本發明(ming)涉(she)及(ji)盾構施工(gong)，更具(ju)體地說，本發明(ming)涉(she)及(ji)盾構隧道土(tu)壓平衡盾構機推力智能監測裝置與方(fang)法。

背景技術：

1、土(tu)壓平(ping)衡盾(dun)構的基(ji)本原理是(shi)用一(yi)件(jian)有形(xing)的鋼質組件(jian)沿(yan)隧(sui)道設計軸線開(kai)挖土(tu)體(ti)而向前(qian)推進。土(tu)壓平(ping)衡盾(dun)構屬封閉(bi)式盾(dun)構。盾(dun)構另一(yi)個作(zuo)用是(shi)能夠承受來自地層的壓力，防止地下水或流砂的入侵。

2、盾(dun)構(gou)法隧道的(de)基(ji)(ji)本原理(li)在初步或(huo)(huo)最終(zhong)隧道襯砌建成前，主要起防(fang)(fang)護(hu)開(kai)挖出的(de)土(tu)(tu)體(ti)(ti)、保證作(zuo)業人員和機(ji)械設(she)備安(an)全(quan)的(de)作(zuo)用，這個鋼質組件被簡稱(cheng)為(wei)盾(dun)構(gou)。盾(dun)構(gou)另(ling)一個作(zuo)用是能(neng)夠承受(shou)來自地層的(de)壓(ya)(ya)力，防(fang)(fang)止地下水(shui)或(huo)(huo)流砂的(de)入侵(qin)。盾(dun)構(gou)推進(jin)時，其(qi)前端刀盤旋轉掘削地層土(tu)(tu)體(ti)(ti)，切削下來的(de)土(tu)(tu)體(ti)(ti)進(jin)入土(tu)(tu)艙。當土(tu)(tu)體(ti)(ti)充滿土(tu)(tu)艙時，其(qi)被動(dong)土(tu)(tu)壓(ya)(ya)與(yu)(yu)掘削面(mian)上的(de)土(tu)(tu)壓(ya)(ya)、水(shui)壓(ya)(ya)基(ji)(ji)本平衡(heng)，使得掘削面(mian)與(yu)(yu)盾(dun)構(gou)面(mian)處(chu)于平衡(heng)狀態（即穩定(ding)狀態）。

3、盾構機的(de)推(tui)進(jin)主要是由主推(tui)進(jin)液壓(ya)缸與管(guan)片的(de)配(pei)(pei)合實現，盾構機通常(chang)配(pei)(pei)備(bei)多個液壓(ya)缸，通過(guo)對(dui)已(yi)安(an)裝管(guan)片施加巨大的(de)推(tui)力來推(tui)動刀盤(pan)和整體機身向前推(tui)進(jin)。

4、為(wei)了(le)保證盾構施工的穩定進(jin)行，盾構機還需要配備有復雜(za)的智能控制(zhi)系(xi)統，用于(yu)監測和(he)調整(zheng)掘(jue)進(jin)過程中的各個參(can)數，如推力、刀(dao)盤轉速、泥漿或(huo)液(ye)壓(ya)支撐系(xi)統的壓(ya)力等。

5、在大(da)直徑盾(dun)構(gou)機在施工(gong)過程中，由于(yu)盾(dun)構(gou)機盾(dun)體(ti)(ti)外部施工(gong)環境(jing)較為(wei)復(fu)雜，且(qie)地(di)質條件隨時(shi)會產(chan)生突變，盾(dun)體(ti)(ti)容易出現卡(ka)死等意外現象，這些情況(kuang)都(dou)會影響工(gong)程的施工(gong)進(jin)度(du)，因此，提(ti)前檢測盾(dun)構(gou)主體(ti)(ti)的受力情況(kuang)，并經盾(dun)構(gou)系(xi)統進(jin)行智能分析，能夠在參數(shu)突變時(shi)及時(shi)調(diao)整，減少(shao)損失。

