一種盾構(gòu)開挖測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及盾構(gòu)施工的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種盾構(gòu)開挖測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于盾構(gòu)技術(shù)不用大量拆迀，不用開挖地面，地面上無(wú)噪音、無(wú)塵土、不擾民，而且全部采用自動(dòng)化控制，工程進(jìn)度較快，城市中修建地鐵等一般使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行開挖。盾構(gòu)施工中情況復(fù)雜多變，常常存在不良地質(zhì)因素和未知的震動(dòng)。為了確保盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中盾體能夠順利通過(guò)開挖面，刀盤的開挖直徑總是略大于盾體直徑。因此，當(dāng)盾構(gòu)在自穩(wěn)性較好的地層中掘進(jìn)時(shí)，盾體與開挖面之間將會(huì)存在環(huán)形空隙，這段空隙在未被注漿或加固填充前，必然處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)。受到地應(yīng)力變化、地面擾動(dòng)等因素影響，開挖面將出現(xiàn)不同的變形與位移特征。
[0003]探地雷達(dá)是一種可進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的高科技產(chǎn)品，在工程施工中得到了廣泛地應(yīng)用，但是在盾構(gòu)機(jī)上的應(yīng)用目前沿未有成熟的應(yīng)用案例。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種盾構(gòu)開挖測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)探地雷達(dá)對(duì)開挖面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以捕獲豐富的信息，從而指導(dǎo)盾構(gòu)的掘進(jìn)，確保施工安全。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種盾構(gòu)開挖測(cè)量系統(tǒng)，包括盾構(gòu)機(jī)和遠(yuǎn)程控制器，盾構(gòu)機(jī)上設(shè)有刀盤和盾體，所述盾體上設(shè)有至少兩個(gè)雷達(dá)天線，雷達(dá)天線與雷達(dá)主機(jī)相連接，雷達(dá)主機(jī)通過(guò)串口與盾構(gòu)上位機(jī)相連接，盾構(gòu)上位機(jī)與遠(yuǎn)程控制器相連接；所述雷達(dá)主機(jī)上設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳送模塊，所述盾構(gòu)上位機(jī)上設(shè)有數(shù)據(jù)存貯模塊、開挖量監(jiān)測(cè)模塊、刀具磨損監(jiān)測(cè)模塊、地層監(jiān)測(cè)模塊、顯示器和無(wú)線通信模塊。
[0006]所述盾構(gòu)上位機(jī)上的數(shù)據(jù)存貯模塊與雷達(dá)主機(jī)上的數(shù)據(jù)傳送模塊相連接，數(shù)據(jù)傳送模塊將雷達(dá)天線測(cè)量的雷達(dá)天線與開挖面的間隙測(cè)量值傳送到數(shù)據(jù)存貯模塊。
[0007]所述數(shù)據(jù)存貯模塊與開挖量監(jiān)測(cè)模塊相連接，開挖量監(jiān)測(cè)模塊分別與刀具磨損監(jiān)測(cè)模塊、地層監(jiān)測(cè)模塊相連接，刀具磨損監(jiān)測(cè)模塊、地層監(jiān)測(cè)模塊分別與顯示器相連接，顯示器與無(wú)線通信模塊相連接，無(wú)線通信模塊與遠(yuǎn)程控制器相連接。
[0008]所述開挖量監(jiān)測(cè)模塊與顯示器相連接。
[0009]所述雷達(dá)主機(jī)還設(shè)有數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊分別與數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳送模塊相連接，用于將雷達(dá)天線測(cè)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為雷達(dá)天線與開挖面的間隙測(cè)量值。
[0010]所述雷達(dá)天線與開挖面的間隙測(cè)量值為盾構(gòu)機(jī)的開挖量，開挖量監(jiān)測(cè)模塊根據(jù)開挖量判斷地層的穩(wěn)定性。
[0011]所述串口為RS485串口。
