一种用于盾构施工出土量的测量装置及方法与流程

本发明涉及地铁隧道施工技术领域，尤其是一种用于盾构施工出土量的测量装置及方法。

背景技术：

盾构法是在地表以下土层或岩层中暗挖隧道的一种施工方法。自1818年法国工程师布鲁偌尔发明盾构法以来，经过一百多年的应用与发展，盾构法能适用于任何水文地质条件下的施工，无论是松软的、坚硬的、有地下水的、无地下水的暗挖隧道工程均可适用盾构法。

盾构出土量直接反映出盾构掘进后地层的损失情况，也密切影响着盾构的掘进速度、总推力、刀盘扭矩等机械参数的控制。及时准确地掌握盾构的出土量，是盾构施工管理的重要任务，也是确保开挖面稳定和控制地表沉降的重要手段。

目前，在国内外地铁施工中，对于出土量的监控管理基本都为施工人员的估计测量，一般通过经验按“数土斗”的方法。显然，该方式人为因素过多，不但精度难以控制，计算方式粗糙，误差较大，而且还严重滞后施工。随着电子技术的发展，提出了激光皮带秤断面扫描出土量测量，但是该方案受外界环境干扰因素多，维护因素差，另外还有核子秤出土量测量方法，也由于安全问题而受到管制，无法推广。

技术实现要素：

本发明目的就是为了解决现有盾构出土量测量实时性和准确度低、安全性差的问题，提供了一种用于盾构施工出土量的测量装置，可以及时有效地供工作人员掌握盾构机的出土量和掘进情况，数据准确性高、误差小，提高了盾构施工效率，安全性高，可普遍适用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于盾构施工出土量的测量装置，包括一台皮带机机架，其上设有一条用于运输的出土皮带，皮带机机架上还固定一组横梁，横梁上连接一组竖直的底座，底座上连有一组称重传感器，称重传感器正好设于出土皮带的下方，以用于测量出土皮带上运输的出土重量；

每两个底座设为一对且其连接在同一根横梁上，每对底座的上端连接在每个称重传感器的两侧，称重传感器与底座的相连处均设有一个防震垫片，以用于减小施工震动对测量数据的影响；

称重传感器通过线缆与外部的电脑相连。

进一步地，所述出土皮带为内凹型，由左至右依次设有下滑段、平直段和上升段，以用于盛放渣土、保证渣土在运输中不会从皮带上掉落。

进一步地，所述底座包括相连的竖直段和折弯段，竖直段的下端连接在横梁上，折弯段分别与出土皮带两侧的下滑段和上升段相互垂直，以用于更好地安装称重传感器。

进一步地，所述出土皮带的下滑段与水平方向的夹角α、上升段与水平方向的夹角β、以及底座的折弯段与竖直方向的夹角θ设为30°~45°。

进一步地，相邻两根横梁之间的距离设为0.5~1m。

进一步地，所述称重传感器在出土皮带的下方呈矩阵排列。

为了进一步完成本发明的目的，还提供了一种用于盾构施工出土量的测量方法，具体步骤如下，包括：

（1）渣土输送：施工渣土被放置在出土皮带上，出土皮带将渣土从土仓向渣土车输送；

（2）渣土称重：当渣土经过称重传感器所在出土皮带区域时，各个称重传感器通过线缆向电脑发送称重数据信号；

（3）数据分析：电脑结合提前输入的土质参数，对采集的称重信号进行分析处理，得到瞬时流量及累计量，并同步显示。

与现有技术相比，本发明的优点具体在于：

（1）本发明的测量方法具有连续和自动的优点，通过特殊的软件处理得到高精、实时的出土量数据，保证了系统稳定运行；

（2）误差精度小、数据准确度高，可以及时有效地供工作人员掌握盾构机的出土量和掘进情况；

（3）在设备安装中加入了特殊防震垫片，减小了外界环境的干扰，保证了数据的精度和可靠性；

（4）不产生辐射和有害物质，安全环保；

（5）可视化程度高，可在电脑上以表格、折线图、柱状图等多种形式呈现数据。

附图说明

图1为本发明的一种用于盾构施工出土量的测量装置结构示意图。

具体实施方式

实施例1

为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种用于盾构施工出土量的测量装置及方法进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种用于盾构施工出土量的测量装置，包括一台皮带机机架1，其上设有一条用于运输的出土皮带2，其特征在于：

所述出土皮带2为内凹型，由左至右依次设有下滑段2a、平直段2b和上升段2c，以用于盛放渣土、保证渣土在运输中不会从皮带上掉落；

皮带机机架1上固定一组横梁3，横梁3上连接一组竖直的底座4，底座4包括相连的竖直段4a和折弯段4b，竖直段4a的下端连接在横梁3上，折弯段4b分别与出土皮带2两侧的下滑段2a和上升段2c相互垂直；

