[发明专利]一种盾构隧道工程渣土实时称重系统及使用方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道工程渣土实时称重系统及使用方法，其中实时称重系统包括设置在渣土车渣斗下方的称重装置、数据采集装置、无线传输装置和电源装置，以及设置在盾构机操作室的数据处理显示装置，称重装置对渣土进行称重，数据采集装置获取称重装置的称重信号，并通过无线传输装置将数据传输给数据处理显示装置，数据处理显示装置对数据进行处理并实时显示，电源装置用于给称重装置、数据采集装置和无线传输装置供电；其使用方法为，将渣土装入渣斗；触发称重装置自动进行称重；数据采集装置获取称重装置的称重信号，并传输给数据处理显示装置；数据处理显示装置接收称重信号后，将接收到的称重信号转换成数字，并显示在显示装置上。

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，特别涉及一种盾构隧道工程渣土实时称重系统及使用方法。

背景技术

随着我国基础设施建设的大规模展开，盾构法施工逐渐成为隧道工程的主要工法，尤其是在城市核心区域的地铁隧道、公路隧道、电力隧道等的建设。土压平衡盾构作为盾构法施工的主要设备，凭借良好的地层适应性及高性价比，在城市盾构隧道施工中得到广泛应用。出土量控制是土压平衡盾构施工管理中的重要内容，盾构机刀盘切削前面土体，经螺旋输送机将渣土经由皮带运输机送至渣土车土箱中，每环掘进完毕，渣土车将土箱运至工作井，利用井口上方龙门吊将土箱吊出，渣土倾泻至指定地点。螺旋输送机是土压盾构的出土设备，在土压盾构施工中，需要通过调节螺旋输送机的转速来控制出土量，使出土量与盾构开挖量保持平衡，从而使盾构开挖面处于稳定状态。在实际工程中，由于开挖土层不是单一土层、开挖深度不断发生变化，因此需要根据实际情况合理调整螺旋输送机的出土量。出土量过大，会导致开挖面地层损失过大而坍塌或引起地表过量沉降；出土量过小，会使土舱内压力迅速增大，进而使开挖面产生过大使开挖面失稳或引起地表隆起破坏。由于出土量控制不当而发生土体欠挖和超挖得的事故屡有发生。

现有的土压平衡盾构出土量的测量方法，按照测量地点的不同，可分为后部测量和前部测量。后部测量主要依靠盾构始发工作井口龙门吊吊机自带称重传感器进行测量，或是清点装满渣土的土箱数量来计算出土量体积，方法可靠但严重滞后，无法满足实时监控需求。前部测量基本能够满足实时监控的需求，主要有皮带秤，激光扫描等方法，但安装在皮带运输机的皮带秤对粘土的称量效果很差，精度无法满足工程需求；激光扫描方法成本高，激光束容易被粉尘污染，光学镜头需要定期维护，同时难以获取与皮带运输机接触面的形状，在恶劣环境下耐久性不高。因此，亟待开发一种能够实时反馈盾构出土情况，同时测量精度能够满足工程需求，适应不同开挖地层的土压平衡盾构出土量称重系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的在盾构隧道渣土测量中后部测量法可靠但严重滞后，无法满足实时监控需求，以及前部测量法称量效果很差，精度无法满足工程需求，在恶劣环境下耐久性不高的不足，提供一种盾构隧道工程渣土实时称重系统及使用方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种盾构隧道工程渣土实时称重系统，包括设置在渣土车渣斗下方的称重装置、数据采集装置、无线传输装置和电源装置，以及设置在盾构机操作室的数据处理显示装置，所述称重装置对渣土进行称重，所述数据采集装置获取所述称重装置的称重信号，并通过无线传输装置将数据传输给数据处理显示装置，数据处理显示装置对数据进行处理并实时显示，所述电源装置用于给称重装置、数据采集装置和无线传输装置供电。

利用本发明所述的渣土实时称重系统，渣土装进渣斗后，称重信号通过无线信号实时发送至盾构机操作室，盾构机操作室能及时获取并显示称重数据，从而能根据实际情况对出土量及时进行调整，指导盾构机工作。消除了原有称重方案的复杂性和延时性，缩短了渣土称重时间，解决了称重数据的滞后，简化了称量渣土的繁琐工序，减少渣土称重对其他配套工序的影响。同时，该渣土实时称重系统，能够适应土箱静载和动载的称量需求，出土量重量的测量误差在5％之内，测量精度高；系统具备较高的防水防尘等级，能够在复杂隧道施工环境中实现数据的稳定测量与传输，该渣土实时称重系统可广泛适用于多种有渣土运输需求的工况中，不仅仅限于地下工程使用。