(构)筑物基础、地表建(构)筑物以及地面交通干线造成较大的破坏，引起一系列环境问题；

2、随着实际工程中所用到的顶管管径越来越大，受岩土工程的尺寸效应影响，大直径顶管施工与小直径顶管施工对土体产生的影响有所区别，大直径顶管施工会对周围土体产生更大的扰动，顶管自身更容易发生沉降，引发一系列事故，危及施工人员人身安全，造成较大的经济损失；

3、由于顶管顶进距离的不断增加或者对现场地质勘察做得不到位，实际施工中很容易出现顶管顶进方向偏离既定方向而需要进行纠偏甚至需要退管重新顶进的情况，这种情况下很容易对土体造成二次扰动，进而产生更大的沉降，虽然目前现场施工中采用的顶管机都安装有纠偏系统，但是其纠偏装置仅是一个纠偏油缸和一组导向系统组成，这样在激光传导过程中如果需要长距离进行导向的话，激光的光线会越来越弱，进而无法保证实现导向，最终影响到纠偏油缸的纠偏步骤，会使得顶管机发生偏移；

对此，我们要做到不仅在监测过程中对顶管机进行精准纠偏，同时，还可以对下管行进过程中土体沉降进行监测，进而提高了施工的安全性，降低施工过程中的成本，基于此，我们提出一种长距离曲线顶管实时智能监测系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，包括顶管机构和工作平台，所述工作平台包括操作台和主顶液压油缸，所述操作台设于主顶液压油缸一侧，所述操作台与主顶液压油缸电性连接，所述顶管机构包括顶管机、曲线顶管和顶进管，所述顶管机、曲线顶管和顶进管依次布设，所述顶管机、曲线顶管和顶进管之间活动连接，所述主顶液压油缸与顶进管端面对应设置，所述顶管机内部设有排泥组件和纠偏组件，所述曲线顶管内部设有起弧组件，所述顶进管顶部设有土体沉降监测组件，所述顶管机、曲线顶管和顶进管内部均设有激光感应组件。

进一步的，所述曲线顶管一端通过环状衬垫板与顶管机连接，所述曲线顶管另一端也通过环状衬垫板与顶进管连接，所述曲线顶管至少设有两个，两个所述曲线顶管之间通过若干个保险杆活动连接，所述起弧组件包括液压缸、安装座和伸缩杆，所述液压缸和安装座分别设于两个相邻曲线顶管的对应端面，所述安装座一侧开设有球头槽，所述液压缸与伸缩杆一端固定连接，所述伸缩杆另一端呈球头状，所述伸缩杆呈球头状的一端滑动设于球头槽内壁。

进一步的，所述土体沉降监测组件包括安装管、沉降管、沉降环和防护罩，所述安装管贯穿设于顶进管管壁，所述安装管底端设于顶进管内部，所述安装管顶端设有防护罩，所述防护罩外侧设有耐磨层，所述安装管内壁滑动设置有沉降环，所述沉降环内部固定设有沉降管，所述安装管内壁设有位置传感器，所述沉降管顶端通过支撑板与防护罩接触连接，所述沉降管底端水平设有扣合罩，所述扣合罩两端均设有延长部，所述延长部上设有磁卡座，所述顶进管内部设有与磁卡座位置对应的电磁铁，所述磁卡座与电磁铁之间磁性相吸设置，所述防护罩中部中部和扣合罩中部均为弹性设置。

进一步的，所述沉降管底部设有升降杆，所述升降杆设有若干个，若干根所述升降杆均延伸至安装管外部，所述升降杆与安装管贯穿处铰接设置，所述升降杆底部通过固定板与弹簧顶部固定连接，所述弹簧与安装管内底部固定连接。

