[发明专利]盾构机掘进姿态矢量自适应调整方法及系统

说明书

本发明涉及一种盾构机掘进姿态矢量自适应调整方法及系统，该方法包括如下步骤：对盾构机上的千斤顶进行分区以形成多个分区千斤顶；在盾构机掘进施工的过程中，实时的对盾构机进行姿态分析以得到姿态调整信息；以及依据所述姿态调整信息分析得出各分区千斤顶的推进速度关系，并结合基准推进速度计算出各分区千斤顶的执行速度，通过所述执行速度控制对应的千斤顶的推进速度。本发明通过控制千斤顶的推进速度来实现盾构机的姿态纠偏，达到对盾构机主动的、可预期的姿态控制，且千斤顶推进速度的控制相较于油压控制可更加精确，盾构姿态调整的效果更佳。

技术领域

本发明涉及盾构施工工程领域，特指一种盾构机掘进姿态矢量自适应调整方法及系统。

背景技术

隧道施工纠偏的目标是使隧道施工轴线尽可能接近隧道设计轴线(DTA)。实际隧道施工轴线一般在质量控制范围内呈“蛇”形接近DTA。现有技术是人工操作盾构纠偏，人工纠偏控制分区油压策略的原则是“勤纠缓纠”，实际上是一种以实际分区油压反复试凑的方法。人工纠偏中操作者的经验水平决定了“蛇”形振幅和频率。

控制分区油压的纠偏方式，是控制盾构机推进油缸的后腔压力，通过分区压力的调整，使得盾构机每个分区油缸的速度得以调整，进而达到推进姿态的调整。上述方式中的油缸压力是被动的，该油缸压力会受到盾构机前方土体的反作用力，而随着盾构机的掘进，其前方土体的工况是随时变化的，也即前方土体的反作用力的大小非定值，且是不可预期的，所以通过油缸压力与前方土体的反作用力的差值来调整油缸速度也变得不可预期，进而调整盾构机的姿态的效果也必然不可预期。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构机掘进姿态矢量自适应调整方法及系统，解决现有的油压纠偏方式因其是被动的而使得盾构机的姿态调整效果不可预期的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种盾构机掘进姿态矢量自适应调整方法，包括如下步骤：

对盾构机上的千斤顶进行分区以形成多个分区千斤顶；

在盾构机掘进施工的过程中，实时的对盾构机进行姿态分析以得到姿态调整信息；以及

依据所述姿态调整信息分析得出各分区千斤顶的推进速度关系，并结合基准推进速度计算出各分区千斤顶的执行速度，通过所述执行速度控制对应的千斤顶的推进速度。

本发明的自适应调整方法通过控制千斤顶的推进速度来实现盾构机的姿态纠偏，达到对盾构机主动的、可预期的姿态控制，且千斤顶推进速度的控制相较于油压控制可更加精确，盾构姿态调整的效果更佳。盾构机掘进姿态的主要参数是各分区千斤顶的行程差，而行程差的形成是推进各分区千斤顶速度差累计而来的，故而直接调整各分区千斤顶的速度可主动控制盾构机的掘进姿态，实现了根据盾构机的实时姿态进行自适应的调整。

本发明盾构机掘进姿态矢量自适应调整方法的进一步改进在于，实时的对盾构机进行姿态分析以得到姿态调整信息的步骤，包括：

获取盾构机的实时姿态；

依据施工设计轴线，计算出所述盾构机的实时姿态距所述施工设计轴线上对应位置的偏差距离和偏差方位，作为姿态调整信息。

本发明盾构机掘进姿态矢量自适应调整方法的进一步改进在于，在于，计算偏差方位的步骤，包括：

将以所述施工设计轴线上对应位置点为圆心且位于竖直面内的圆形区域依据千斤顶的分区方式进行划分，形成与各分区千斤顶一一对应的子区域；

根据所述盾构机的实时姿态分析得出所述盾构机的实时姿态上需调整的位置点所在的子区域，将分析得出的子区域作为偏差方位。

本发明盾构机掘进姿态矢量自适应调整方法的进一步改进在于，在于，所述推进速度关系包括与所述偏差方位对应的分区千斤顶的推进速度大于其余分区千斤顶的推进速度。