一種盾構開挖測量系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及盾構施工的技術領域，具體涉及一種盾構開挖測量系統。
【背景技術】
[0002]由于盾構技術不用大量拆迀，不用開挖地面，地面上無噪音、無塵土、不擾民，而且全部采用自動化控制，工程進度較快，城市中修建地鐵等一般使用盾構機進行開挖。盾構施工中情況復雜多變，常常存在不良地質因素和未知的震動。為了確保盾構掘進過程中盾體能夠順利通過開挖面，刀盤的開挖直徑總是略大于盾體直徑。因此，當盾構在自穩性較好的地層中掘進時，盾體與開挖面之間將會存在環形空隙，這段空隙在未被注漿或加固填充前，必然處于一種不穩定的狀態。受到地應力變化、地面擾動等因素影響，開挖面將出現不同的變形與位移特征。
[0003]探地雷達是一種可進行無損檢測的高科技產品，在工程施工中得到了廣泛地應用，但是在盾構機上的應用目前沿未有成熟的應用案例。
【實用新型內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種盾構開挖測量系統，通過探地雷達對開挖面進行實時監測，可以捕獲豐富的信息，從而指導盾構的掘進，確保施工安全。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是:一種盾構開挖測量系統，包括盾構機和遠程控制器，盾構機上設有刀盤和盾體，所述盾體上設有至少兩個雷達天線，雷達天線與雷達主機相連接，雷達主機通過串口與盾構上位機相連接，盾構上位機與遠程控制器相連接；所述雷達主機上設有數據采集模塊和數據傳送模塊，所述盾構上位機上設有數據存貯模塊、開挖量監測模塊、刀具磨損監測模塊、地層監測模塊、顯示器和無線通信模塊。
[0006]所述盾構上位機上的數據存貯模塊與雷達主機上的數據傳送模塊相連接，數據傳送模塊將雷達天線測量的雷達天線與開挖面的間隙測量值傳送到數據存貯模塊。
[0007]所述數據存貯模塊與開挖量監測模塊相連接，開挖量監測模塊分別與刀具磨損監測模塊、地層監測模塊相連接，刀具磨損監測模塊、地層監測模塊分別與顯示器相連接，顯示器與無線通信模塊相連接，無線通信模塊與遠程控制器相連接。
[0008]所述開挖量監測模塊與顯示器相連接。
[0009]所述雷達主機還設有數據處理模塊，數據處理模塊分別與數據采集模塊和數據傳送模塊相連接，用于將雷達天線測量的數據轉換為雷達天線與開挖面的間隙測量值。
[0010]所述雷達天線與開挖面的間隙測量值為盾構機的開挖量，開挖量監測模塊根據開挖量判斷地層的穩定性。
[0011]所述串口為RS485串口。
[0012]本實用新型利用固定在盾構機盾體上且分布在一條直線上的雷達天線測量雷達天線與開挖面的間隙測量值，并將該測量值作為開挖量，盾構上位機的開挖量監測模塊、刀具磨損監測模塊、地層監測模塊通過開挖量測量刀具的磨損量及磨損趨勢、監測地層的變化趨勢，實現制定換刀計劃、判斷測量面位置出現空洞或坍塌，掌握地層沉降信息，從而指導盾構機的掘進施工。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的整體結構示意圖。
[0014]圖2為本實用新型的雷達連接的結構示意圖。
[0015]圖3為本實用新型的原理框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面通過附圖和實施例具體描述一下本實用新型。
[0017]—種盾構開挖測量系統，如圖1、圖2和圖3所不，包括盾構機和遠程控制器7，盾構機包括刀盤I和盾體3，刀盤I位于盾體3的前端，且刀盤I的掘進直徑大于盾體3的高度。盾構機的盾體3上設有至少兩個雷達天線4，雷達天線4與雷達主機5相連接，雷達主機5通過串口與盾構上位機6相連接，盾構上位機6與遠程控制器7相連接。
[0018]優選地，雷達天線4設有3或4個。雷達主機5可以通過RS485串口與盾構上位機6相連接。
[0019]雷達天線4沿掘進方向固定在盾體3上，且位于盾體3的外殼上。雷達天線4沿掘進方向分布在同一直線上，雷達天線4與盾構機的位置關系如圖1所示。雷達主機5安裝于盾體3右側的控制柜內，盾構上位機6位于盾構機的控制室內。雷達主機5內設有數據采集模塊和數據傳送模塊，數據采集模塊可以同時接收4個雷達天線4采集的信號。數據傳送模塊將數據采集模塊采集的數據通過RS485串口實時的傳送到盾構上位機6上，保證了現場檢測的數據即時的傳輸至盾構機上位機6上進行下一步的運算。
[0020]優選地，雷達主機5內設有數據處理模塊，數據處理模塊分別與數據采集模塊和數據傳送模塊相連接，即設置在數據采集模塊和數據傳送模塊之間。數據處理模塊可以將雷達天線4測量的數據轉換為雷達天線4與開挖面的間隙測量值。
[0021]盾構上位機6上設有數據存貯模塊、開挖量監測模塊、刀具磨損監測模塊、地層監測模塊、顯示器和無線通信模塊。盾構上位機6上的數據存貯模塊與雷達主機5上的數據傳送模塊相連接。數據存貯模塊與開挖量監測模塊相連接，開挖量監測模塊分別與刀具磨損監測模塊、地層監測模塊相連接，刀具磨損監測模塊、地層監測模塊分別與顯示器相連接，顯示器與無線通信模塊相連接，無線通信模塊與遠程控制器7相連接。
[0022]數據存貯模塊接收雷達主機5上的數據傳送模塊傳送來的雷達天線4與開挖面的間隙測量值，并存儲。同時，數據存貯模塊上還存儲有時間、雷達天線4的位置、地層分界面值等原始信息。數據存貯模塊的數據可以以CSV文件格式存貯在盾構上位機6上，從而方便后續分析與查詢。
[0023]正常情況下，刀盤I的開挖直徑與安裝雷達天線4處的盾體3的直徑之差為測量位置的開挖間隙。實際上，盾體3在重力作用下，開挖間隙都集中于盾體3的上部。理論上開挖量為刀盤I的開挖直徑與安裝雷達天線4處的盾體3的直徑差，實際開挖量為雷達天線4測量到的開挖面與盾體3之間的間隙測量值，即數據存貯模塊中的雷達天線4與開挖面的間隙測量值。實際開挖量與理論開挖量之差等于開挖面的變形量和刀具磨損量之和。開挖量監測模塊根據開挖量的變化趨勢初步判斷地層的穩定性，具體地為:開挖量變化緩慢，地層是穩定的；開挖量突變，地層發生變形。進一步地，開挖量監測模塊與顯