进一步的，所述顶管机包括泥水仓和调整仓，所述泥水仓与调整仓端面活动连接，所述泥水仓通过调整仓与曲线顶管连接，所述泥水仓前端设有刀盘，所述刀盘周壁上设有若干个破碎刀，所述刀盘套设于转轴上，所述刀盘外侧设有若干个导浆管道，若干个所述导浆管道与注浆管一端连通，所述导浆管道一端设有中心钻刀，所述泥水仓内部设有隔板，所述隔板一侧设有电机，所述电机输出轴与转轴固定连接，所述转轴上还套设有搅拌杆，所述隔板远离电机的一侧设有刮泥板，所述排泥组件包括螺旋输送机，所述螺旋输送机设于调整仓内部，所述螺旋输送机一端通过隔板与泥水仓连通，所述螺旋输送机另一端设有排泥车，所述排泥车一侧设有排泥泵，所述排泥泵通过排泥管与地面连接，所述排泥管一侧与润滑管管道连接，所述注浆管、排泥管和润滑管均设于曲线顶管和顶进管内部。

进一步的，所述纠偏组件包括纠偏油缸，所述纠偏油缸设有若干个，若干个所述纠偏油缸等间距设于调整仓周壁内侧。

进一步的，所述激光感应组件包括激光发射器、导向器和激光感应器，所述激光发射器设于主顶液压油缸一侧，所述顶进管内侧壁开设有凹槽，所述凹槽内部设有安装台，所述安装台上设有三维调资仪器，所述三维调资仪器顶部设有导向器，所述激光感应器设于顶管机内部。

进一步的，所述顶进管设有若干个，相邻所述顶进管之间密封连接，每一个所述顶进管底部均设有走线槽。

进一步的，所述泥水仓内壁设有定位板，所述泥水仓内部还设有采集单元和分析单元，所述采集单元与分析单元电性连接，所述采集单元用于采集定位板偏转前后的直线距离，并将采集到的直线距离数据发送到分析单元，所述分析单元用于计算定位板偏转前后的角度。

进一步的，所述采集单元为红外传感器，所述分析单元为PLC控制器，所述液压缸与PLC控制器电性连接，所述定位板包括状态一定位板和状态二定位板，所述状态二定位板为状态一定位板绕定点偏转后的状态，红外信号与所述状态一定位板所在面垂直设置，所述定点设为R点，红外信号与状态一定位板的交点设为A点，红外信号与所述状态二定位板的交点设为B点，所述红外传感器所在位置设为C点，通过以下公式计算状态一定位板与状态二定位板之间的偏转角度θ：

h＝L-L'；

其中，x为红外信号与R点之间的垂直距离，L为A与C之间的距离，L'为B与C之间的距离，h为A与B之间的距离。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、利用纠偏油缸使得顶管机在顶进时发生偏移，同时利用起弧组件配合纠偏油缸来实现整个顶管的曲线顶进，在纠偏油缸的作用下顶管机发生偏移时，利用曲线顶管所在的球头槽可以包裹着伸缩杆一端实现转动，使得顶管机可以轻易地偏移到位，再利用相邻曲线顶管之间的液压缸伸出，来进一步保证顶管机达到预定的曲线顶进效果，与传统只有液压缸助力顶进的方式相比，该顶管在纠偏油缸以及球头槽的作用下更利于顶管机偏转，可以有效地解决以往顶管机难以控制或者达不到既定曲线的偏转角度，而导致出现顶管顶进方向偏离既定方向而需要进行退管重新顶进的问题。

2、利用土体沉降监测组件可以有效地减缓长距离顶进过程中产生的土体沉降的问题，当顶进管外部的土体产生沉降后，挤压防护罩使得沉降管带动沉降环向下移动至触发位置传感器，利用磁卡座和电磁铁相吸给整个安装管补偿一个阻碍力，达到避免土体造成更大沉降的问题。

3、利用红外线对定位板进行照射，在偏转前后的定位板上都有红外线照射到的点，通过测量两个点之间的直线距离可以计算出偏转前后定位板之间的夹角，通过夹角可以对应知道顶管机曲线顶进的弧度值，从而判断顶进方向是否可以达到既定的曲线效果，同时配合液压缸的驱动来对角度值进行补偿，有利于提高顶管机的曲线顶进效果，达到实时监测顶管曲线顶进状态的功能。

