[發明專利]一種用于盾構抗偏載自動分配的推進系統

有效

• 申請號: 201811078397.0
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109026042B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 鄧孔書;丁一成;曾露;尹祝融;蒙幫梁;向聰
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/093
• 代理公司: 北京易光知識產權代理有限公司 11596
• 代理人: 李韻

本發明公開了屬于隧道工程技術領域的一種用于盾構抗偏載自動分配的推進系統，系統上圓形隔板與盾體固接，刀盤切割巖石和土壤通過螺旋輸送機輸送出來，液壓千斤頂的右端通過撐靴頂在管片上，并通過管片上反作用力推動整個盾構向前掘進，推進系統內所有液壓缸均勻布置。本發明這種新型盾構抗偏載的推進系統，是根據分布在盾構機外部的壓力傳感器采集到的數據，有液壓控制系統計算出推進系統的弧度角θ和方位角由此來控制環形、等距、連續布置在推進系統內的液壓缸群的啟或停。該控制方法可實時調整液壓缸的分布，從而解決盾構掘進的偏載問題。

技術領域

本發明屬于隧道工程技術領域，具體是一種用于盾構抗偏載自動分配的推進系統。可適用各種復雜地質條件的新型可控推進系統。

背景技術

盾構是一種用于隧道開挖的大型工程機械，具有施工速度快、不受氣候及地面交通影響及一次快速成型等優點。近年來國內一、二線城市地鐵建設基本采用盾構進行隧道施工，盾構已廣泛應用于我國各類城市及工程隧道建設中。

在盾構的各個子系統中盾構推進系統是盾構的關鍵子系統，其主要承擔著整個盾構的推進任務，盾構施工時推進液壓缸一端作用在盾體上以克服盾構掘進負載，另一端頂推在后方已安裝好的管片上，通過管片的反作用力實現整個盾構向前掘進。現有盾構推進系統，由十幾或幾十根液壓缸等間距均勻布置而成，為防止盾構掘進過程中底部液壓缸產生較大偏載，目前所采用的四分區控制盾構推進系統，在液壓缸數量分配上，多采用下分區的液壓缸數量比上分區的數量多的原則，從而使得下區液壓缸能夠承受更大的壓力，實現下區各液壓缸受力均勻。

盾構在實際施工過程中，要獲取施工巖土對象足夠準確的力學數據信息通常較為困難，掘進時盾構與地層之間的作用具有隨機性，而現有的四分區盾構推進系統，由于各區液壓缸數量固定，因此不能較好的解決盾構面對實時地質條件、刀盤自重、糾偏及變向引起的偏載現象。

發明內容

鑒于上述技術問題，本發明提出了一種用于盾構抗偏載自動分配的推進系統，其目的是為了解決盾構系統面對實時地質條件、刀盤自重及變向引起的偏載現象。

本發明包括刀盤(1)、盾體(2)、圓形隔板(3)、液壓缸(5)、液壓換向閥(4)和液壓控制系統其特征在于，所述的刀盤(1)安裝在盾體(2)的最前端，是掘進系統切割巖土的主要構件，刀盤(1)在掘進時切割的巖土通過螺旋輸送機(8)輸出；所述的盾體(2)后端和圓形隔板(3)固定鏈接，所述的液壓缸(5)的左端襯墊在耐壓硬質橡膠塊與圓形隔板3固接，液壓缸(5)的伸縮由液壓換向閥(4)控制，所述的液壓換向閥(4)由液壓控制系統控制其閾值；所述的液壓缸(5)的右端通過撐靴(6)頂在管片(7)上，并通過管片(7)上反作用力推動整個盾構向前掘進；推進系統上呈環形、等距、連續均勻布置著若干個液壓缸(5)，組成液壓缸群。

進一步，特征在于所述的液壓換向閥的開啟是根據盾構掘進時的地質條件力學參數，計算出弧度角θ和方位角由此確定，推進系統內一連續布置非工作液壓缸的數量和位置，其中弧度角θ的大小確定非工作液壓缸的數量，方位角確定非工作液壓缸的位置，推進系統弧度角θ范圍外的液壓缸處于正常工作狀態。

進一步，特征在于所述的液壓缸(5)由液壓換向閥(4)控制，通過計算得到在不同地質條件下的弧度角θ和方位角由此控制液壓換向閥(4)的閾值，不同地質條件下的弧度角θ和方位角是不一樣的，位于盾構設備上下地質軟硬差距越大，弧度角θ的值就越大；反之，則弧度角θ的值就越小。

更進一步，特征在于所述的液壓換向閥(4)在復雜地質條件下，根據盾構掘進地質差異，控制弧度角θ內液壓缸(5)不工作，在常見上軟下硬地層下，弧度角θ內液壓缸(5)處于非工作狀態，其余液壓缸自動分成A、B、C、D、E五個區，由于地質上軟下硬，所以從上至下各個分區液壓缸數量依次增多；通過上述布局以達到推進系統推力分布均勻的目的，從而減少偏載。