专利名称：盾构前向探测雷达保护结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种探地雷达天线安装于地铁盾构机上的保护结构。
背景技术：
盾构施工前方情况复杂多变，常常存在不良地质因素和未知埋藏物，如市政管道、 人工构建物、水泡、气泡、碎石、沉船等。这些因素会造成工作面塌方、涌水，轻则影响隧道的 掘进速度，延误工期，增加施工成本；重则造成设备损坏和人员伤亡，后果不堪设想。所以， 需要对盾构工作面前方的地质状况进行超前探测和辨识，为施工提供较准确的资料，指导 盾构挖掘，规避风险。工程中获得盾构施工前方地质情况的主要方法是地质钻孔法，近年来，随着技术 的发展和应用，还出现了如隧道地震波超前预报(Tunnel Seismic Prediction)、水平声波 剖面法(HSP)、地电阻影像探测等方法。探地雷达是一种可进行无损检测的高科技产品，将其安装到盾构机刀盘上实现对 前方地质的探测是对创新的运用。但是，盾构机在地下工作环境恶劣，而雷达是一种精密度 非常高的电子元器件，防水等级低，只能承受较低的压力，为了保护雷达正常工作及不受外 界条件损害，需要对盾构刀盘进行改造，并设计制作雷达安装和保护结构。经对现有技术检索，现有技术中没有现成的设计结构供参考。
发明内容本实用新型的目的在于为实现开创性地将探地雷达应用于盾构掘进过程中的前 向探测，将雷达天线安装在盾构刀盘上，保证雷达在地下恶劣环境下正常工作，从而利用电 磁波在不同介质内传播的特性，探测前方地质情况，并通过信息传输通道将雷达信号传输 到后方的计算机进行分析处理。本实用新型是通过以下技术方案实现的，将现有的雷达天线放置于与雷达天线形 状大小相适应的保护盒中，雷达天线置于保护盒中并固定其内，在盾构前方刀盘上开挖形 状大小与保护盒相匹配的方形孔洞，保护盒置于孔洞内，其外侧再由一保护板覆盖保持刀 盘工作面完整。进一步的，开挖的矩形孔洞中心距离刀盘中心2. 21米，矩形孔洞沿刀盘半径方向 为0. 59米，沿圆周方向为0. 61米。进一步限定，所述保护盒采用螺栓联接固定在盾构刀盘上。所述保护板安装在刀盘工作面上，与刀盘平面基本持平，采用螺钉联接固定。雷达天线必须安装在盾构最前方才能实现前向探测，本实用新型对盾构刀盘进行 改造，在不影响刀盘强度、性能的前提下，保证了雷达正常工作及不受外界条件损害，保持 刀盘完整，雷达天线随刀盘旋转，对盾构工作面前方进行圆周探测。
图1为盾构刀盘上开槽位置示意图图2为雷达保护盒结构示意图(a工作面主视图，b俯视方向局部剖开)标记说明2_保护盒，3-盾构机刀盘，4-矩形孔洞，5-保护板，54-螺钉，55-螺栓
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型技术方案作进一步介绍。将盒状的雷达天线放置于与雷达天线形状大小相适应的图2所示的保护盒2中， 雷达天线固定在保护盒2内，在图1盾构前方刀盘3上开挖有形状大小与保护盒匹配的矩 形孔洞4，保护盒2置于孔洞4内，其外侧再由一保护板5覆盖保持刀盘完整。本实施例选用意大利IDS公司的RIS-K2型雷达配备200MHz天线，外形及大小与 刀盘上开挖矩形孔洞4相应，它体积小、重量轻，配备多通道雷达数据采集单元，主要由 DAD控制单元、雷达天线、笔记本电脑、网络电缆、电源电缆、蓄电池等部分组成。具体性能指 标如下。电性指标12V直流电源；电压范围为13. 5 13. 8V。环境指标工作温度-10 +40°C ；相对湿度< 90% ；防水、防尘、防暴标准达到了 IP65。雷达天线必须安装在盾构最前方才能实现前向探测，通过对各种类型盾构机的调 研，选择将天线安装在盾构刀盘3上。在施工过程中，盾构刀盘不仅要受到来自掌子面的土 压和水压，还要承受来自土仓的压力，盾构刀盘材料一般采用高强度低碳合金钢。雷达是 一种精密度非常高的电子元器件，防水等级低，只能承受较低的压力，为了保护雷达正常 工作及不受外界条件损害，需要对盾构刀盘进行机械改造。如图1所示，在不影响刀盘强 度、性能的前提下，在刀盘上挖出雷达天线大小的空间用于安装放置保护盒2，将天线固定 其中，表面覆以强度高、耐磨性好、电磁波穿透性能强的保护板5进行保护，并保持刀盘3完 整。雷达天线在盾构刀盘3上的安装位置如图1所示，开挖的矩形孔洞中心距离刀盘中心 2. 21米，矩形孔洞沿刀盘半径方向为0. 59米，沿圆周方向为0. 61米。在掘进过程中，雷达 天线随刀盘3旋转，对盾构工作面前方进行圆周探测。整个雷达保护盒2采用螺栓55联接固定在盾构刀盘3上，共使用16个螺栓55， 均布，保护盒四边每边布置四个。雷达保护板5安装在刀盘3工作面上，与刀盘平面基本持 平，采用螺钉54接固定。
权利要求一种盾构前向探测雷达保护结构，其特征在于，将雷达天线放置于与雷达天线形状大小相适应的保护盒中，雷达天线固定在保护盒内，在盾构前方刀盘上开挖有形状大小与保护盒匹配的矩形孔洞，并将保护盒整体置于矩形孔洞内，矩形孔洞外侧再由一保护板覆盖保持刀盘工作面完整。
2.如权利要求1所述的保护结构，其特征在于，开挖的矩形孔洞中心距离刀盘中心 2. 21米，矩形孔洞沿刀盘半径方向为0. 59米，沿圆周方向为0. 61米。
3.如权利要求1所述的保护结构，其特征在于，所述保护盒采用螺栓联接固定在盾构 刀盘上。
4.如权利要求1所述的保护结构，其特征在于，所述保护板采用螺钉联接固定在刀盘工作面。
专利摘要一种盾构前向探测雷达保护结构，其特征在于将雷达天线放置于与雷达天线形状大小相适应的保护盒中，雷达天线固定其内，在盾构前方刀盘上开挖有形状大小与保护盒匹配的矩形孔洞，整体雷达天线置于矩形孔洞内，孔洞外侧再由一保护板覆盖保持刀盘完整，从而完成将保护盒整体安装到盾构刀盘上。本实用新型对盾构刀盘进行改造，在不影响刀盘强度、性能的前提下，保证了雷达正常工作及不受外界条件损害。
文档编号G01S7/02GK201730623SQ20102029276
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者冯双昌, 史海舟, 周奇才, 杨天琳, 潘若辰, 熊肖磊 申请人:上海地铁盾构设备工程有限公司;同济大学