CN216385571U - 一种拉线式盾构/tbm盾尾间隙实时测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置，包括与护盾尾部的内壁固定连接的套管、设置在套管内侧的锰钢弹片和设置在套管前侧的拉线传感器；锰钢弹片包括底板和一端与底板固定连接的倾斜式弹性板；弹性板的另一端自由设置，且与管片的外壁滑动接触式连接；拉线传感器的拉线穿过套管与弹性板的底端固定连接；拉线传感器通过RS485通讯模块与上位机连接。本实用新型结构简单，对恶劣环境的适应能力强，能够应用于油污、潮湿、粉尘、泥浆等复杂的施工环境，连续测量精度高，实现了对盾尾间隙的实时精准监控。

Description

一种拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置

技术领域

本实用新型涉及盾构机及TBM技术领域，具体涉及一种拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置。

背景技术

盾尾间隙是指盾构/TBM护盾尾部内壁与管片外壁之间的空隙。在盾构施工过程中，由于盾构/TBM掘进姿态不断变化，且各组推进油缸伸出长度无法时刻保持一致，存在行程差，导致盾尾间隙时刻处于变化中。当盾尾间隙超出设计允许的范围时，将会造成盾构/TBM的护盾与管片产生摩擦，导致管片破裂，还会加大盾构/TBM的推进阻力，降低掘进速度；会直接降低盾尾刷密封效果，甚至破坏盾尾密封系统，导致水泥浆外漏；严重时，甚至会造成管片错台、隧道渗漏、地面坍塌等。因此，在盾构/TBM施工时必须对盾尾间隙进行实时测量，在结合推进油缸行程差等数据后不断调整掘进姿态，以保证盾构/TBM施工的顺利进行。

目前，在我国盾构/TBM施工过程中，常用的盾尾间隙测量方法主要有人工测量和非接触式测量。人工测量方法每次的测量点位不能保持固定，盾尾间隙数据的连续性较差，而且测量人员的技术水平和测量方式都存在差异，测量精度相对较低，而相对复杂的施工环境还会给测量人员造成较大的安全隐患。对于非接触式测量方法，又有激光视觉、超声波等多种技术，但其均对周围环境具有较高要求，盾构/TBM施工环境相对复杂，油污、泥浆、粉尘、潮湿等因素均会导致非接触式测量方法故障频发，测量数据连续性差，且维护成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种测量精度高、测量精度低、对环境适应能力强的拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置，包括与护盾尾部的内壁固定连接的套管、设置在所述套管内侧的锰钢弹片和设置在所述套管前侧的拉线传感器；所述锰钢弹片包括底板和一端与所述底板固定连接的倾斜式弹性板；所述弹性板的另一端自由设置，且与管片的外壁滑动接触式连接；所述拉线传感器的拉线穿过套管与弹性板的底端固定连接；所述拉线传感器通过RS485通讯模块与上位机连接。

针对上述技术方案，锰钢弹片具有强弹性，使锰钢弹片的自由端始终与管片的外壁保持接触，当盾尾间隙变小锰钢弹片被挤压时，弹性板的自由端可弯曲变形，当盾尾间隙变大外力释放后，锰钢弹片可自行恢复原位；拉线传感器固定在护盾尾部前侧最后一环管片外部，拉线随着弹性板的变形从拉线传感器中抽出或收回，拉线传感器将测量的拉线的长度值通过RS485通讯模块输出至上位机，由上位机分析得出盾尾间隙的变化值；弹性板倾斜式设置有利于形变数据测量更精准。

优选的，所述弹性板的自由端在自身弹性的作用下紧贴管片外壁，且沿盾构/TBM掘进的反方向倾斜设置。

优选的，所述套管的横截面呈中空方形。方便底板的安装。

优选的，所述拉线传感器固定在护盾尾部前侧最后一环管片外部。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型当盾尾间隙发生变化时，管片会挤压或释放锰钢弹片的自由端，锰钢弹片在自身弹性的作用下发生弯曲或恢复原位；拉线从拉线传感器中拉出并穿过底座的中空方管，与弹性板的自由端固定连接，并随弹性板的自由端同步变动，拉线传感器实时测量拉线的长度值，根据拉线长度变化值由上位机得出盾尾间隙的实时数据。

