[發明專利]一種泥水平衡盾構機出土量及地表沉降預警系統

在審

• 申請號: 202010024383.1
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111272215A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 賈寶新;高宗賢
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G06T17/00;E21D9/00;E21D9/06;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
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本發明提供了一種泥水平衡盾構機出土量及地表沉降預警系統，包括泥水平衡盾構開挖施工出土量的自動計量系統和地表沉降預警系統。泥水平衡盾構開挖施工出土量的自動計量系統對盾構機的出土量進行測量得到出土量的體積和重量，并通過無線網絡將數據傳輸至地表沉降預警系統。地表沉降預警系統接收數據后通過數據計算得到地表沉降預測值并與預先設定的預警值進行對比，當超出預警值時，向工作人員發出預警。本發明簡單實用，能夠有效控制施工過程中變形量、提高工程穩定性、降低盾構施工過程中對周邊，特別是地表建筑物產生的影響，對指導實際施工具有重要的指導意義。

技術領域

本發明涉及盾構機工程技術領域、地表沉降預警領域，特別涉及一種泥水平衡盾構機出土量及地表沉降預警系統。

背景技術

盾構施工引起的地表沉降，對地鐵工程穩定性、地表建筑物產生至關重要的影響，甚至引發工程事故，造成不可估量的損失。而盾構掘進施工中出土量的計量是分析地表沉降的重要指標之一，而現有的針對出土量的計量專利和技術對泥水平衡盾構機的出土量計算并不精確，因此研制泥水平衡盾構出土計量的監測系統、建立基于出土量的地表沉降預警系統具有重要的科學意義。能夠有效控制施工過程中變形量、提高工程穩定性、降低盾構施工過程中對周邊，特別是地表建筑物產生的影響，對指導實際施工具有重要的指導意義。

發明內容

泥水平衡盾構在施工開挖過程中需要根據不同的地質條件添加泥漿，在開挖面上用泥漿形成不透水的泥膜，通過該泥膜的張力保持水壓力，以平衡作用于開挖面的土壓力和水壓力。添加的泥漿和盾構開挖的土體一起通過傳送帶運出盾構機，而目前的針對盾構機出土量的計量的專利和技術都僅僅只是對盾構機開挖土體的計量，未考慮到泥漿體積的影響。為了解決現有技術存在的無法準確計量泥水平衡盾構機出土量和在施工中無法根據實時出土量數據分析預測地表沉降并發出預警的問題，本發明提供了一種泥水平衡盾構機出土量及地表沉降預警系統，實現泥水平衡盾構機出土量的自動計量和基于出土量的地表沉降預警。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是提供一種泥水平衡盾構開挖施工出土量的自動計量系統和地表沉降預警系統。

泥水平衡盾構開挖施工出土量的自動計量系統包括：皮帶輸送機、拱架、重量傳感器、三維激光掃描儀、微電腦、數據處理系統。重量傳感器安裝于皮帶固定承載面下，在皮帶上方安裝一個拱架用于安裝三維激光掃描儀，三維激光掃描儀安裝在皮帶正上方，重量傳感器將出土重量數據通過無線網絡傳輸到數據處理系統，三維激光掃描儀將掃描數據通過無線網絡傳輸到微電腦。所述微電腦安裝在所述皮帶輸送機側面支架上，所述微電腦接受所述三維激光掃描儀傳輸的掃描數據，所述微電腦對掃描數據進行后處理得到點云數據并無線傳輸至所述數據處理系統，所述三維點云數據記錄了有限體表面上離散點的空間坐標，點的表示形式為(x,y,z,intensity,R,G,B),不僅包含了點的空間位置關系,還包括點的強度信息和顏色灰度信息。所述數據處理系統安裝在盾構機操作室，并與盾構機操作控制臺相連接，所述數據處理系統包括顯示器、處理器和存儲器，所述顯示器、所述處理器和所述存儲器三個部分相互連接。所述數據處理系統通過無線網絡接收所述重量傳感器和所述微電腦傳輸的數據，通過對所述點云數據處理得到三維點云模型，同時所述數據處理系統通過對所述盾構機操作控制臺中的施工參數數據進行讀取，所述施工參數包含盾構機施工添加的泥漿量及注漿量，所述處理器在對得到的數據進行處理后可以得到實際出土量的體積和重量結果，將結果顯示在所述顯示器上，并儲存在所述存儲器中。

地表沉降預警系統包括：警報器、盾構遠程監控服務器。所述警報器安裝于所述盾構操作室，所述盾構遠程監控服務器安裝于地面的遠程監控中心。所述盾構遠程監控服務器接收所述數據處理系統發出的出土體積、重量和施工參數數據后進行處理，計算得到地表沉降預測值并與預先設定的預警值進行對比，當超出預警值時，由所述警報器發出警報，提醒盾構機工作人員加大盾構機注漿量，避免出現過大的地表沉降。

所述的地表沉降預測值計算公式為：