[發明專利]一種掘進機開挖艙壓力測量系統及其應用方法

有效

• 申請號: 202011030372.0
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112113696B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 任麗娜;馮志鵬;龐培彥;趙雅琨;楊承璋;閆陽
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;E21D9/00;E21D9/087;B08B3/02
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

本發明公開了一種掘進機開挖艙壓力測量系統及其應用方法，解決了現有土壓傳感器無法準確測量開挖艙土壓力的技術問題。掘進機開挖艙壓力測量系統包括設置在開挖艙內土壓傳感器，所述土壓傳感器配備有沖刷系統，沖刷系統的噴頭通向土壓傳感器的檢測面。本發明能夠沖刷讀數錯誤的土壓傳感器，將土壓傳感器前部堆積的渣土沖刷干凈，從而更加準確的測量開挖艙的水土壓力。掘進機開挖艙壓力測量系統的應用方法，不僅可以自動判定土壓傳感器讀數是否出現了錯誤，并且可以自動沖刷讀數錯誤的土壓傳感器，另外，可以實時監控沖刷流量，與渣土黏性實時配合，在不影響渣土黏性的前提下，能夠合理調節沖刷量。

技術領域

本發明屬于水土壓力測量的技術領域，特別是指一種掘進機開挖艙壓力測量系統及其應用方法。

背景技術

在隧道掘進機施工的過程中，為了準確掌握開挖艙土壓力，在前盾隔板上安裝有土壓傳感器。利用土壓力傳感器可獲取前盾隔板與土介質之間的接觸應力和土層的成力狀態，以此信浪來評價掘進機工作狀態。

但是，在現階段施工過程中，常常遇到隔板上的土壓傳感器讀數不準確的問題。比如土壓傳感器的讀數沒有隨著掌子面深度增加而增加，或者某個壓力傳感器讀數一直保持不變。土壓傳感器讀數不準，將很難準確預估掌子面的工況，此時掘進機掘進存在安全隱患。但是拆除土壓傳感器后，測試發現土壓傳感器性能良好，經過研究分析發現，造成水土壓力測量不準確的原因是土壓傳感器前部被渣土包圍。

因此，在土壓傳感器性能良好的前提下，如何準確測量開挖艙土壓力是亟待解決的新課題。

發明內容

針對上述背景技術中的不足，本發明提出一種掘進機開挖艙壓力測量系統及其應用方法，解決了現有土壓傳感器無法準確測量開挖艙土壓力的技術問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種掘進機開挖艙壓力測量系統，包括設置在開挖艙內土壓傳感器，所述土壓傳感器配備有沖刷系統，沖刷系統的噴頭通向土壓傳感器的檢測面。本發明能夠沖刷讀數錯誤的土壓傳感器，將土壓傳感器前部堆積的渣土沖刷干凈，從而更加準確的測量開挖艙的水土壓力。

進一步地，所述噴頭沿土壓傳感器的側壁通向土壓傳感器的檢測面，通過噴頭的沖刷介質會對土壓傳感器檢測面進行沖刷。

或者所述噴頭與土壓傳感器間隔布置，噴頭連接有使其內流通的沖刷介質通向土壓傳感器檢測面的導向結構，通過導向結構使沖刷介質流出噴頭后達到土壓傳感器的檢測面。

進一步地，所述土壓傳感器和噴頭均設置在開挖艙后方的前盾隔板上，保證土壓傳感器在工作時是靜止狀態，保證壓力測量的準確性。所述導向結構包括連接在噴頭前側的導向板，導向板與前盾隔板之間開設有朝向土壓傳感器檢測面的導向口，流經噴頭的沖刷介質從導向口沖向土壓傳感器的檢測面。

進一步地，所述導向板的內側開設有凹槽，凹槽的槽壁為U形且兩側壁向外傾斜，兩側壁之間的開口為靠近土壓傳感器的導向口。傾斜的U形結構，能夠使從噴頭流出的沖刷介質沿前盾隔板前端面擴展開來，能夠對土壓傳感器檢測面大范圍內的渣土進行沖刷。

進一步地，所述導向板包括與槽壁的輪廓相對應的擋板，擋板靠近土壓傳感器一側的正投影為內凹的弧形邊緣，弧形邊緣的內側設置有倒角，擋板的外表面設置有耐磨層。將導向板的邊緣設置為弧形，便于渣土相對其運動，防止其承受渣土較大的剪切力。

進一步地，所述導向口流通截面面積小于噴頭的流通截面面積，能夠使沖刷介質從噴頭流至導向口后壓力增大，提高沖刷能力。

進一步地，所述噴頭連接有管路，管路上設置有流量計，流量計與控制系統相連。流量計可以監測沖刷介質的流量，并將流量信息傳遞給控制系統，在上位機頁面顯示水流量信息和及開挖艙的進水量。

進一步地，所述管路上設置有安全閥，安全閥設定壓力小于或等于土壓傳感器的最大量程，防止沖刷介質壓力過大，損壞土壓傳感器。