[0012]本實(shí)用新型利用固定在盾構(gòu)機(jī)盾體上且分布在一條直線上的雷達(dá)天線測(cè)量雷達(dá)天線與開挖面的間隙測(cè)量值，并將該測(cè)量值作為開挖量，盾構(gòu)上位機(jī)的開挖量監(jiān)測(cè)模塊、刀具磨損監(jiān)測(cè)模塊、地層監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)開挖量測(cè)量刀具的磨損量及磨損趨勢(shì)、監(jiān)測(cè)地層的變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)制定換刀計(jì)劃、判斷測(cè)量面位置出現(xiàn)空洞或坍塌，掌握地層沉降信息，從而指導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)施工。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型的雷達(dá)連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本實(shí)用新型的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例具體描述一下本實(shí)用新型。
[0017]—種盾構(gòu)開挖測(cè)量系統(tǒng)，如圖1、圖2和圖3所不，包括盾構(gòu)機(jī)和遠(yuǎn)程控制器7，盾構(gòu)機(jī)包括刀盤I和盾體3，刀盤I位于盾體3的前端，且刀盤I的掘進(jìn)直徑大于盾體3的高度。盾構(gòu)機(jī)的盾體3上設(shè)有至少兩個(gè)雷達(dá)天線4，雷達(dá)天線4與雷達(dá)主機(jī)5相連接，雷達(dá)主機(jī)5通過(guò)串口與盾構(gòu)上位機(jī)6相連接，盾構(gòu)上位機(jī)6與遠(yuǎn)程控制器7相連接。
[0018]優(yōu)選地，雷達(dá)天線4設(shè)有3或4個(gè)。雷達(dá)主機(jī)5可以通過(guò)RS485串口與盾構(gòu)上位機(jī)6相連接。
[0019]雷達(dá)天線4沿掘進(jìn)方向固定在盾體3上，且位于盾體3的外殼上。雷達(dá)天線4沿掘進(jìn)方向分布在同一直線上，雷達(dá)天線4與盾構(gòu)機(jī)的位置關(guān)系如圖1所示。雷達(dá)主機(jī)5安裝于盾體3右側(cè)的控制柜內(nèi)，盾構(gòu)上位機(jī)6位于盾構(gòu)機(jī)的控制室內(nèi)。雷達(dá)主機(jī)5內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳送模塊，數(shù)據(jù)采集模塊可以同時(shí)接收4個(gè)雷達(dá)天線4采集的信號(hào)。數(shù)據(jù)傳送模塊將數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)通過(guò)RS485串口實(shí)時(shí)的傳送到盾構(gòu)上位機(jī)6上，保證了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)即時(shí)的傳輸至盾構(gòu)機(jī)上位機(jī)6上進(jìn)行下一步的運(yùn)算。
[0020]優(yōu)選地，雷達(dá)主機(jī)5內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊分別與數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳送模塊相連接，即設(shè)置在數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳送模塊之間。數(shù)據(jù)處理模塊可以將雷達(dá)天線4測(cè)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為雷達(dá)天線4與開挖面的間隙測(cè)量值。
[0021]盾構(gòu)上位機(jī)6上設(shè)有數(shù)據(jù)存貯模塊、開挖量監(jiān)測(cè)模塊、刀具磨損監(jiān)測(cè)模塊、地層監(jiān)測(cè)模塊、顯示器和無(wú)線通信模塊。盾構(gòu)上位機(jī)6上的數(shù)據(jù)存貯模塊與雷達(dá)主機(jī)5上的數(shù)據(jù)傳送模塊相連接。數(shù)據(jù)存貯模塊與開挖量監(jiān)測(cè)模塊相連接，開挖量監(jiān)測(cè)模塊分別與刀具磨損監(jiān)測(cè)模塊、地層監(jiān)測(cè)模塊相連接，刀具磨損監(jiān)測(cè)模塊、地層監(jiān)測(cè)模塊分別與顯示器相連接，顯示器與無(wú)線通信模塊相連接，無(wú)線通信模塊與遠(yuǎn)程控制器7相連接。
[0022]數(shù)據(jù)存貯模塊接收雷達(dá)主機(jī)5上的數(shù)據(jù)傳送模塊傳送來(lái)的雷達(dá)天線4與開挖面的間隙測(cè)量值，并存儲(chǔ)。同時(shí)，數(shù)據(jù)存貯模塊上還存儲(chǔ)有時(shí)間、雷達(dá)天線4的位置、地層分界面值等原始信息。數(shù)據(jù)存貯模塊的數(shù)據(jù)可以以CSV文件格式存貯在盾構(gòu)上位機(jī)6上，從而方便后續(xù)分析與查詢。
[0023]正常情況下，刀盤I的開挖直徑與安裝雷達(dá)天線4處的盾體3的直徑之差為測(cè)量位置的開挖間隙。實(shí)際上，盾體3在重力作用下，開挖間隙都集中于盾體3的上部。理論上開挖量為刀盤I的開挖直徑與安裝雷達(dá)天線4處的盾體3的直徑差，實(shí)際開挖量為雷達(dá)天線4測(cè)量到的開挖面與盾體3之間的間隙測(cè)量值，即數(shù)據(jù)存貯模塊中的雷達(dá)天線4與開挖面的間隙測(cè)量值。實(shí)際開挖量與理論開挖量之差等于開挖面的變形量和刀具磨損量之和。開挖量監(jiān)測(cè)模塊根據(jù)開挖量的變化趨勢(shì)初步判斷地層的穩(wěn)定性，具體地為:開挖量變化緩慢，地層是穩(wěn)定的；開挖量突變，地層發(fā)生變形。進(jìn)一步地，開挖量監(jiān)測(cè)模塊與顯