6、現(xian)有技術中，對(dui)(dui)于(yu)推(tui)(tui)進系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)推(tui)(tui)力(li)(li)(li)檢測，主要(yao)是對(dui)(dui)推(tui)(tui)進液壓(ya)缸的(de)(de)(de)(de)(de)油(you)(you)壓(ya)進行(xing)檢測后再對(dui)(dui)液壓(ya)缸的(de)(de)(de)(de)(de)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)進行(xing)計(ji)算得到(dao)液壓(ya)缸的(de)(de)(de)(de)(de)推(tui)(tui)力(li)(li)(li)，但是，盾構(gou)(gou)推(tui)(tui)進系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)裝機功率較大(da)，能耗較高，為(wei)了降低控(kong)制(zhi)成本、減小控(kong)制(zhi)復(fu)雜性，通(tong)常對(dui)(dui)沿盾構(gou)(gou)周向分(fen)布的(de)(de)(de)(de)(de)一定數(shu)(shu)(shu)量液壓(ya)缸進行(xing)分(fen)區，采用比例(li)控(kong)制(zhi)閥(fa)實現(xian)各區壓(ya)力(li)(li)(li)流(liu)量的(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)合控(kong)制(zhi)，由于(yu)比例(li)壓(ya)力(li)(li)(li)閥(fa)、比例(li)調速閥(fa)等(deng)(deng)液壓(ya)閥(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)，不可(ke)避免地產(chan)生溢流(liu)損(sun)(sun)失(shi)、節流(liu)損(sun)(sun)失(shi)、泄(xie)漏損(sun)(sun)失(shi)等(deng)(deng)能量損(sun)(sun)失(shi)現(xian)象，因此(ci)也容(rong)易導致(zhi)油(you)(you)壓(ya)和(he)推(tui)(tui)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)檢測和(he)計(ji)算形(xing)成不可(ke)預知的(de)(de)(de)(de)(de)誤差，而且(qie)部分(fen)液壓(ya)缸需要(yao)同步控(kong)制(zhi)，共用液壓(ya)油(you)(you)回路，檢測時難以(yi)(yi)對(dui)(dui)各撐(cheng)靴(xue)進行(xing)精準的(de)(de)(de)(de)(de)單獨(du)檢測，因此(ci)，現(xian)有技術的(de)(de)(de)(de)(de)推(tui)(tui)力(li)(li)(li)檢測系(xi)統容(rong)易存(cun)在較大(da)誤差，且(qie)監測參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)不夠(gou)(gou)豐富(fu)，對(dui)(dui)盾構(gou)(gou)機的(de)(de)(de)(de)(de)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)分(fen)析不夠(gou)(gou)完善，也容(rong)易導致(zhi)盾構(gou)(gou)系(xi)統在面對(dui)(dui)突發情況時難以(yi)(yi)及時和(he)準確的(de)(de)(de)(de)(de)調整參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)以(yi)(yi)減小損(sun)(sun)失(shi)。

技術實現思路

1、本(ben)發明提(ti)供(gong)的(de)(de)盾構(gou)隧道土壓平衡盾構(gou)機(ji)推力(li)智(zhi)能監測裝(zhuang)置與方(fang)(fang)法，所(suo)要解決的(de)(de)問(wen)題是(shi)：現(xian)有的(de)(de)通(tong)過檢測推進液(ye)壓缸的(de)(de)液(ye)壓回(hui)路中(zhong)的(de)(de)油壓來計算推力(li)的(de)(de)方(fang)(fang)式容易(yi)形(xing)成不(bu)可預知的(de)(de)誤(wu)差，難(nan)以對各撐靴進行精準的(de)(de)單獨檢測，且監測參(can)數不(bu)夠豐富，對盾構(gou)機(ji)的(de)(de)參(can)數分析不(bu)夠完善(shan)，也(ye)容易(yi)導致(zhi)盾構(gou)系統在面對突發情況時難(nan)以及時和準確的(de)(de)調整參(can)數以減小損失。

2、為實現上述目的，本發(fa)明提供如下技術方案：盾(dun)構(gou)隧道土(tu)壓(ya)平衡盾(dun)構(gou)機推(tui)(tui)力智能監測裝置(zhi)，包括(kuo)盾(dun)構(gou)機體，盾(dun)構(gou)機體中設置(zhi)有推(tui)(tui)進單(dan)(dan)元(yuan)，該(gai)推(tui)(tui)進單(dan)(dan)元(yuan)由多組推(tui)(tui)進液(ye)壓(ya)缸和撐靴(xue)組件(jian)組成；

3、撐靴(xue)組件(jian)包括靴(xue)板(ban)(ban)(ban)和(he)撐壓(ya)板(ban)(ban)(ban)，靴(xue)板(ban)(ban)(ban)固(gu)定安裝在推進液壓(ya)缸的輸出端上，撐壓(ya)板(ban)(ban)(ban)通過墊板(ban)(ban)(ban)與靴(xue)板(ban)(ban)(ban)連(lian)接，撐壓(ya)板(ban)(ban)(ban)與靴(xue)板(ban)(ban)(ban)之間(jian)設置有推力監測組件(jian)；