4、通过激光感应组件的设置可以适应与长距离的顶进，可以有效地解决长距离顶管激光的光线会越来越弱的问题，从而可以避免因激光导向不到位而导致的纠偏油缸的调节步骤，有利于保证和提高该曲线顶管的正常顶进和实施效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明整体的结构示意图；

图2是本发明顶管机的内部结构示意图；

图3是本发明曲线顶管的内部结构示意图；

图4是本发明曲线顶管内部导向器的截面结构示意图；

图5是本发明顶进管的截面结构示意图；

图6是本发明起弧组件的结构示意图；

图7是本发明土体沉降监测组件的结构示意图；

图8是本发明定位板偏转的结构示意图一；

图9是本发明定位板偏转的结构示意图二；

图10是本发明定位板偏转的结构示意图三；

图11是本发明顶管机多次曲线顶进计算角度的结构示意图；

图中：1、顶管机；3、曲线顶管；4、顶进管；6、起弧组件；7、土体沉降监测组件；11、泥水仓；12、刀盘；13、破碎刀；14、转轴；15、导浆导管；16、注浆管；17、中心钻刀；18、隔板；19、电机；20、搅拌杆；21、刮泥板；22、螺旋输送机；23、排泥车；24、排泥管；25、润滑管；26、纠偏油缸；27、状态一定位板；28、状态二定位板；29、调整仓；31、环状衬垫板；32、保险杆；41、激光发射器；42、导向器；43、激光感应器；44、凹槽；45、安装台；46、三维调资仪器；47、走线槽；51、操作台；52、主顶液压油缸；61、液压缸；62、安装座；63、球头槽；64、伸缩杆；70、弹簧；71、安装管；72、沉降管；73、沉降环；74、防护罩；75、位置传感器；76、扣合罩；77、延长部；78、磁卡座；79、升降杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：请参阅图1-11，本发明提供技术方案：一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，包括顶管机构和工作平台，工作平台包括操作台51和主顶液压油缸52，操作台设于主顶液压油缸52一侧，操作台51与主顶液压油缸52电性连接，顶管机构包括顶管机1、曲线顶管3和顶进管4，顶管机1、曲线顶管3和顶进管4依次布设，顶管机1、曲线顶管3和顶进管4之间活动连接，主顶液压油缸52与顶进管4端面对应设置，顶管机1内部设有排泥组件和纠偏组件，曲线顶管3内部设有起弧组件6，顶进管4顶部设有土体沉降监测组件7，顶管机1、曲线顶管3和顶进管4内部均设有激光感应组件；

主顶液压油缸52用于驱动顶进管4，顶进管4设有若干个，通过添加增加顶进管4的数量以及主顶液压油缸52驱动最后一个顶进管4来实现整个顶管机构的顶进，顶管机1顶进最前端，在顶管机1顶进时，土体内部的泥被顶进松开，排泥组件用于将顶管机1前端的泥转移至地面，纠偏组件用于实现顶管机1的偏转，顶管机1偏转同时利用起弧组件6一起作用，用于实现顶管的曲线走向，土体沉降检测组件7用于防止土体快速沉降，同时可以给土体沉降处的周围区域提供支撑力，从而达到减少顶进管4与安装管71连接处受力严重而出现弯折的几率，保证顶进管4的使用质量，激光感应组件用于实时监测顶管的顶进状态，该曲线顶管在顶进时可以有效地解决以往很难达到既定曲线顶进弧度的问题，有利于提高曲线顶进效果，同时可以对土体沉降情况进行实时监测并及时减缓土体过渡沉降，从而保证顶管顶进的正常行进。

曲线顶管3一端通过环状衬垫板31与顶管机1连接，曲线顶管3另一端也通过环状衬垫板31与顶进管4连接，曲线顶管3至少设有两个，两个曲线顶管3之间通过若干个保险杆32活动连接，起弧组件6包括液压缸61、安装座62和伸缩杆63，液压缸61和安装座62分别设于两个相邻曲线顶管3的对应端面，安装座62一侧开设有球头槽63，液压缸61与伸缩杆64一端固定连接，伸缩杆64另一端呈球头状，伸缩杆64呈球头状的一端滑动设于球头槽63内壁；