出土皮带2的下滑段2a与水平方向的夹角α、上升段2c与水平方向的夹角β、以及底座4的折弯段4b与竖直方向的夹角θ设为30°；

底座4上通过螺栓8连接一组称重传感器5，称重传感器5正好设于出土皮带2的下方，且其在出土皮带2的下方呈矩阵排列，以用于测量出土皮带上运输的出土重量；

每两个底座4设为一对且其连接在同一根横梁3上，相邻两根横梁3之间的距离设为0.5~1m，每对底座4的上端连接在每个称重传感器5的两侧，称重传感器5与底座4的相连处均设有一个防震垫片6，以用于减小施工震动对测量数据的影响；

称重传感器5通过线缆7与外部的电脑相连。

使用上述装置进行盾构施工出土量的测量方法，具体步骤如下，其特征在于，包括：

（1）渣土输送：施工渣土被放置在出土皮带2上，出土皮带2将渣土从土仓向渣土车输送；

（2）渣土称重：当渣土经过称重传感器5所在出土皮带区域时，各个称重传感器5通过线缆7向电脑发送称重数据信号；

（3）数据分析：电脑结合提前输入的土质参数，对采集的称重信号进行分析处理，得到瞬时流量及累计量，并同步显示。

采用本发明的测量装置及方法后，出土量的测量准确度更高，其误差精度控制在3%以内，即每环出土量的称重误差在3%以内。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

技术特征：

1.一种用于盾构施工出土量的测量装置，包括一台皮带机机架（1），其上设有出土皮带（2），其特征在于：

皮带机机架（1）上固定一组横梁（3），横梁（3）上连接一组底座（4），底座（4）上连有一组称重传感器（5），称重传感器（5）正好设于出土皮带（2）的下方；

每两个底座（4）设为一对且其连接在同一根横梁（3）上，每对底座（4）的上端连接在每个称重传感器（5）的两侧，称重传感器（5）与底座（4）的相连处均设有一个防震垫片（6）；

称重传感器（5）通过线缆（7）与外部的电脑相连。

2.根据权利要求1所述的用于盾构施工出土量的测量装置，其特征在于：

所述出土皮带（2）为内凹型，由左至右依次设有下滑段（2a）、平直段（2b）和上升段（2c）。

3.根据权利要求2所述的用于盾构施工出土量的测量装置，其特征在于：

所述底座（4）包括相连的竖直段（4a）和折弯段（4b），竖直段（4a）的下端连接在横梁（3）上，折弯段（4b）分别与出土皮带（2）两侧的下滑段（2a）和上升段（2b）相互垂直。

4.根据权利要求2或3所述的用于盾构施工出土量的测量装置，其特征在于：

所述出土皮带（2）的下滑段（2a）与水平方向的夹角α、上升段（2b）与水平方向的夹角β、以及底座（4）的折弯段（4b）与竖直方向的夹角θ设为30°~45°。

5.根据权利要求1~3任一项所述的用于盾构施工出土量的测量装置，其特征在于：

相邻两根横梁（3）之间的距离设为0.5~1m。

6.根据权利要求1~3任一项所述的用于盾构施工出土量的测量装置，其特征在于：

所述称重传感器（5）在出土皮带（2）的下方呈矩阵排列。

7.一种使用如权利要求1~3任一项所述的测量装置进行盾构施工出土量的测量方法，具体步骤如下，其特征在于，包括：

1）渣土输送：施工渣土被放置在出土皮带上，出土皮带将渣土从土仓向渣土车输送；

2）渣土称重：当渣土经过称重传感器所在出土皮带区域时，各个称重传感器通过线缆向电脑发送称重数据信号；

3）数据分析：电脑结合提前输入的土质参数，对采集的称重信号进行分析处理，得到瞬时流量及累计量，并同步显示。

技术总结
本发明涉及一种用于盾构施工出土量的测量装置，包括一台皮带机机架（1），其上设有出土皮带（2）和一组横梁（3），横梁（3）上连接一组底座（4），底座（4）上连有一组称重传感器（5），称重传感器（5）正好设于出土皮带（2）的下方；称重传感器（5）与底座（4）的相连处均设有一个防震垫片（6）；称重传感器（5）通过线缆（7）与外部的电脑相连。本发明的优点是可以及时有效地供工作人员掌握盾构机的出土量和掘进情况，数据准确性高、误差小，提高了盾构施工效率，安全性高，可普遍适用。

技术研发人员：江涛;郑春燕;毛陈云;张晓莉
受保护的技术使用者：南京城市地下空间工程研究院有限公司
技术研发日：2020.07.30
技术公布日：2020.11.20