4、推力(li)監(jian)測組件包括(kuo)彎(wan)(wan)變結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)和第一(yi)壓(ya)力(li)檢測單元，靴(xue)板(ban)(ban)(ban)(ban)的內部設置有監(jian)測腔，彎(wan)(wan)變結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)安(an)裝在監(jian)測腔中(zhong)，撐壓(ya)板(ban)(ban)(ban)(ban)靠近靴(xue)板(ban)(ban)(ban)(ban)的一(yi)側固(gu)定(ding)連接有施(shi)壓(ya)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，施(shi)壓(ya)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)與靴(xue)板(ban)(ban)(ban)(ban)滑動插(cha)裝，彎(wan)(wan)變結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的兩(liang)端分(fen)別與靴(xue)板(ban)(ban)(ban)(ban)和施(shi)壓(ya)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)固(gu)定(ding)連接，彎(wan)(wan)變結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)為彈(dan)性條(tiao)狀結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，彎(wan)(wan)變結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)受到施(shi)壓(ya)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的橫(heng)向(xiang)壓(ya)力(li)時(shi)具有產生彎(wan)(wan)曲形變的能力(li)，第一(yi)壓(ya)力(li)檢測單元設置在彎(wan)(wan)變結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)產生上(shang)述彎(wan)(wan)曲形變時(shi)突(tu)出的一(yi)側。

5、在一個優選的(de)實施方式(shi)中，撐壓板和(he)靴板之間(jian)設(she)置(zhi)多(duo)組(zu)施壓結(jie)構(gou)(gou)和(he)推(tui)(tui)力(li)監測組(zu)件，而各(ge)組(zu)推(tui)(tui)力(li)監測組(zu)件中的(de)彎(wan)變(bian)結(jie)構(gou)(gou)也(ye)設(she)置(zhi)成多(duo)個，多(duo)個彎(wan)變(bian)結(jie)構(gou)(gou)呈圓周分布(bu)在監測腔中。

6、在一個優選的實施方式中，墊板(ban)(ban)設置在靴板(ban)(ban)和(he)(he)撐壓(ya)板(ban)(ban)之間，撐壓(ya)板(ban)(ban)上固(gu)定(ding)連接(jie)有(you)螺(luo)(luo)栓(shuan)結構(gou)(gou)，該(gai)螺(luo)(luo)栓(shuan)結構(gou)(gou)貫穿(chuan)墊板(ban)(ban)和(he)(he)靴板(ban)(ban)，靴板(ban)(ban)中設置螺(luo)(luo)母，該(gai)螺(luo)(luo)母與(yu)螺(luo)(luo)栓(shuan)結構(gou)(gou)螺(luo)(luo)紋連接(jie)。

7、在一(yi)個優選(xuan)的(de)實施方式(shi)中，彎(wan)變結(jie)構(gou)(gou)(gou)在自然舒展狀(zhuang)態下(xia)呈弧形結(jie)構(gou)(gou)(gou)，且該弧形結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)凸起(qi)部分朝向(xiang)第一(yi)壓(ya)(ya)力檢(jian)測單元(yuan)設置，彎(wan)變結(jie)構(gou)(gou)(gou)背(bei)離第一(yi)壓(ya)(ya)力檢(jian)測單元(yuan)的(de)一(yi)側且對應第一(yi)壓(ya)(ya)力檢(jian)測單元(yuan)的(de)位(wei)置處設置有凹槽。

8、在一(yi)個優選的(de)實施方式中(zhong)，凹槽(cao)(cao)中(zhong)均設(she)置有彈(dan)性填充件(jian)，各彈(dan)性填充件(jian)用于對凹槽(cao)(cao)的(de)兩側內(nei)壁提供反方向(xiang)的(de)彈(dan)力(li)，第一(yi)壓力(li)檢(jian)測單元的(de)檢(jian)測端(duan)設(she)置有導向(xiang)座，導向(xiang)座中(zhong)設(she)置有卡槽(cao)(cao)，彎變結構卡合安裝在導向(xiang)座的(de)卡槽(cao)(cao)中(zhong)。

9、在(zai)一(yi)個優選的(de)(de)(de)實施(shi)方式中，施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)結構包括(kuo)第一(yi)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)和第二(er)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)，第一(yi)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)與(yu)撐壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)板固定(ding)連接(jie)，第二(er)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)與(yu)彎(wan)變(bian)結構固定(ding)連接(jie)，第一(yi)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)和第二(er)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)均滑(hua)動插(cha)裝在(zai)靴板中，且(qie)第一(yi)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)與(yu)第二(er)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)之間設置(zhi)有滾珠，第二(er)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)與(yu)靴板對應(ying)的(de)(de)(de)插(cha)孔(kong)之間直(zhi)徑(jing)相(xiang)同(tong)，第一(yi)施(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)小于插(cha)孔(kong)的(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)。

