适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置

本技术涉及盾构施工，特别地，涉及一种适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置。

背景技术：

1、在进行城市地下轨道挖掘时，采用盾构施工一方面既能不影响地面交通，另一方面又能保证施工质量，但是，盾构施工同样也存在不足之处，比如容易使得盾构管片破裂、施工工序复杂、要进行多次纠偏等。尤其是盾构在穿越上软下硬地层时，上软下硬地层的典型特点就是地层上半部分的土质较软，切口时阻力较小，而下半部土层较硬，切口时会遇到较大阻力，从而导致掘进时存在一个使机体向下的弯矩，往往会出现难以提高坡度、隧道轴线难以控制等现象，需要频繁对盾构姿态进行检测并根据检测结果对盾构姿态进行纠偏，以保证隧道轴线满足设计要求。目前，常采用一些自动纠偏系统来进行盾构姿态自动纠偏，例如专利cn206888987u公开了一种盾构机盾构中线偏离自动调整系统，其利用全站仪、棱镜、倾斜仪等仪器共同测量盾构机掘进时的盾构机轴线，当检测到盾构机轴线偏离隧道设计轴线时，则自动控制纠偏装置对盾构姿态进行调整。但是，现有的盾构姿态纠偏系统在测量到盾构机轴线偏离设计轴线时，无法及时发出报警提醒以提示施工人员，而且需要采用较多的精密测量仪器，成本较高。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，以解决现有的盾构姿态纠偏系统存在的无法及时发出报警提醒、成本高的技术问题。

2、根据本实用新型的一个方面，提供一种适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，包括：

3、激光发射器，设置在已施工完成的上方管片处，用于持续发射激光；

4、激光接收器，设置在盾尾处，用于接收所述激光发射器发出的激光；

5、电磁推动装置，设置在盾尾处，并与所述激光接收器、外部电源电性连接形成第一串联回路；

6、报警装置，设置在盾尾处，用于发出报警提醒；

7、常开式自复位开关，设置在所述电磁推动装置的推动头的正下方，并与所述报警装置、外部电源电性连接形成第二串联回路；

8、在盾构施工过程中，当盾构姿态符合设计要求时，所述激光接收器接收到所述激光发射器发出的激光，第一串联回路导通，所述电磁推动装置通电后产生强磁场吸附住磁性的推动头，第二串联回路断开，所述报警装置不工作；当盾构姿态不符合设计要求时，所述激光接收器无法接收到所述激光发射器发出的激光，第一串联回路断开，所述电磁推动装置不通电，所述电磁推动装置的推动头在重力作用下向下移动并推动所述常开式自复位开关闭合，第二串联回路导通，所述报警装置工作并发出报警提醒。

9、进一步地，已施工完成的上方管片上沿盾构施工方向铺设有临时导轨，所述激光发射器安装在临时导轨内并可沿临时导轨移动。

10、进一步地，所述激光发射器采用360球机结构。

11、进一步地，所述激光发射器包括滑动楔块、一级基座、二级基座、球形头部和激光发射枪，所述滑动楔块固定设置在所述一级基座的上表面并与所述临时导轨滑动连接，所述二级基座安装在所述一级基座的下方并可进行水平方向转动，所述球形头部安装在所述二级基座的下方并可进行竖直方向转动，所述激光发射枪固定安装在所述球形头部上。

12、进一步地，所述激光接收器的前端面上设置有环形刻度盘，用于检测盾构姿态偏移方位和偏移幅度。

13、进一步地，所述激光接收器固定安装在支架上，所述支架固定安装在盾尾。

14、进一步地，所述报警装置包括蜂鸣器和/或指示灯。

15、进一步地，所述激光发射器固定安装在轨道小车上，轨道小车安装在临时导轨上并可沿临时导轨移动。

16、本实用新型具有以下效果：

17、本实用新型的适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，通过在已施工完成的上方管片处设置激光发射器，在盾尾处设置激光接收器，并将电磁推动装置、激光接收器、外部电源连接形成第一串联回路，同时在电磁推动装置的推动头正下方设置常开式自复位开关，并将常开式自复位开关、报警装置、外部电源电性连接形成第二串联回路，通过电磁推动装置和常开式自复位开关实现盾构姿态检测和报警提醒之间的联动控制，当盾构姿态符合设计要求时，第一串联回路导通、第二串联回路不导通，报警装置不发出报警提醒，而当盾构姿态不符合设计要求时，第一串联回路不导通、第二串联回路导通，报警装置发出报警提醒，从而可以提醒施工人员及时进行盾构姿态纠偏。并且，采用的测量仪器本身精度要求不高，降低了成本。

18、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，其特征在于，已施工完成的上方管片上沿盾构施工方向铺设有临时导轨，所述激光发射器(10)安装在临时导轨内并可沿临时导轨移动。

3.如权利要求2所述的适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，其特征在于，所述激光发射器(10)采用360球机结构。

4.如权利要求3所述的适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，其特征在于，所述激光发射器(10)包括滑动楔块(101)、一级基座(102)、二级基座(103)、球形头部(104)和激光发射枪(105)，所述滑动楔块(101)固定设置在所述一级基座(102)的上表面并与所述临时导轨滑动连接，所述二级基座(103)安装在所述一级基座(102)的下方并可进行水平方向转动，所述球形头部(104)安装在所述二级基座(103)的下方并可进行竖直方向转动，所述激光发射枪(105)固定安装在所述球形头部(104)上。

5.如权利要求1所述的适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，其特征在于，所述激光接收器(20)的前端面上设置有环形刻度盘，用于检测盾构姿态偏移方位和偏移幅度。

6.如权利要求1所述的适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，其特征在于，所述激光接收器(20)固定安装在支架(60)上，所述支架(60)固定安装在盾尾。

7.如权利要求1所述的适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，其特征在于，所述报警装置(40)包括蜂鸣器和/或指示灯。

8.如权利要求2所述的适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，其特征在于，所述激光发射器(10)固定安装在轨道小车上，轨道小车安装在临时导轨上并可沿临时导轨移动。

技术总结
本技术公开了一种适用于上软下硬地层的盾构姿态测量装置，其通过在已施工完成的上方管片处设置激光发射器，在盾尾处设置激光接收器，并将电磁推动装置、激光接收器、外部电源连接形成第一串联回路，同时在电磁推动装置的推动头正下方设置常开式自复位开关，并将常开式自复位开关、报警装置、外部电源电性连接形成第二串联回路，通过电磁推动装置和常开式自复位开关实现盾构姿态检测和报警提醒之间的联动控制，当盾构姿态符合设计要求时，第一串联回路导通、第二串联回路不导通，报警装置不发出报警提醒，而当盾构姿态不符合设计要求时，第一串联回路不导通、第二串联回路导通，报警装置发出报警提醒，可以提醒施工人员进行盾构姿态纠偏。

技术研发人员：徐超兵,罗旭,傅鹤林,易海东,郑柱,梁尔斌,杨令航,李欢,邓皇适,黄建军,王志康,胡凯巽,姜智博,赵一博
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：20230209
技术公布日：2024/1/14