地铁隧道盾构同步注浆智能监控系统技术方案

一种隧道盾构同步注浆智能监控系统，通过对所述隧道盾构同步注浆系统进行改造，在注浆泵输出口和盾尾之间按照空间关系依次布设分管流量计组、球阀组、应急切换块装置；注浆液输出口、分管流量计、球阀、急切换块装置、盾尾的注浆口依次串接，形成输送浆路；分管流量计可以实时、准确地监测所在输送浆路的浆液用量；注浆路径因管路或者泵出现故障后通过所述应急切换块装置切换输送浆路来完成逻辑判断以实现故障点的定位，同时在泵故障情况下保证系统实时保持同步注浆，以控制现场工程安全。本发明专利技术为地铁隧道盾构机施工提供了可靠的数据支持和有效的应急处置便利。支持和有效的应急处置便利。支持和有效的应急处置便利。

【技术实现步骤摘要】
地铁隧道盾构同步注浆智能监控系统


[0001]本专利技术涉及隧道盾构同步注浆智能监控领域；具体的，本系统为地铁隧道盾构同步注浆系统提供了流量压力监视及应急控制功能。本系统首次将压差测量技术应用于盾构同步注浆系统累积量测算，是为有效适应地铁隧道施工用高固体颗粒浆液而设计的全新测量装置；同时，本系统将流量压力监测与故障判断、应急处置有机地结合，以应对盾构施工过程中同步注浆系统出现故障的情况，从而继续维持盾构同步注浆系统正常的工作。