本实用新型采用拉线式的测量方式测量盾尾间隙值，避免了人工测量方式的效率低、误差大、数值不连续、点位不固定的问题，也避免了非接触式测量方式的环境适应性差问题。

本实用新型结构简单，对恶劣环境的适应能力强，能够应用于油污、潮湿、粉尘、泥浆等复杂的施工环境，连续测量精度高，实现了对盾尾间隙的实时精准监控。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1管片，2护盾尾部，3套管，4拉线传感器，5拉线，6底板，7弹性板，8RS485通讯模块，9上位机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1

如图1所示，一种拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置，包括与护盾尾部2的内壁固定连接的方形套管3、设置在套管3内侧的锰钢弹片和设置在套管3前侧最后一环管片1外部的拉线传感器4；锰钢弹片包括底板6和一端与底板6固定连接的倾斜式弹性板7；弹性板7的另一端自由设置，且与管片1的外壁滑动接触式连接；拉线传感器4的拉线5穿过套管3与弹性板7的底端固定连接；拉线传感器4通过RS485通讯模块8与上位机9连接。

锰钢弹片自身具有很强的弹性，当盾尾间隙变小锰钢弹片会被挤压，弹性板的自由端弯曲变形，当盾尾间隙变大时，盾尾内壁和管片外壁之间的外力释放，锰钢弹片自行恢复原位，保证弹性板7的自由端始终与管片1的外壁保持接触。在外力作用下，拉线5可从拉线传感器4内拉出，当外力释放后，拉线5可被回收至拉线传感器4内；拉线传感器4实时测量拉线的长度值，并将测得的长度值数据通过RS485通讯模块8传输至上位机9，上位机9将长度值转换为对应的盾尾间隙值，并在上位机9中显示出来，以方便读取。

该拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置的测量方法，包括以下步骤：

（1）在盾构/TBM盾尾间隙处沿圆周均布设置若干个该测量装置，测量装置位于护盾尾部内壁的同一横截面上；

（2）将套管3固定在护盾尾部的内壁上，弹性板7的自由端在自身弹性的作用下紧贴管片1外壁，且沿盾构/TBM掘进的反方向倾斜设置；

（3）将拉线传感器4的拉线5穿过套管3与弹性板7固定连接，使拉线5随着锰钢弹片的弹性板7同步产生变动，拉线传感器4通过测量拉线的长度对弹性板7的应变值进行实时监测；

（4）拉线传感器4将检测到的数据通过RS485通讯模块8传输至上位机9，上位机9对收到的数据进行处理得出对应的盾尾间隙值。

初始安装时，将锰钢弹片和拉线传感器4安装好，记录测量装置的初始高度和拉线传感器4测得的初始长度值，并在上位机9中进行初始值设置；当盾尾间隙发生变化时，上位机9根据RS485通讯模块8发送的实时信号计算出当前的盾尾间隙值。

在护盾尾部2内壁上均匀安装若干个盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置，所有测量装置沿圆周方向均匀分布，通过若干个测量装置分别测量护盾尾部2不同位置的盾尾间隙值，通过对不同位置的盾尾间隙数据进行分析，可以得出管片安装的准确性，并为管片选型和姿态调整提供参考依据。

需要说明的是，本说明书附图所绘的装置结构、比例、大小等，均仅用以配合说明所揭示的内容，以供相关人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件；任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内，在无实质变更技术内容的条件下，当视为本实用新型可实施的范畴。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置，其特征在于，包括与护盾尾部的内壁固定连接的套管、设置在所述套管内侧的锰钢弹片和设置在所述套管前侧的拉线传感器；所述锰钢弹片包括底板和一端与所述底板固定连接的倾斜式弹性板；所述弹性板的另一端自由设置，且与管片的外壁滑动接触式连接；所述拉线传感器的拉线穿过套管与弹性板的底端固定连接；所述拉线传感器通过RS485通讯模块与上位机连接。

2.根据权利要求1所述的拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置，其特征在于，所述弹性板的自由端在自身弹性的作用下紧贴管片外壁，且沿盾构/TBM掘进的反方向倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置，其特征在于，所述套管的横截面呈中空方形。

4.根据权利要求1所述的拉线式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置，其特征在于，所述拉线传感器固定在护盾尾部前侧最后一环管片外部。

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