[发明专利]盾构施工质量机载式双自由度检测方法及检测平台

说明书

本发明涉及一种盾构施工质量机载式双自由度检测方法及检测平台，开发一种安装于盾构机车架上的双自由度环向检测平台，平台在电机和液压驱动下可沿轨道对隧道壁进行环向检测。并可沿径向方向缩放及定距控制，以满足不同直径隧道和不同方位角检测的需求。通过在该平台搭载激光扫描、视觉检测及雷达设备，可实现对管片拼装及壁后注浆等施工质量的实时检测，检测结果可进行实时施工反馈。

技术领域

本发明属于土木建筑领域，具体涉及一种盾构施工质量机载式双自由度检测方法及检测平台。

背景技术

近年来，随着我国高铁、地铁等基础设施建设的快速发展，盾构机的使用与日俱增，我国每年新增盾构机超过300余台。盾构施工受周边土体介质及施工工艺控制的影响，施工质量参差不齐，常出现管片拼装质量差、管片盾构脱出盾尾上浮严重及壁后注浆检测不足导致盾构姿态不稳及地表沉降等安全事故。然而目前在盾构施工质量检测领域尚缺失高效及高精测试手段和装备。因此本发明拟提出一种盾构施工质量机载式双自由度检测方法及平台，通过在盾构车架不同部位安装环向导轨，并在导轨上搭载可沿径向运动的搭载平台，将激光扫描、视觉检测及雷达设备等检测装备与平台融合设计，以实现对管片变形、错台开裂等拼装质量及壁后注浆厚度等施工质量的实时检测，并反馈施工。

发明内容

本发明的目的在于提出一种盾构施工质量机载式双自由度检测方法及检测平台。

本发明提出的盾构施工质量机载式双自由度检测方法，具体步骤如下：

（1）根据检测需求及盾构操作净空，确定检测平台搭载检测设备的类型、检测平台环向导轨的直径、环向导轨圆弧角度及径向驱动装置行程；

（2）检测开始前，根据检测需要，在纵向驱动装置及径向驱动装置的作用下，搭载平台移动到初始检测位置，设置环向检测角度及搭载平台距离管片间距；

（3）检测启动后，检测平台的环向驱动装置在环向伺服控制单元作用下沿圆周运动，在此过程中为躲避障碍区或保持与管片间距一致，检测平台通过安装在其表面的测距传感器的动态反馈，通过径向驱动装置驱动动态调整检测平台径向高度，以实现环向和径向双自由度检测的需求。

本发明提出的盾构施工质量机载式双自由度检测方法采用的检测平台，所述检测平台安装于盾构车架上，具有环向和径向双自由度运动模式。所述检测平台包括：径向驱动装置1、环向驱动装置2、搭载平台3、环向导轨4、安装箱5、环向伺服控制单元6和盾构车架安装接口7，所述环向导轨4上设有安装箱5，所述安装箱5能在环向导轨4上来回移动，所述安装箱5上设有搭载平台3，搭载平台3上设有径向驱动装置1和环向驱动装置2，所述安装箱5上装有径向伺服控制器，所述径向伺服控制器连接径向驱动装置1，使径向驱动装置1沿径向在环向导轨4上做往返运动；所述环向导轨4上设有环向伺服单元6，所述环向伺服单元6连接环向驱动装置2，用于控制环向驱动装置，所述环向导轨4上均匀分布有盾构车架安装接口7，所述盾构车架安装接口用于将检测平台固定在盾构支架上；所述搭载平台3上设有测距传感器，根据盾构直径及检测半径需求，在径向伺服控制器的控制下，通过径向驱动装置1沿径向进行往返运动，并通过其上安装的激光和超声等测距传感器实现自动定位控制；同时在环向伺服单元的控制下通过环向驱动装置2沿环向做圆周运动。

本发明中，检测平台通过检测设备安装孔11搭载激光扫描设备、视觉检测及雷达等设备，实现对管片变形、错台开裂等拼装质量及壁后注浆厚度等施工质量实时检测。

本发明中，所述径向驱动装置1由纵向驱动器10和测距传感器9组成，测距传感器9用于动态反馈平台径向高度，驱动器10沿径向上径向距离调整，以满足不同直径隧道和不同方位角多维度检测需求。