技术介绍

[0002]当前，地铁隧道盾构同步注浆系统累积量测算方法，是通过对注浆泵冲程次数进行计数，将冲程次数乘以单次冲程的理论方量后得出计算方量；由于单次冲程的理论方量与单次冲程的实际方量之间存在较大的误差，致使最终的测算结果和实际情况相去甚远；另一方面，一般的流量计无法适应盾构同步注浆系统使用的高固体颗粒浆液(含有大量的砂粒)介质，非常容易损坏，地铁隧道盾构迫切需要一种能够准确有效测算同步注浆系统累积量的方法。
[0003]地铁隧道盾构通常配备2台注浆泵，每台注浆泵又分别有2个注出口，这样，4个注出口分别连接到盾构机主机盾尾处的4个同步注浆口，盾尾处的4个注浆口分布在盾体的左上和右上，左下和右下。在施工过程中，注浆系统所注出的隧道用高固体颗粒浆液会造成浆管堵塞，且由于浆液对注浆泵的磨损和腐蚀，注浆泵也会出现故障，一旦遇到这些情况，盾构机控制系统却不能及时报警提示，需要工作人员现场排查发现，这给施工生产带来不便。
[0004]注浆泵工作一段时间后，会出现检查更换易损件、排除故障等情况，当某一台注浆泵出现故障时，很快修复并不现实，为了满足盾构机正常推进需要，临时用没有故障的一台注浆泵来担负同步注浆系统工作是合理的选择。通常，临时用没有故障的一台注浆泵来担负同步注浆系统工作，需要停止盾构机推进，停止注浆泵工作，拆卸注浆泵与注浆口之间的管路，再进行重新布置，需要花费大量时间，影响施工。而如果此时盾构机正处于特殊的工况中，比如，正在施工的隧道上方有重要建筑物、或盾构机正在近距离穿越上方隧道，盾构机是可不能较长时间停机的，否则，会带来施工风险。
[0005]本专利技术就是为了解决以上实际施工难点和困扰而设计的。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种隧道盾构同步注浆智能监控系统及方法，用于盾构注浆，同时准确测量注浆的累积量，并自动判断和分析盾构同步注浆系统故障的原因，有效辅助盾构机推进施工，降低施工风险。
[0007]本申请的技术方案如下：
[0008]一种隧道盾构同步注浆智能监控系统，包括分布于盾尾及台车上的隧道盾构同步注浆系统，其中盾尾处设有左上注浆口、右上注浆口、左下注浆口、右下注浆口和配套的注浆口球阀组(QW1、QW2、QW3、QW4)，其中台车布置有两个注浆泵(1#注浆泵、2#注浆泵)，每个
注浆泵提供两个注浆液输出口，共提供四个注浆液输出口；
[0009]还包括操作室内的PLC控制系统；
[0010]对所述隧道盾构同步注浆系统进行改造，在注浆泵输出口和盾尾之间按照空间关系依次布设分管流量计组、球阀组、应急切换块装置；所述分管流量计组包括四个分管流量计；所述球阀组包括四个球阀；所述应急切换块装置设有四个入口、四个出口，如此，四个注浆液输出口、四个分管流量计、四个球阀、急切换块装置、盾尾的四个注浆口依次串接，形成四条输送浆路；所述分管流量计的结构中设计有压力传感器；
[0011]其中，注浆路径因管路或者泵出现故障后通过所述应急切换块装置切换输送浆路来完成逻辑判断以实现故障点的定位，同时在泵故障情况下保证系统实时保持同步注浆，以控制现场工程安全；
[0012]其中，分管流量计可以实时、准确地监测所在输送浆路的浆液用量；
[0013]所述PLC控制系统包括浆液用量计算模块、故障监测判断及人机交互模块；
[0014]其中，PLC控制系统的输入与分管流量计连接以实时获得输送浆路的压力；所述浆液用量计算模块根据输送浆路的压力计算获得该支路上浆液用量，四路加和并累积时间后获得浆液用量总和，提供给故障监测判断模块进行分析，并将结果在人机交互模块显示；
[0015]其中，PLC控制系统的输出与应急切换块装置连接，配合故障监测判断及人机交互模块帮助工作人员判断确认隧道盾构同步注浆系统情况。
[0016]所述应急切换块装置入口端与四个球阀连接；所述四个球阀分别为左上球阀(Q1)、右上球阀(Q2)、左下球阀(Q3)、右下球阀(Q4)，均为手动球阀；所述四个分管流量计分别为左上分管流量计(A1)、右上分管流量计(A2)、左下分管流量计(A3)、右下分管流量计(A4)；所述左上注浆液输入口、右上注浆液输入口与1#注浆泵连通；而左下注浆液输入口、右下注浆液输入口与2#注浆泵连通；所述应急切换块装置包括左右两个切换块，相互之间不连通；
[0017]以左侧切换块为例；
[0018]该切换块包括两个水平上下并行的注浆管及两个进口，两个倾斜上下并行的注浆管及两个出口，两个气动切换塞；
[0019]两个气动切换塞具体为左上气动切换塞(1#)、左下气动切换塞3#)，可以分别安装于左上通孔331)、左下通孔333)；在水平上注浆管上设有左上通孔331)，并且左上通孔331)位于两个倾斜注浆管之间；在倾斜上注浆管上设有左下通孔333)，并且左下通孔333)位于两个水平注浆管之间；