环状衬垫板3用于加强曲线顶管3之间的连接强度，使得曲线顶管3在走曲状路线时不产生间隙，保险杆32用于保证若干个曲线顶管3顶管在起弧组件6的驱动下互相之间不会出现间隙过大而导致脱节的问题，使得曲线顶管3的活动范围不超过保险杆32的保护长度，液压缸61用于驱动伸缩杆64，球头槽63所在的曲线顶管3可以绕着伸缩杆64球头端转动，顶管机1在发生曲线转向时，曲线顶管3也发生偏转，此时利用液压缸61伸缩来控制前一个曲线顶管3的曲线弧度，球头伸缩杆64的设置有利于灵活调整曲线顶管3的偏转角度，比如说液压缸61直线驱动较大，则前一个曲线顶管3受力以及在球头槽63的作用下该曲线顶管3会发生较大角度的偏转，反之液压缸61直线驱动力较小时，则前一个曲线顶3管会发生较小角度的偏转，也就是说通过液压缸61不同的驱动力以及球头槽63，可以使得曲线顶管3实现不同的偏转角度，同时在主顶液压油缸52的驱动下可以形成不同曲线弧度的顶进，从而使得整个顶管可以达到更加理想的曲线顶进效果。

土体沉降监测组件7包括安装管71、沉降管72、沉降环73和防护罩74，安装管71贯穿设于顶进管4管壁，安装管71底端设于顶进管4内部，安装管71顶端设有防护罩74，防护罩74外侧设有耐磨层，安装管71内壁滑动设置有沉降环73，沉降环73内部固定设有沉降管72，安装管71内壁设有位置传感器75，沉降管72顶端通过支撑板与防护罩74接触连接，沉降管72底端水平设有扣合罩76，扣合罩76两端均设有延长部77，延长部77上设有磁卡座78，顶进管4内部设有与磁卡座78位置对应的电磁铁，磁卡座78与电磁铁之间磁性相吸设置，防护罩74中部和扣合罩76中部均为弹性设置；

安装管71顶端通过胶圈安装防护罩，可提前在顶进管4上开设预制孔，耐磨层用于放置顶进过程中产生过大摩擦，防护罩74用于作为沉降土体受力区域，沉降管72和沉降环73的下降量用于检测土体的沉降情况，当沉降环73下降到位置传感器75的位置时，此时打开电磁铁，使得磁卡座78与电磁铁之间互相吸引，用于给沉降管72提供一个吸力，可以减缓土体的沉降量。

沉降管72底部设有升降杆79，升降杆79设有若干个，若干根升降杆79均延伸至安装管71外部，升降杆79与安装管71贯穿处铰接设置，升降杆79底部通过固定板与弹簧70顶部固定连接，弹簧70与安装管71内底部固定连接；当防护罩74位置出现沉降时，挤压弹簧70，可以减缓土体沉降速度，沉降管下压还可以挤压升降杆79一端，使得升降杆79另一端升起，可以给顶进管4管壁提供一个支撑力，因为当防护罩74位置出现沉降时，顶进管4外部且位于防护罩74周围的区域也会有沉降趋势，通过弹簧70和支撑杆79可以有效地降低顶进管4出现受力不足而导致与安装管71连接处出现弯折的几率。

顶管机1包括泥水仓11和调整仓26，泥水仓11与调整仓26端面活动连接，泥水仓11通过调整仓26与曲线顶管3连接，泥水仓11前端设有刀盘12，刀盘12周壁上设有若干个破碎刀13，刀盘12套设于转轴14上，刀盘12外侧设有若干个导浆管道15，若干个导浆管道15与注浆管16一端连通，导浆管道15一端设有中心钻刀17，泥水仓11内部设有隔板18，隔板18一侧设有电机19，电机19输出轴与转轴14固定连接，转轴14上还套设有搅拌杆20，隔板18远离电机19的一侧设有刮泥板21，排泥组件包括螺旋输送机22，螺旋输送机22设于调整仓26内部，螺旋输送机22一端通过隔板18与泥水仓11连通，螺旋输送机22另一端设有排泥车23，排泥车23一侧设有排泥泵，排泥泵通过排泥管24与地面连接，排泥管24一侧与润滑管25管道连接；

