CN205918427U - 一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置，以有效避免人工控制筒内压力方式所存在的较大的误差和时滞，节省人力投入，保证盾构进出洞的安全。包括设置在洞门处的钢套筒，所述钢套筒上在靠近洞门附近的部位处沿周向间隔设置压力传感器，并在钢套筒上设置电控加压阀门和电控泄压阀门，压力传感器采集的压力数据传送给自动检测与控制装置，自动检测与控制装置控制电控加压阀门和电控泄压阀门的启动和停止。

Description

一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡 装置

技术领域

本实用新型涉及盾构隧道及自动控制，特别涉及适用于钢套筒平衡始发与接收盾构机，并实现自动控制筒内压力平衡。

背景技术

盾构隧道工法是目前地下隧道施工中最广泛应用且最重要的工程技术，其具备安全、快速、质量控制和施工环境好等优点。盾构机的始发和接收一直是盾构隧道施工中的重难点，尤其是在软弱、富水地层中盾构始发与接收更是风险控制的难点。采用钢套筒平衡始发与接收盾构机是近年来新应用的一种技术，其核心技术在于采用一个可重复使用的密封钢套筒安装在洞门处，通过填充砂和水并加压，形成一个与洞门端头处天然水土压力相平衡的环境，盾构机在始发和接收过程中相当于在一个没有水土压力突变的环境中完成，从而保证了安全。钢套筒平衡始发与接收已在地铁隧道施工中得到了应用，取得了很好的效果，推广前景非常好。

从上面可以看出，保持钢套筒内的水土压力与洞门端头处天然水土压力相平衡是钢套筒平衡始发与接收能否成功的关键之一。为保证内外水土压力平衡，以往的常规做法是：盾构机操作手在盾构机控制室内读取刀盘处的水土压力值，并通过对讲机告知钢套筒操作人员，钢套筒操作人员得到此数值后，和洞门端头处的天然水土压力值进行比对，如果筒内压力比天然压力小则手动打开加压阀门，向筒内注水，同时通过对讲机核查加压情况，差不多平衡时手动关闭阀门；如果筒内压力比天然压力大，则手动打开泄压阀门。

由于盾构机在掘进时，其刀盘处压力在不停波动，而通过上述操作方式，由于读数、分析数据、控制阀门开关均为人工操作，因此无法实时保证筒内压力和天然压力之间的平衡，存在较大的误差和时滞。当筒内压力比天然压力小，且差值较大时，会导致洞门处向钢套筒内涌水涌砂，导致 施工风险增大，甚至发生地面塌陷的事故。

因此设计一套能够实时监测和控制钢套筒内压力的装置以保证筒内外压力平衡是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置，以有效避免人工控制筒内压力方式所存在的较大的误差和时滞，节省人力投入，保证盾构进出洞的安全。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置，包括设置在洞门处的钢套筒，其特征是：所述钢套筒上在靠近洞门附近的部位处沿周向间隔设置压力传感器，并在钢套筒上设置电控加压阀门和电控泄压阀门，压力传感器采集的压力数据传送给自动检测与控制装置，自动检测与控制装置控制电控加压阀门和电控泄压阀门的启动和停止。

本实用新型的有益效果是，有效地解决了钢套筒平衡始发时，因人工操作读数、分析数据、控制阀门开关，无法实时保证筒内压力和天然压力之间的平衡，存在较大的误差和时滞的问题。从而避免了洞门处向钢套筒内涌水涌砂，导致施工风险增大，甚至发生地面塌陷的事故。此装置原理简单，适用性强，具有广阔的推广前景。

附图说明

本说明书包括如下三幅附图：

图1是本实用新型一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置主视图；

图2是本实用新型一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置的侧视图；

图3是本实用新型一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置中自动检测与控制装置的框图；

图中示出构件和对应的标记：钢套筒1，压力传感器2，电控加压阀 门3，电控泄压阀门4，工作井内衬墙5、中央处理器10、信号处理器11、A/D转换器12、继电器13、显示器14、键盘操作电路15。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

参照图1和图2，本实用新型的一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置，包括设置在洞门处的钢套筒1。所述钢套筒1上在靠近洞门附近的部位处沿周向间隔设置压力传感器2，并在钢套筒1上设置电控加压阀门3和电控泄压阀门4，压力传感器2采集的压力数据传送给自动检测与控制装置，自动检测与控制装置控制电控加压阀门3和电控泄压阀门4的启动和停止。

参照图1，所述电控加压阀门3设置于钢套筒1的顶部，电控泄压阀门4设置于钢套筒1的底部。参照图2，压力传感器2的数量一般为4只，在钢套筒1的断面上的分布为左上、左下、右上、右下。

参照图3，所述自动检测与控制装置包括中央处理器10、数据采集电路、控制接口电路、显示器14与键盘操作电路15。数据采集电路中，压力传感器2经信号处理器11、A/D转换器12与中央处理器10连接。控制接口电路中，中央处理器10经继电器13与电控加压阀门3和电控泄压阀门4连接。显示器14、键盘操作电路15与中央处理器10连接。

通过键盘电路15设定洞门端头处水土压力自然理论值和压力允许波动的阈值。.在盾构机始发和接收过程中，压力传感器2采集到的压力数据经过信号处理器11放大处理后，通过A/D转换器12转换为数字信号送入中央处理器10。中央处理器10中通过相应程序将四个数字信号进行处理和运算，得到钢套筒1内的准确压力值，并将此压力值和事先设定的压力自然理论值进行比较后，同时输出显示到显示器14上。如果大于理论值，且超过波动允许阈值，则启动电控泄压阀门4进行泄压，直至压力平衡。如果小于理论值，且超过波动允许阈值，则启动电控加压阀门3进行加压，直至压力平衡。由于数据采集的时间间隔可控制在0.5秒甚至更短，满足工程需要的精度，因此通过这套装置可以实现实时控制筒内压力的目的，从而保证了筒内外水土压力的实时平衡，从而保证盾构始发和 接收的安全。

以上所述只是用图解说明本实用新型一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡的装置的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

Claims (3)

1.一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置，包括设置在洞门处的钢套筒(1)，其特征是：所述钢套筒(1)上在靠近洞门附近的部位处沿周向间隔设置压力传感器(2)，并在钢套筒(1)上设置电控加压阀门(3)和电控泄压阀门(4)，压力传感器(2)采集的压力数据传送给自动检测与控制装置，自动检测与控制装置控制电控加压阀门(3)和电控泄压阀门(4)的启动和停止。

2.如权利要求1所述的一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置，其特征是：所述电控加压阀门(3)设置于钢套筒(1)的顶部，电控泄压阀门(4)设置于钢套筒(1)的底部。

3.如权利要求1所述的一种适用于钢套筒平衡始发与接收的自动控制筒内压力平衡装置，其特征是：所述自动检测与控制装置包括中央处理器(10)、数据采集电路、控制接口电路、显示器(14)与键盘操作电路(15)；数据采集电路中，压力传感器(2)经信号处理器(11)、A/D转换器(12)与中央处理器(10)连接；控制接口电路中，中央处理器(10)经继电器(13)与电控加压阀门(3)和电控泄压阀门(4)连接；显示器(14)、键盘操作电路(15)与中央处理器(10)连接。