[发明专利]一种用于盾构抗偏载自动分配的推进系统

说明书

本发明公开了属于隧道工程技术领域的一种用于盾构抗偏载自动分配的推进系统，系统上圆形隔板与盾体固接，刀盘切割岩石和土壤通过螺旋输送机输送出来，液压千斤顶的右端通过撑靴顶在管片上，并通过管片上反作用力推动整个盾构向前掘进，推进系统内所有液压缸均匀布置。本发明这种新型盾构抗偏载的推进系统，是根据分布在盾构机外部的压力传感器采集到的数据，有液压控制系统计算出推进系统的弧度角θ和方位角由此来控制环形、等距、连续布置在推进系统内的液压缸群的启或停。该控制方法可实时调整液压缸的分布，从而解决盾构掘进的偏载问题。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体是一种用于盾构抗偏载自动分配的推进系统。可适用各种复杂地质条件的新型可控推进系统。

背景技术

盾构是一种用于隧道开挖的大型工程机械，具有施工速度快、不受气候及地面交通影响及一次快速成型等优点。近年来国内一、二线城市地铁建设基本采用盾构进行隧道施工，盾构已广泛应用于我国各类城市及工程隧道建设中。

在盾构的各个子系统中盾构推进系统是盾构的关键子系统，其主要承担着整个盾构的推进任务，盾构施工时推进液压缸一端作用在盾体上以克服盾构掘进负载，另一端顶推在后方已安装好的管片上，通过管片的反作用力实现整个盾构向前掘进。现有盾构推进系统，由十几或几十根液压缸等间距均匀布置而成，为防止盾构掘进过程中底部液压缸产生较大偏载，目前所采用的四分区控制盾构推进系统，在液压缸数量分配上，多采用下分区的液压缸数量比上分区的数量多的原则，从而使得下区液压缸能够承受更大的压力，实现下区各液压缸受力均匀。

盾构在实际施工过程中，要获取施工岩土对象足够准确的力学数据信息通常较为困难，掘进时盾构与地层之间的作用具有随机性，而现有的四分区盾构推进系统，由于各区液压缸数量固定，因此不能较好的解决盾构面对实时地质条件、刀盘自重、纠偏及变向引起的偏载现象。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提出了一种用于盾构抗偏载自动分配的推进系统，其目的是为了解决盾构系统面对实时地质条件、刀盘自重及变向引起的偏载现象。

本发明包括刀盘(1)、盾体(2)、圆形隔板(3)、液压缸(5)、液压换向阀(4)和液压控制系统其特征在于，所述的刀盘(1)安装在盾体(2)的最前端，是掘进系统切割岩土的主要构件，刀盘(1)在掘进时切割的岩土通过螺旋输送机(8)输出；所述的盾体(2)后端和圆形隔板(3)固定链接，所述的液压缸(5)的左端衬垫在耐压硬质橡胶块与圆形隔板3固接，液压缸(5)的伸缩由液压换向阀(4)控制，所述的液压换向阀(4)由液压控制系统控制其阈值；所述的液压缸(5)的右端通过撑靴(6)顶在管片(7)上，并通过管片(7)上反作用力推动整个盾构向前掘进；推进系统上呈环形、等距、连续均匀布置着若干个液压缸(5)，组成液压缸群。

进一步，特征在于所述的液压换向阀的开启是根据盾构掘进时的地质条件力学参数，计算出弧度角θ和方位角由此确定，推进系统内一连续布置非工作液压缸的数量和位置，其中弧度角θ的大小确定非工作液压缸的数量，方位角确定非工作液压缸的位置，推进系统弧度角θ范围外的液压缸处于正常工作状态。

进一步，特征在于所述的液压缸(5)由液压换向阀(4)控制，通过计算得到在不同地质条件下的弧度角θ和方位角由此控制液压换向阀(4)的阈值，不同地质条件下的弧度角θ和方位角是不一样的，位于盾构设备上下地质软硬差距越大，弧度角θ的值就越大；反之，则弧度角θ的值就越小。

更进一步，特征在于所述的液压换向阀(4)在复杂地质条件下，根据盾构掘进地质差异，控制弧度角θ内液压缸(5)不工作，在常见上软下硬地层下，弧度角θ内液压缸(5)处于非工作状态，其余液压缸自动分成A、B、C、D、E五个区，由于地质上软下硬，所以从上至下各个分区液压缸数量依次增多；通过上述布局以达到推进系统推力分布均匀的目的，从而减少偏载。