刀盘12用于顶管机1向前顶进时对前端的泥土进行松散保证顶进的正常行进，破碎刀13用于破碎泥土中的硬物，导浆导管15用于通过注浆管16向顶管机1前端注入泥浆，用于防止挖掘面上方的泥土深陷，搅拌杆20用于搅拌由于顶进而进入到泥水仓的泥土以及注入到前端的泥浆，用于防止泥土摩擦过大难以排出的问题，刮泥板21与用于防止泥土在泥水仓11内部沉积，螺旋输送机22用于将泥土和泥浆的混合体传输至排泥车23，并通过排泥泵将泥浆和泥土转移至底面。

纠偏组件包括纠偏油缸23，纠偏油缸23设有若干个，若干个纠偏油缸23等间距设于调整仓26周壁内侧；纠偏油缸23伸缩用于调整顶管机1的顶进方向，本实施例考虑到水平方向上的曲线偏转行进，若是需要向上或者向下的偏移行进，还可以通过设置竖直的油缸来配合调整高度。

激光感应组件包括激光发射器41、导向器42和激光感应器43，激光发射器41设于主顶液压油缸52一侧，曲线顶管3内侧壁开设有凹槽44，凹槽44内部设有安装台45，安装台45上设有三维调资仪器46，三维调资仪器46顶部设有导向器42，激光感应器43设于顶管机1内部；导向器42为MTSDD自动导向器，导向器42根据顶进管数量设有若干个，三维调资仪器46用于调整导向器42的传输方向，有利于激光感应器43可以实时接收到激光发射器41发生的激光，导向器42用于检查顶管机1的偏移状态，导向器42为顶进指引方向，将整个顶管的实时位置和姿态不断地显示给操作人员，操作员借助导向数据以及分析单元的计算数据通过液压缸61来控制曲线顶进。

顶进管4设有若干个，相邻顶进管4之间密封连接，每一个顶进管4底部均设有走线槽47；主顶液压油缸52将密封圈顶进顶进管4末端的管套环内。

泥水仓11内壁设有定位板，泥水仓11内部还设有采集单元和分析单元，采集单元与分析单元电性连接，采集单元用于采集定位板偏转前后的直线距离，并将采集到的直线距离数据发送到分析单元，分析单元用于计算定位板偏转前后的角度；

采集单元为红外传感器，分析单元为PLC控制器，液压缸61与PLC控制器电性连接，定位板包括状态一定位板24和状态二定位板25，状态二定位板25为状态一定位板24绕定点偏转后的状态，红外信号与状态一定位24板所在面垂直设置，红外信号与所述定位板的中心轴线不重合设置，定点设为R点，红外信号与状态一定位板24的交点设为A点，红外信号与状态二定位板25的交点设为B点，红外传感器所在位置设为C点，通过以下公式计算状态一定位板24与状态二定位板25之间的偏转角度θ：

h＝L-L'；

其中，x为红外信号与R点之间的垂直距离，L为A与C之间的距离，L'为B与C之间的距离，h为A与B之间的距离。

通过红外信号的照射在两个状态的定位板上形成对应的照射点A和B，红外信号不与定位板中心轴线重合是因为若是定位板是绕着轴心偏转的话那么偏转前后的定位板与红外信号的交点是重合，此时则不能对角度进行计算，定位板随着顶管机偏转时可能会绕着不同的点偏转，如图中的三个不同定点的位置，设定位板的长度我Y，则定位板中心点到端点的长度为Y/2，则此时