10、在一(yi)(yi)(yi)個(ge)優選的實施(shi)(shi)方式中，第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)施(shi)(shi)壓(ya)(ya)件(jian)中設(she)置(zhi)有(you)(you)活(huo)動(dong)桿，活(huo)動(dong)桿滑(hua)動(dong)貫穿(chuan)撐(cheng)壓(ya)(ya)板、第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)施(shi)(shi)壓(ya)(ya)件(jian)和第(di)(di)(di)二施(shi)(shi)壓(ya)(ya)件(jian)，第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)施(shi)(shi)壓(ya)(ya)件(jian)的內部(bu)設(she)置(zhi)有(you)(you)活(huo)塞(sai)(sai)(sai)腔(qiang)(qiang)，活(huo)動(dong)桿上設(she)置(zhi)有(you)(you)活(huo)塞(sai)(sai)(sai)件(jian)，活(huo)塞(sai)(sai)(sai)件(jian)滑(hua)動(dong)安裝在活(huo)塞(sai)(sai)(sai)腔(qiang)(qiang)中，活(huo)塞(sai)(sai)(sai)件(jian)與第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)施(shi)(shi)壓(ya)(ya)件(jian)之間設(she)置(zhi)有(you)(you)彈性件(jian)，該彈性件(jian)用(yong)于驅動(dong)活(huo)塞(sai)(sai)(sai)件(jian)向背離靴(xue)板的方向運動(dong)，活(huo)塞(sai)(sai)(sai)件(jian)的端(duan)部(bu)設(she)置(zhi)有(you)(you)擠壓(ya)(ya)板，第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)施(shi)(shi)壓(ya)(ya)件(jian)的活(huo)塞(sai)(sai)(sai)腔(qiang)(qiang)與監(jian)測(ce)腔(qiang)(qiang)連(lian)通，監(jian)測(ce)腔(qiang)(qiang)上設(she)置(zhi)有(you)(you)與外界(jie)連(lian)通的通孔，監(jian)測(ce)腔(qiang)(qiang)中設(she)置(zhi)有(you)(you)壓(ya)(ya)觸(chu)(chu)開關，壓(ya)(ya)觸(chu)(chu)開關用(yong)于控制第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)壓(ya)(ya)力檢測(ce)單元的開啟和關閉，活(huo)動(dong)桿對應壓(ya)(ya)觸(chu)(chu)開關的一(yi)(yi)(yi)端(duan)設(she)置(zhi)為壓(ya)(ya)觸(chu)(chu)部(bu)。

11、在一個(ge)優選的(de)實施(shi)方式中，盾(dun)(dun)構機體的(de)盾(dun)(dun)尾(wei)處設(she)(she)置(zhi)有(you)液(ye)壓(ya)(ya)監(jian)測(ce)(ce)組(zu)件，液(ye)壓(ya)(ya)監(jian)測(ce)(ce)組(zu)件對應管(guan)(guan)片與隧(sui)道壁之間(jian)的(de)注漿區域設(she)(she)置(zhi)，且液(ye)壓(ya)(ya)監(jian)測(ce)(ce)組(zu)件設(she)(she)置(zhi)有(you)多組(zu)，盾(dun)(dun)構機體的(de)盾(dun)(dun)尾(wei)與管(guan)(guan)片之間(jian)設(she)(she)置(zhi)有(you)盾(dun)(dun)尾(wei)刷，液(ye)壓(ya)(ya)監(jian)測(ce)(ce)組(zu)件包括固(gu)(gu)(gu)定(ding)(ding)座(zuo)和壓(ya)(ya)力(li)座(zuo)，固(gu)(gu)(gu)定(ding)(ding)座(zuo)固(gu)(gu)(gu)定(ding)(ding)安裝在盾(dun)(dun)尾(wei)刷上(shang)，壓(ya)(ya)力(li)座(zuo)滑動套裝在固(gu)(gu)(gu)定(ding)(ding)座(zuo)上(shang)，固(gu)(gu)(gu)定(ding)(ding)座(zuo)與壓(ya)(ya)力(li)座(zuo)之間(jian)設(she)(she)置(zhi)有(you)第二壓(ya)(ya)力(li)檢測(ce)(ce)單元。

12、在一個優選的(de)實(shi)施方式中，壓力(li)座的(de)外部固(gu)定連接有(you)外護筒，外護筒的(de)內部固(gu)定連接有(you)錐形罩(zhao)，錐形罩(zhao)遠離外護筒的(de)一端(duan)與固(gu)定座的(de)外壁滑動貼(tie)合。

