[发明专利]一种土压平衡盾构机、一种土压平衡盾构机控制系统及其控制方法

说明书

本申请公开了一种土压平衡盾构机，包括盾构机本体和设于盾构机本体上的推进油缸，盾构机本体前部设有刀盘，刀盘上连接有主驱动，盾构机本体上还设有大螺旋输送机和小螺旋输送机，大螺旋输送机和小螺旋输送机的前端均分别与盾构机本体的土仓连接，用于输出土仓内的渣土。该土压平衡盾构机，通过小螺旋输送机配合大螺旋输送机输出土仓内的渣土，小螺旋输送机对土仓内的土压起到很好的精调作用，使开挖面的土压精确达到预定土压值，从而能有效确保开挖面的稳定；还提供一种土压平衡盾构机控制系统及其控制方法，对大螺旋输送机和小螺旋输送机的转速进行自动控制，实现土仓出渣量的精确控制，从而使开挖面的土压准确达到预定土压值。

技术领域

本发明属于盾构机械技术领域，具体涉及一种土压平衡盾构机、一种土压平衡盾构机控制系统及其控制方法。

背景技术

土压平衡盾构机以其投资规模小、施工方法简单、占地面积小、对交通和环境影响小以及掘进操作易于控制等优点，在城市轨道交通、市政工程、水利电力和交通能源等地下建筑领域得到广泛的应用，特别是广泛用于城市的密集建筑区、地面交通繁忙的地下隧道工程。

随着市政工程建设的不断发展，对土压平衡盾构机的要求也不断提高，以往使用的小直径(8米以内)土压平衡盾构机已无法满足某些大型市政工程建设的要求，因此采用超大直径(12米以上)的土压平衡盾构机进行隧道开挖施工应运而生。

然而，现有的超大直径的土压平衡盾构机在进行施工控制时，由于开挖面积大，并受土体物理性质的严重影响，土体对土压平衡盾构机上的刀头的摩阻力大，加大了土压平衡盾构机的负荷及其刀盘的扭矩，且在土压平衡盾构机的推进过程中，单位时间内进入土压平衡盾构机土仓的土体的体积较大，导致开挖面的土压力传递不均匀，使土压平衡盾构机在掘进过程中很难确保开挖面稳定，从而降低了施工速率，增加了施工成本。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种土压平衡盾构机，通过小螺旋输送机配合大螺旋输送机输出土仓内的渣土，小螺旋输送机对土仓内的土压起到很好的精调作用，使开挖面或土仓内的土压准确达到预定土压值，从而能有效确保开挖面的稳定。本发明的目的还在于提供一种土压平衡盾构机控制系统及其控制方法，对大螺旋输送机和小螺旋输送机的转速进行自动控制，实现土仓出渣量的精确控制，同样具有上述效果。

本发明提供的技术方案如下：

一种土压平衡盾构机，包括盾构机本体和设于盾构机本体上的推进油缸，所述盾构机本体前部设有刀盘，所述刀盘上连接有主驱动，所述盾构机本体上还设有大螺旋输送机和小螺旋输送机，所述大螺旋输送机和所述小螺旋输送机的前端均分别与所述盾构机本体的土仓连接，用于输出所述土仓内的渣土。

一种土压平衡盾构机控制系统，包括数据输入模块、数据处理模块和控制模块，所述数据输入模块用于输入掘进参数；所述数据处理模块用于根据输入的掘进参数得出刀盘转速和推进油缸的推进速度，并进一步拟合得出大螺旋输送机的转速和小螺旋输送机的转速；所述控制模块用于输出大螺旋输送机和小螺旋输送机的速度控制信号，并控制大螺旋输送机和小螺旋输送机的转速，实现对土仓内输出渣土量的控制。

进一步的，所述数据处理模块包括第一数据处理模块和第二数据处理模块，所述第一数据处理模块用于拟合得出所述大螺旋输送机的转速，所述第二数据处理模块用于拟合得出所述小螺旋输送机的转速。

进一步的，所述控制模块包括第一控制模块和第二控制模块，所述第一控制模块连接所述第一数据处理模块，用于控制所述大螺旋输送机的转速，所述第二控制模块连接所述第二数据处理模块，用于控制所述小螺旋输送机的转速。

进一步的，还包括检测模块和第一比较模块，所述检测模块用于检测实际土压值，所述第一比较模块用于将检测的实际土压值与预设土压值进行比较，所述第一比较模块连通所述控制模块。