图中是绕着定位板轴心偏转，此时

图中

通过计算定位板的偏转角度，根据偏转角度来对应到不同的顶管机偏转行进的曲线弧度，可以使得该顶管的曲线顶进效果更佳，更趋近与既定的理想曲线顶进效果，若是角度过大导致曲线弧度过宽，可以通过液压缸缩回来减少曲线的弧度值，若是角度多小导致曲线弧度过窄曲线导致顶进效果不佳，可以通过液压缸伸出来进一步辅助驱动曲线顶管给顶管机一个推力，使得顶管机的曲线弧度逐渐增加，从而达到采集单元分析单元同时配合液压缸的驱动来对顶管机偏转角度值进行补偿的效果，有利于提高顶管机的曲线顶进效果，在图中，每一个曲线弧度起始的端头是红外信号开始检测的时刻，顶管机每完成一个曲线偏转分析单元则完成一次数据计算，等到下一个曲线偏转时分析单元则再次进行偏转角度值的计算。

本发明的工作原理：顶管机1连通有通风管线、动力电缆，控制电缆和照明电缆，动力电缆用于给电机提供动力，控制电控用于控制导向器42，照明电缆用于为曲线顶管3和顶进管4提供照明，方便人员进入顶管内部检修，顶进管4设有若干个，每一个顶进管4在安装时通过走线槽47安装通风管线，动力电缆，控制电缆、排泥泵和排泥管24，通过主顶液压油缸52驱动顶进管，使得顶管机1向前顶进，通过纠偏油缸26同时配合液压缸61以及球头槽63来实现整个顶管的曲线顶进，顶进过程中，通过螺旋输送机22将泥土运送至地面保证顶管的正常顶进以及顶管机1前端发生土体隆起，通过导浆导管15进行注浆可以防止顶管机1前端发生土体沉降，通过土体沉降监测组件7来减缓土体沉降量，通过激光发射器41发射激光，以及通过导向器42对激光进行导向，最后通过激光感应器43对整个顶管的顶进状态进行实时监测。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：包括顶管机构和工作平台，所述工作平台包括操作台(51)和主顶液压油缸(52)，所述操作台(51)设于主顶液压油缸(52)一侧，所述操作台(51)与主顶液压油缸(52)电性连接，所述顶管机构包括顶管机(1)、曲线顶管(3)和顶进管(4)，所述顶管机(1)、曲线顶管(3)和顶进管(4)依次布设，所述顶管机(1)、曲线顶管(3)和顶进管(4)之间活动连接，所述主顶液压油缸(52)与顶进管(4)端面对应设置，所述顶管机(1)内部设有排泥组件和纠偏组件，所述曲线顶管(3)内部设有起弧组件(6)，所述顶进管(4)顶部设有土体沉降监测组件(7)，所述顶管机(1)、曲线顶管(3)和顶进管(4)内部均设有激光感应组件。

2.根据权利要求2所述的一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：所述曲线顶管(3)一端通过环状衬垫板(31)与顶管机(1)连接，所述曲线顶管(3)另一端也通过环状衬垫板(31)与顶进管(4)连接，所述曲线顶管(3)至少设有两个，两个所述曲线顶管(3)之间通过若干个保险杆(32)活动连接，所述起弧组件(6)包括液压缸(61)、安装座(62)和伸缩杆(63)，所述液压缸(61)和安装座(62)分别设于两个相邻曲线顶管(3)的对应端面，所述安装座(62)一侧开设有球头槽(63)，所述液压缸(61)与伸缩杆(64)一端固定连接，所述伸缩杆(64)另一端呈球头状，所述伸缩杆(64)呈球头状的一端滑动设于球头槽(63)内壁。

3.根据权利要求2所述的一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：所述土体沉降监测组件(7)包括安装管(71)、沉降管(72)、沉降环(73)和防护罩(74)，所述安装管(71)贯穿设于顶进管(4)管壁，所述安装管(71)底端设于顶进管(4)内部，所述安装管(71)顶端设有防护罩(74)，所述防护罩(74)外侧设有耐磨层，所述安装管(71)内壁滑动设置有沉降环(73)，所述沉降环(73)内部固定设有沉降管(72)，所述安装管(71)内壁设有位置传感器(75)，所述沉降管(72)顶端通过支撑板与防护罩(74)接触连接，所述沉降管(72)底端水平设有扣合罩(76)，所述扣合罩(76)两端均设有延长部(77)，所述延长部(77)上设有磁卡座(78)，所述顶进管(4)内部设有与磁卡座(78)位置对应的电磁铁，所述磁卡座(78)与电磁铁之间磁性相吸设置，所述防护罩(74)中部和扣合罩(76)中部均为弹性设置。

