[發(fā)明專利]一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)、一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法

在審

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• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN110306994A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程永亮;彭正陽;孫雪豐;蔡杰;楊連花;陳慶賓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鐵建重工集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/12;E21D9/093
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本申請公開了一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，包括盾構(gòu)機(jī)本體和設(shè)于盾構(gòu)機(jī)本體上的推進(jìn)油缸，盾構(gòu)機(jī)本體前部設(shè)有刀盤，刀盤上連接有主驅(qū)動，盾構(gòu)機(jī)本體上還設(shè)有大螺旋輸送機(jī)和小螺旋輸送機(jī)，大螺旋輸送機(jī)和小螺旋輸送機(jī)的前端均分別與盾構(gòu)機(jī)本體的土倉連接，用于輸出土倉內(nèi)的渣土。該土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，通過小螺旋輸送機(jī)配合大螺旋輸送機(jī)輸出土倉內(nèi)的渣土，小螺旋輸送機(jī)對土倉內(nèi)的土壓起到很好的精調(diào)作用，使開挖面的土壓精確達(dá)到預(yù)定土壓值，從而能有效確保開挖面的穩(wěn)定；還提供一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法，對大螺旋輸送機(jī)和小螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動控制，實現(xiàn)土倉出渣量的精確控制，從而使開挖面的土壓準(zhǔn)確達(dá)到預(yù)定土壓值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于盾構(gòu)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)、一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

土壓平衡盾構(gòu)機(jī)以其投資規(guī)模小、施工方法簡單、占地面積小、對交通和環(huán)境影響小以及掘進(jìn)操作易于控制等優(yōu)點，在城市軌道交通、市政工程、水利電力和交通能源等地下建筑領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，特別是廣泛用于城市的密集建筑區(qū)、地面交通繁忙的地下隧道工程。

隨著市政工程建設(shè)的不斷發(fā)展，對土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的要求也不斷提高，以往使用的小直徑(8米以內(nèi))土壓平衡盾構(gòu)機(jī)已無法滿足某些大型市政工程建設(shè)的要求，因此采用超大直徑(12米以上)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道開挖施工應(yīng)運而生。

然而，現(xiàn)有的超大直徑的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)行施工控制時，由于開挖面積大，并受土體物理性質(zhì)的嚴(yán)重影響，土體對土壓平衡盾構(gòu)機(jī)上的刀頭的摩阻力大，加大了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的負(fù)荷及其刀盤的扭矩，且在土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)過程中，單位時間內(nèi)進(jìn)入土壓平衡盾構(gòu)機(jī)土倉的土體的體積較大，導(dǎo)致開挖面的土壓力傳遞不均勻，使土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中很難確保開挖面穩(wěn)定，從而降低了施工速率，增加了施工成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，通過小螺旋輸送機(jī)配合大螺旋輸送機(jī)輸出土倉內(nèi)的渣土，小螺旋輸送機(jī)對土倉內(nèi)的土壓起到很好的精調(diào)作用，使開挖面或土倉內(nèi)的土壓準(zhǔn)確達(dá)到預(yù)定土壓值，從而能有效確保開挖面的穩(wěn)定。本發(fā)明的目的還在于提供一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法，對大螺旋輸送機(jī)和小螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動控制，實現(xiàn)土倉出渣量的精確控制，同樣具有上述效果。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，包括盾構(gòu)機(jī)本體和設(shè)于盾構(gòu)機(jī)本體上的推進(jìn)油缸，所述盾構(gòu)機(jī)本體前部設(shè)有刀盤，所述刀盤上連接有主驅(qū)動，所述盾構(gòu)機(jī)本體上還設(shè)有大螺旋輸送機(jī)和小螺旋輸送機(jī)，所述大螺旋輸送機(jī)和所述小螺旋輸送機(jī)的前端均分別與所述盾構(gòu)機(jī)本體的土倉連接，用于輸出所述土倉內(nèi)的渣土。

一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和控制模塊，所述數(shù)據(jù)輸入模塊用于輸入掘進(jìn)參數(shù)；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)輸入的掘進(jìn)參數(shù)得出刀盤轉(zhuǎn)速和推進(jìn)油缸的推進(jìn)速度，并進(jìn)一步擬合得出大螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速和小螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速；所述控制模塊用于輸出大螺旋輸送機(jī)和小螺旋輸送機(jī)的速度控制信號，并控制大螺旋輸送機(jī)和小螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對土倉內(nèi)輸出渣土量的控制。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括第一數(shù)據(jù)處理模塊和第二數(shù)據(jù)處理模塊，所述第一數(shù)據(jù)處理模塊用于擬合得出所述大螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，所述第二數(shù)據(jù)處理模塊用于擬合得出所述小螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步的，所述控制模塊包括第一控制模塊和第二控制模塊，所述第一控制模塊連接所述第一數(shù)據(jù)處理模塊，用于控制所述大螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，所述第二控制模塊連接所述第二數(shù)據(jù)處理模塊，用于控制所述小螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步的，還包括檢測模塊和第一比較模塊，所述檢測模塊用于檢測實際土壓值，所述第一比較模塊用于將檢測的實際土壓值與預(yù)設(shè)土壓值進(jìn)行比較，所述第一比較模塊連通所述控制模塊。