[发明专利]泥水平衡式顶管系统及施工方法、纠偏控制系统

说明书

本发明公开了泥水平衡式顶管系统及施工方法、纠偏控制系统，纠偏控制系统包括激光发射器、光靶、纠偏油缸、位移传感器、倾角传感器、摄像机和控制器；4个纠偏油缸周向均匀布置在掘进机的后端，位移传感器和倾角传感器安装在纠偏油缸上，激光发射器用于发射激光束；光靶用于接收发射激光束；摄像机用于拍摄光靶并将拍摄的视频信号传递给控制器，控制器判断当前的激光靶心与初始的激光靶心相比是否存在偏移，如果判断结果为偏移量大于偏移允许范围值，则由控制器发出指令开启对应纠偏油缸的电磁阀，通过控制纠偏油缸伸出实现纠偏直到激光靶心的偏移回到初始位置。本发明能够解决采用人工纠偏导致响应不及时且纠偏精度低的问题。

技术领域

本发明涉及顶管施工技术领域，具体涉及泥水平衡式顶管系统及施工方法、纠偏控制系统。

背景技术

采用泥水平衡式顶管施工的操作过程如下：微型掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，采用复杂的土压平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。

泥水平衡式顶管在施工过程中会导致掘进机的机头发生偏移，现有施工主要采用人工纠偏，人工纠偏具有响应不及时且纠偏精度低的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纠偏控制系统，用于供泥水平衡式顶管系统，能够解决采用人工纠偏导致响应不及时且纠偏精度低的问题。

此外，本发明还包括基于上述纠偏控制系统的泥水平衡式顶管系统及其施工方法。

本发明通过下述技术方案实现：

纠偏控制系统，包括激光发射器、光靶、纠偏油缸、位移传感器、倾角传感器、摄像机和控制器；

所述纠偏油缸设置有4个，4个纠偏油缸周向均匀布置在掘进机的后端，所述纠偏油缸上的电磁阀与控制器电连接；

所述位移传感器和倾角传感器安装在纠偏油缸上，分别用于测量纠偏油缸的位移和偏角，并将测量信号传递给控制器；

所述激光发射器安装在工作井内，用于发射激光束；

所述光靶安装在掘进机上，用于接收发射激光束；

所述摄像机安装在掘进机上，用于拍摄光靶并将拍摄的视频信号传递给控制器，所述控制器接收到的视频信号判断当前的激光靶心与初始的激光靶心相比是否存在偏移，如果判断结果为偏移量大于偏移允许范围值，则由控制器发出指令开启对应纠偏油缸的电磁阀，通过控制纠偏油缸伸出实现纠偏直到激光靶心的偏移回到初始位置。

本发明所述位移传感器和倾角传感器能采集纠偏油缸的行程、倾角并发送给控制器进行存储，所述摄像机能够实时采集机头偏差信号，所述控制器能够控制纠偏油缸运动。

本发明所述纠偏控制系统能实现对顶管机机头姿态的实时测量、显示及自动纠偏，用于供泥水平衡式顶管系统，能够解决采用人工纠偏导致响应不及时且纠偏精度低的问题。

本发明实现了顶管机实时纠偏和纠偏效果自动测量，能够增强对顶管施工的监测和控制，减少施工误差，提高工作效率，且具有很好的稳定性和准确性。

进一步地，控制器控制纠偏油缸的伸出长度单次小于等于10mm。