[發明專利]一種頂管開挖面穩定性的監控系統及方法

有效

• 申請號: 202011388628.5
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112539065B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王樂天;屈勇;張虎;陳志成;羅向源;李航;夏曉斌;歐陽耀華;寧小亮;徐振磊;黃鵬輝;吳偉青;魯兵;陳解選;楊帥
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司佛山供電局
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發明公開一種頂管開挖面穩定性的監控系統及方法，通過在頂管軸線深度位置埋設設定土壓力傳感器來確定泥水艙設定壓力值，并按照這個設定壓力值配置泥水艙的初始壓力參數，更貼近開挖面實際壓力值；在泥水艙壓力達到設定壓力值后，在頂管機正常頂進的過程中，通過獲取的穿越區土體密度、進泥水和排泥水密度，借助全自動全站儀、流量計和調節閥等儀器設備，實現“進泥水+切削土體＝排泥水”的動態平衡，保證泥水艙壓力始終保持在相對穩定的范圍內，進而可以對泥水艙壓力進行實時監測和合理調整，在確保高水壓軟弱地層中頂管安全施工的同時，提高異常情況的監控及時性，同時保障開挖面的穩定性。

技術領域

本發明涉及地下施工技術領域，更具體地，涉及一種頂管開挖面穩定性的監控系統及方法。

背景技術

隨著城市建設的飛速發展，城市空間不斷壓縮，傳統明挖法鋪設給排水管線、燃氣管線以及電纜線路等受到制約，非開挖頂管技術以其不開挖地表、施工速度快和自動化程度高等優點日益受到青睞。但是，頂管施工不可避免地會對周圍土體產生擾動，尤其在高水壓軟弱地層，土體穩定性差，由于開挖面失穩造成的地面塌陷時有發生，危及區域內道路、橋梁及建構筑物等結構安全。因此，很有必要確保高水壓軟弱地層中的頂管安全施工。

目前，泥水平衡式頂管機在高水壓軟弱地層中具有極強的適用性，如在中國申請的專利申請“一種防地層失穩式掘進裝置及其施工方法”(公開日2020.10.30，公開號CN111852487A)，通過對掘進裝置進行硬件結構改進，使得其更加適用于軟土層或特殊地層或特殊工況的施工作業要求，降低風險。

但是，目前大多數工程多憑經驗簡單控制進排泥壓力，現場往往在觀察到地面異常情況后才采取應對措施，具有嚴重滯后性。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的缺陷，提供一種頂管開挖面穩定性的監控系統及方法，能夠在確保高水壓軟弱地層中頂管安全施工的同時，提高異常情況的監控及時性。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

本發明實施例第一方面公開一種頂管開挖面穩定性的監控系統，包括有用于確定泥水艙設定壓力值的設定土壓力傳感器、用于測量泥水艙實時壓力值的實時土壓力傳感器，泥水艙、進泥管、排泥管、壓漿主管、單向閥、流量計、調節閥和控制器、電源、配料池、壓漿管路、全自動全站儀、固定支架、全站儀棱鏡、監控終端、進泥池、排泥池，其中設定土壓力傳感器埋設在頂管穿越區域內，實時土壓力傳感器裝設在泥水艙后面板上，進泥管的一端與進泥池連接，進泥管的另一端依次通過調節閥、流量計、單向閥與泥水艙的壓漿管路連接，排泥管的一端與排泥池連接，排泥管的另一端依次通過流量計、調節閥與泥水艙的壓漿管路連接，配料池通過壓漿主管與泥水艙的壓漿管路連接，控制器與調節閥連接，電源供電至控制器，用于測量頂管機頂進距離的全自動全站儀固定于始發井井底，與全自動全站儀配合使用的全站儀棱鏡固定在頂管機上，全自動全站儀的讀數通過無線通訊模塊實時上傳至監控終端，所述設定土壓力傳感器及所述實時土壓力傳感器與所述監控終端的輸入端電連接，監控終端的輸出端與控制器電連接。

進一步地，上述監控終端還連接有用于信號處理的電腦。

進一步地，上述配料池還連接有泥漿泵，泥漿泵由電機驅動，電機驅動泥漿泵將配料池中配置好的穩定劑通過壓漿管路壓入泥水艙，監控終端的輸出端與電機電連接。

進一步地，上述泥水艙中的壓漿管路上均勻分布有管孔，使穩定劑能夠與泥水較均勻的混合。

進一步地，上述流量計是電磁流量計；控制器是PLC控制器。

進一步地，上述全自動全站儀通過固定支架固定在始發井井底。

進一步地，上述用于測量頂管機頂進距離的全自動全站儀的測量時間間隔設置為10-30s。

進一步地，上述與全自動全站儀配合使用的棱鏡固定在頂管機后面板中心位置。