13、盾構隧道土壓平衡盾構機推(tui)力智能監測方法，包括以(yi)下步驟(zou)：

14、步驟一、將彎變結構(gou)和第一壓(ya)力檢測單元安(an)裝在(zai)靴(xue)板(ban)中，并對靴(xue)板(ban)、撐壓(ya)板(ban)和墊板(ban)進(jin)行組裝，形(xing)成改進(jin)后的(de)撐靴(xue)組件；

15、步驟二、將改進后的撐靴組件(jian)替換安裝在(zai)(zai)推(tui)進液壓(ya)(ya)缸的輸(shu)出端上(shang)，并(bing)將液壓(ya)(ya)監測組件(jian)安裝在(zai)(zai)盾(dun)尾刷上(shang)；

16、步驟三(san)、驅(qu)動盾(dun)構(gou)機(ji)體工作，并啟動盾(dun)構(gou)機(ji)體的推(tui)(tui)進(jin)(jin)系統(tong)，進(jin)(jin)行管片的安裝(zhuang)和盾(dun)構(gou)機(ji)體的推(tui)(tui)進(jin)(jin)；

17、步(bu)驟(zou)四(si)、通(tong)過(guo)各位置的(de)第一壓力(li)(li)檢(jian)測單元檢(jian)測出(chu)彎變結構(gou)(gou)受到推進推力(li)(li)形(xing)成的(de)橫向壓力(li)(li)時(shi)產生(sheng)彎曲形(xing)變的(de)形(xing)變力(li)(li)，根據(ju)彎變結構(gou)(gou)本身的(de)數據(ju)庫，得到彎變結構(gou)(gou)所(suo)承受的(de)橫向壓力(li)(li)；

18、步驟五、根據推力(li)(li)監測組(zu)件的(de)數(shu)量以及(ji)彎變結構的(de)數(shu)量，計算得到單組(zu)撐靴組(zu)件所(suo)形成的(de)推力(li)(li)大小，并由盾構機(ji)體(ti)的(de)控制系統進行(xing)數(shu)據分析；

19、步驟六(liu)、通過多組(zu)(zu)液壓(ya)監測(ce)組(zu)(zu)件檢測(ce)盾尾處(chu)的漿液壓(ya)力，從而判(pan)斷漿液對盾構機體的推力影響；

20、步(bu)驟七、由盾構(gou)機體的(de)(de)控制系統對(dui)第(di)一壓力檢測(ce)單元和(he)第(di)二壓力檢測(ce)單元的(de)(de)數(shu)據進(jin)行綜合(he)分析，并根據數(shu)據結(jie)構(gou)對(dui)盾構(gou)機體的(de)(de)推進(jin)系統的(de)(de)控制進(jin)行調整(zheng)。

21、本發明的(de)(de)(de)有益效(xiao)果在(zai)于(yu)：本發明在(zai)各組(zu)(zu)撐(cheng)(cheng)靴(xue)組(zu)(zu)件(jian)中均設(she)置推力監(jian)測組(zu)(zu)件(jian)，因此，能(neng)夠(gou)(gou)準確的(de)(de)(de)監(jian)測到(dao)(dao)各撐(cheng)(cheng)靴(xue)組(zu)(zu)件(jian)在(zai)推進(jin)(jin)時的(de)(de)(de)推力參(can)數(shu)，能(neng)夠(gou)(gou)有效(xiao)的(de)(de)(de)分析并監(jian)測盾構(gou)(gou)機(ji)體的(de)(de)(de)推進(jin)(jin)狀況和推進(jin)(jin)姿(zi)態，并能(neng)夠(gou)(gou)及(ji)時調整(zheng)，避(bi)免(mian)各撐(cheng)(cheng)靴(xue)組(zu)(zu)件(jian)的(de)(de)(de)推力產生(sheng)較(jiao)大差(cha)異而影響(xiang)盾構(gou)(gou)機(ji)體的(de)(de)(de)推進(jin)(jin)姿(zi)態，能(neng)夠(gou)(gou)有效(xiao)的(de)(de)(de)避(bi)免(mian)掘進(jin)(jin)卡死等(deng)問題的(de)(de)(de)產生(sheng)，減少損失，得到(dao)(dao)的(de)(de)(de)監(jian)測參(can)數(shu)能(neng)夠(gou)(gou)有效(xiao)的(de)(de)(de)降(jiang)低(di)誤差(cha)，監(jian)測參(can)數(shu)更加豐富，進(jin)(jin)而使(shi)盾構(gou)(gou)系統對盾構(gou)(gou)機(ji)的(de)(de)(de)參(can)數(shu)分析更加完善。