[发明专利]盾构推拼同步中基于同块同压的压力控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种盾构推拼同步中基于同块同压的压力控制方法及系统，该方法包括如下步骤：在盾构推拼同步的过程中，获取推进系统的目标总推力、目标水平合力矩以及目标垂直合力矩；建立管片端三维坐标系；将获取的合力矩换算到管片端三维坐标系下，得到对应的分配水平合力矩及分配垂直合力矩；根据所述目标总推力、所述分配水平合力矩以及所述分配垂直合力矩计算得出每一管片块的顶推力；根据每一管片块处的油缸数量将对应的顶推力进行平均分配。本发明可计算出各个油缸的顶推力，且能够确保每一管片块处的油缸的顶推力均匀分配，确保盾构推拼同步过程中的管片受力安全。

技术领域

本发明涉及盾构施工工程领域，特指一种盾构推拼同步中基于同块同压的压力控制方法及系统。

背景技术

采用传统盾构法施工时，盾构司机较常见的操作方法是根据盾构机的运动趋势改变推进系统各个分区的比例减压阀开度，从而引导盾构机往目标方向运动。近几年，随着对盾构高效掘进需求的不断提升，盾构推拼同步技术应运而生。其中，以通过充分利用轴向插入封顶块产生的推进油缸行程富余量进行管片拼装作业为原理的盾构推拼同步技术对常规盾构机的改造最小，理论可缩短施工周期30％以上。该盾构推拼同步技术运用过程中，部分油缸回缩为待拼装管片提供操作空间，对应的顶力将缺失。若剩余工作油缸顶力不改变，盾构机的姿态将产生巨大偏差，极易产生工程事故，故须对缺失顶力进行再分配至工作油缸，确保盾构机总顶推力不变。再者，若在同一块管片范围内的油缸顶力不均匀、不一致，那差异性顶力将对已安装的管片产生较为不利的受力状态，管片抗压安全风险较高。因此，需要提出一种新的解决方案以确保盾构推拼同步过程中的管片受力安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构推拼同步中基于同块同压的压力控制方法及系统，解决现有的盾构机推进系统调节是依据盾构机司机经验进行的，很难确保同一管片块的顶力均匀致使管片抗压安全风险较高的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种盾构推拼同步中基于同块同压的压力控制方法，包括如下步骤：

在盾构推拼同步的过程中，获取推进系统的目标总推力、目标水平合力矩以及目标垂直合力矩；

以当前盾尾处管片的封顶块中心为Y＇轴、管片的圆心为原点O＇、盾构掘进方向为Z轴建立管片端三维坐标系；

将获取的目标水平合力矩及目标垂直合力矩换算到管片端三维坐标系下，得到对应的分配水平合力矩及分配垂直合力矩；

设定盾尾处管片的每一管片块处的顶推力位于对应管片块的中心线上，且各个管片块的顶推力分配遵循线性增加原则，进而根据所述目标总推力、所述分配水平合力矩以及所述分配垂直合力矩计算得出每一管片块的顶推力；

根据每一管片块处的油缸数量将对应的顶推力进行平均分配。

本发明的压力控制方法可根据输入的目标总推力、目标水平合力矩以及目标垂直合力矩精确的计算出各个油缸的顶推力，且能够确保每一管片块处的油缸的顶推力均匀分配，确保盾构推拼同步过程中的管片受力安全。

本发明盾构推拼同步中基于同块同压的压力控制方法的进一步改进在于，在拼装管片的过程中，将对应拼装管片的顶推力分配给其余的管片块以得到对应的增量力值，将每一管片块的增量力值根据油缸数量进行平均分配。

本发明盾构推拼同步中基于同块同压的压力控制方法的进一步改进在于，计算增量力值的步骤包括：

将推进系统旋转至拼装管片的中心朝下，并以拼装管片的中心位置为y轴、以推进系统的顶端为原点建立直角坐标系xoy；