一种电阻式盾构/TBM盾尾间隙实时测量装置的制作方法

一种电阻式盾构/tbm盾尾间隙实时测量装置
技术领域
1.本实用新型涉及盾构机及tbm技术领域，具体涉及一种电阻式盾构/tbm盾尾间隙实时测量装置。


背景技术：

2.盾尾间隙是指盾构/tbm护盾尾部内壁与管片外壁之间的空隙。在盾构施工过程中，由于盾构/tbm掘进姿态不断变化，且各组推进油缸伸出长度无法时刻保持一致，存在行程差，导致盾尾间隙时刻处于变化中。当盾尾间隙超出设计允许的范围时，将会造成盾构/tbm的护盾与管片产生摩擦，导致管片破裂，还会加大盾构/tbm的推进阻力，降低掘进速度；会直接降低盾尾刷密封效果，甚至破坏盾尾密封系统，导致水泥浆外漏；严重时，甚至会造成管片错台、隧道渗漏、地面坍塌等。因此，在盾构/tbm施工时必须对盾尾间隙进行实时测量，在结合推进油缸行程差等数据后不断调整掘进姿态，以保证盾构/tbm施工的顺利进行。
3.目前，在我国盾构/tbm施工过程中，常用的盾尾间隙测量方法主要有人工测量和非接触式测量。人工测量方法每次的测量点位不能保持固定，盾尾间隙数据的连续性较差，而且测量人员的技术水平和测量方式都存在差异，测量精度相对较低，而相对复杂的施工环境还会给测量人员造成较大的安全隐患。对于非接触式测量方法，又有激光视觉、超声波等多种技术，但其均对周围环境具有较高要求，盾构/tbm施工环境相对复杂，油污、泥浆、粉尘、潮湿等因素均会导致非接触式测量方法故障频发，测量数据连续性差，且维护成本高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种测量精度高、测量精度低、对环境适应能力强的电阻式盾构/tbm盾尾间隙实时测量装置。
5.为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种电阻式盾构/tbm盾尾间隙实时测量装置，包括锰钢弹片和设置在所述锰钢弹片上的电阻应变片，所述锰钢弹片包括与护盾尾部的内壁固定连接的底板和一端与所述底板固定连接的倾斜式弹性板；所述弹性板的另一端自由设置，且与管片的外壁滑动接触式连接；所述电阻应变片设置在所述弹性板的自由端；所述电阻应变片通过rs485通讯模块与上位机连接。
7.针对上述技术方案，锰钢弹片具有强弹性，可使锰钢弹片的自由端始终与管片的外壁保持接触，当盾尾间隙变小锰钢弹片被挤压时，弹性片的自由端可弯曲变形，当盾尾间隙变大外力释放后，锰钢弹片可自行恢复原位；电阻应变片随着弹性片的自由端一起产生形变，并将形变数据通过rs485通讯模块输出至上位机，由上位机分析得出盾尾间隙的变化值；弹性板倾斜式设置有利于形变数据测量更精准。
8.优选的，所述弹性板的自由端在自身弹性的作用下紧贴管片外壁，且沿盾构/tbm掘进的反方向倾斜设置。
9.本实用新型的有益效果是：
10.本实用新型当盾尾间隙发生变化时，管片会挤压或释放锰钢弹片的自由端，锰钢弹片在自身弹性的作用下发生弯曲或恢复原位，并带动电阻应变片同步产生形变，电阻应变片检测出锰钢弹片的应变值，根据应变值由上位机得出盾尾间隙的实时数据。
11.本实用新型采用电阻式的测量方式测量盾尾间隙值，避免了人工测量方式的效率低、误差大、数值不连续、点位不固定的问题，也避免了非接触式测量方式的环境适应性差问题。
12.本实用新型结构简单，对恶劣环境的适应能力强，能够应用于油污、潮湿、粉尘、泥浆等复杂的施工环境，连续测量精度高，实现了对盾尾间隙的实时精准监控。
附图说明
13.图1为本实用新型的结构示意图。
14.图中：1管片，2护盾尾部，3底板，4电阻应变片，5 rs485通讯模块，6上位机，7弹性板。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
16.实施例1
17.如图1所示，一种电阻式盾构/tbm盾尾间隙实时测量装置，包括锰钢弹片和设置在锰钢弹片上的电阻应变片4，锰钢弹片包括与护盾尾部2的内壁固定连接的底板3和一端与底板3固定连接的倾斜式弹性板7；弹性板7的另一端沿盾构/tbm掘进的反方向倾斜自由设置，且与管片1的外壁滑动接触式连接；电阻应变4片设置在弹性板7的自由端；电阻应变片4通过rs485通讯模块5与上位机6连接。
18.锰钢弹片自身具有很强的弹性，当盾尾间隙变小锰钢弹片会被挤压，弹性板7的自由端弯曲变形，当盾尾间隙变大时，盾尾内壁和管片外壁之间的外力释放，锰钢弹片自行恢复原位，保证弹性片7的自由端始终与管片1的外壁保持接触。电阻应变片4随弹性片的自由端同步发生形变，实时检测出弹性片的应变值。电阻应变片4检测出的应变值信号经rs485通讯模块5传至上位机6，经换算得出对应的盾尾间隙值后显示在上位机6上。
19.该测量装置的测量方法，包括以下步骤：
20.（1）在盾构/tbm盾尾间隙处沿圆周均布设置若干个该测量装置，这些测量装置位于护盾尾部2内壁的同一横截面上；
21.（2）将底板3固定在护盾尾部2的内壁上，弹性板7的自由端在自身弹性的作用下紧贴管片1外壁，且沿盾构/tbm掘进的反方向倾斜设置；
22.（3）将电阻应变片4固定在弹性板7的自由端，使电阻应变片4随着锰钢弹片的弹性板7同步产生形变，电阻应变片4将弹性板7的应变值进行实时监测；
23.（4）电阻应变片4将检测到的数据通过rs485通讯模块5传输至上位机6，上位机对收到的数据进行处理得出对应的盾尾间隙值。
24.初始安装时，将锰钢弹片和电阻应变片4安装好，并记录电阻应变片4检测出的初始应变值，并在上位机6中进行初始值设置；电阻应变片4可随锰钢弹片自由端同步产生形变；当盾尾间隙发生变化时，管片1会挤压或释放弹性板7的自由端，弹性板7在自身弹性的
作用下发生弯曲或恢复原位，并带动电阻应变片4同步产生形变，电阻应变片4检测出弹性板7的应变值，上位机6根据rs485通讯模块5发送的实时信号，经数据处理得到当前的盾尾间隙值。
25.在护盾尾部2内壁上均匀安装若干个盾构/tbm盾尾间隙实时测量装置，所有测量装置沿圆周方向均匀分布，通过若干个测量装置分别测量护盾尾部2不同位置的盾尾间隙值，通过对不同位置的盾尾间隙数据进行分析，可以得出管片安装的准确性，并为管片选型和姿态调整提供参考依据。
26.需要说明的是，本说明书附图所绘的装置结构、比例、大小等，均仅用以配合说明所揭示的内容，以供相关人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件；任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内，在无实质变更技术内容的条件下，当视为本实用新型可实施的范畴。
27.在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。
28.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。