4.根据权利要求3所述的一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：所述沉降管(72)底部设有升降杆(79)，所述升降杆(79)设有若干个，若干根所述升降杆(79)均延伸至安装管(71)外部，所述升降杆(79)与安装管(71)贯穿处铰接设置，所述升降杆(79)底部通过固定板与弹簧(70)顶部固定连接，所述弹簧(70)与安装管(71)内底部固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：所述顶管机(1)包括泥水仓(11)和调整仓(29)，所述泥水仓(11)与调整仓(29)端面活动连接，所述泥水仓(11)通过调整仓(29)与曲线顶管(3)连接，所述泥水仓(11)前端设有刀盘(12)，所述刀盘(12)周壁上设有若干个破碎刀(13)，所述刀盘(12)套设于转轴(14)上，所述刀盘(12)外侧设有若干个导浆管道(15)，若干个所述导浆管道(15)与注浆管(16)一端连通，所述导浆管道(15)一端设有中心钻刀(17)，所述泥水仓(11)内部设有隔板(18)，所述隔板(18)一侧设有电机(19)，所述电机(19)输出轴与转轴(14)固定连接，所述转轴(14)上还套设有搅拌杆(20)，所述隔板(18)远离电机(19)的一侧设有刮泥板(21)，所述排泥组件包括螺旋输送机(22)，所述螺旋输送机(22)设于调整仓(29)内部，所述螺旋输送机(22)一端通过隔板(18)与泥水仓(11)连通，所述螺旋输送机(22)另一端设有排泥车(23)，所述排泥车(23)一侧设有排泥泵，所述排泥泵通过排泥管(24)与地面连接，所述排泥管(24)一侧与润滑管(25)管道连接。

6.根据权利要求1所述的一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：所述纠偏组件包括纠偏油缸(26)，所述纠偏油缸(26)设有若干个，若干个所述纠偏油缸(26)等间距设于调整仓(29)周壁内侧。

7.根据权利要求1所述的一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：所述激光感应组件包括激光发射器(41)、导向器(42)和激光感应器(43)，所述激光发射器(41)设于主顶液压油缸(52)一侧，所述曲线顶管(3)内侧壁开设有凹槽(44)，所述凹槽(44)内部设有安装台(45)，所述安装台(45)上设有三维调资仪器(46)，所述三维调资仪器(46)顶部设有导向器(42)，所述激光感应器(43)设于顶管机(1)内部。

8.根据权利要求1所述的一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：所述顶进管(4)设有若干个，相邻所述顶进管(4)之间密封连接，每一个所述顶进管(4)底部均设有走线槽(47)。

9.根据权利要求5所述的一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：所述泥水仓(11)内壁设有定位板，所述泥水仓(11)内部还设有采集单元和分析单元，所述采集单元与分析单元电性连接，所述采集单元用于采集定位板偏转前后的直线距离，并将采集到的直线距离数据发送到分析单元，所述分析单元用于计算定位板偏转前后的角度。

10.根据权利要求9所述的一种长距离曲线顶管实时智能监测系统，其特征在于：所述采集单元为红外传感器，所述分析单元为PLC控制器，所述液压缸(61)与PLC控制器电性连接，所述定位板包括状态一定位板(27)和状态二定位板(28)，所述状态二定位板(28)为状态一定位板(27)绕定点偏转后的状态，红外信号与所述状态一定位(24)板所在面垂直设置，红外信号与所述定位板的中心轴线不重合设置，所述定点设为R点，红外信号与所述状态一定位板(27)的交点设为A点，红外信号与所述状态二定位板(28)的交点设为B点，所述红外传感器所在位置设为C点，通过以下公式计算状态一定位板(27)与状态二定位板(28)之间的偏转角度θ：

h＝L-L'；

其中，x为红外信号与R点之间的垂直距离，L为A与C之间的距离，L'为B与C之间的距离，h为A与B之间的距离。

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