[0020]当两个气动切换塞(1#、3#)关闭时，左上注浆管进口、左下注浆管进口分别从左上注浆液输出口、左下注浆液输出口流出；
[0021]当打开左上气动切换塞1#)，左上注浆管进口的浆体同时从左上注浆液输出口、左下注浆液输出口流出；
[0022]当打开左下气动切换塞(3#)，左下注浆管进口的浆体同时从左上注浆液输出口、左下注浆液输出口流出；
[0023]右侧切换块，同理，也有相应的右上气动切换塞(2#)、右下气动切换塞(4#)，可以分别安装于右上通孔(332)、右下通孔(334)；机理同上；
[0024]如此，应急切换块装置中四个进口：左上进口、右上进口、左下进口、右下进口，分
别与所述四个球阀中左上球阀(Q1)、右上球阀(Q2)、左下球阀(Q3)、右下球阀(Q4)对应连接；应急切换块装置中四个出口：左上注浆液输出口、右上注浆液输出口、左下注浆液输出口、右下注浆液输出口，分别与左上浆路(NO.1)、右上浆路(NO.2)、左下浆路(NO.3)、右下浆路(NO.4)对应连接。
[0025]所述台车布置有两个注浆泵(注浆泵1#、注浆泵2#)；其中1#注浆泵提供两个注浆液输出口，分别接入左侧切换块中的左上进浆口、右侧切换块中的右上进浆口；其中2#注浆泵提供两个注浆液输出口，分别接入左侧切换块中的左下进浆口、右侧切换块中的右下进浆口。
[0026]所述分管流量测量仪安装于输送浆路上，每个分管流量测量仪包括A、B两个测压点，在该两点处分别设置两个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道盾构同步注浆智能监控系统，包括分布于盾尾及台车上的隧道盾构同步注浆系统，其中盾尾处设有左上注浆口、右上注浆口、左下注浆口、右下注浆口和配套的注浆口球阀组(QW1、QW2、QW3、QW4)，其中台车布置有两个注浆泵(1#注浆泵、2#注浆泵)，每个注浆泵提供两个注浆液输出口，共提供四个注浆液输出口；还包括操作室内的PLC控制系统；其特征在于：对所述隧道盾构同步注浆系统进行改造，在注浆泵输出口和盾尾之间按照空间关系依次布设分管流量计组、球阀组、应急切换块装置；所述分管流量计组包括四个分管流量计；所述球阀组包括四个球阀；所述应急切换块装置设有四个入口、四个出口，如此，四个注浆液输出口、四个分管流量计、四个球阀、急切换块装置、盾尾的四个注浆口依次串接，形成四条输送浆路；所述分管流量计的结构中设计有压力传感器；其中，注浆路径因管路或者泵出现故障后通过所述应急切换块装置切换输送浆路来完成逻辑判断以实现故障点的定位，同时在泵故障情况下保证系统实时保持同步注浆，以控制现场工程安全；其中，分管流量计可以实时、准确地监测所在输送浆路的浆液用量；所述PLC控制系统包括浆液用量计算模块、故障监测判断及人机交互模块；其中，PLC控制系统的输入与分管流量计连接以实时获得输送浆路的压力；所述浆液用量计算模块根据输送浆路的压力计算获得该支路上浆液用量，四路加和并累积时间后获得浆液用量总和，提供给故障监测判断模块进行分析，并将结果在人机交互模块显示；其中，PLC控制系统的输出与应急切换块装置连接，配合故障监测判断及人机交互模块帮助工作人员判断确认隧道盾构同步注浆系统情况。2.如权利要求1所述的隧道盾构同步注浆智能监控系统，其特征在于：所述应急切换块装置入口端与四个球阀连接；所述四个球阀分别为左上球阀(Q1)、右上球阀(Q2)、左下球阀(Q3)、右下球阀(Q4)，均为手动球阀；所述四个分管流量计分别为左上分管流量计(A1)、右上分管流量计(A2)、左下分管流量计(A3)、右下分管流量计(A4)；所述左上注浆液输入口、右上注浆液输入口与1#注浆泵连通；而左下注浆液输入口、右下注浆液输入口与2#注浆泵连通；所述应急切换块装置包括左右两个切换块，相互之间不连通；以左侧切换块为例；该切换块包括两个水平上下并行的注浆管及两个进口，两个倾斜上下并行的注浆管及两个出口，两个气动切换塞；两个气动切换塞具体为左上气动切换塞(1#)、左下气动切换塞(3#)，可以分别安装于左上通孔(331)、左下通孔(333)；在水平上注浆管上设有左上通孔(331)，并且左上通孔(331)位于两个倾斜注浆管之间；在倾斜上注浆管上设有左下通孔(333)，并且左下通孔(333)位于两个水平注浆管之间；当两个气动切换塞(1#、3#)关闭时，左上注浆管进口、左下注浆管进口分别从左上注浆液输出口、左下注浆液输出口流出；当打开左上气动切换塞(1#)，左上注浆管进口的浆体同时从左上注浆液输出口、左下注浆液输出口流出；当打开左下气动切换塞(3#)，左下注浆管进口的浆体同时从左上注浆液输出口、左下注浆液输出口流出；
右侧切换块，同理，也有相应的右上气动切换塞(2#)、右下气动切换塞(4#)，可以分别安装于右上通孔(332)、右下通孔(334)；机理同上；如此，应急切换块装置中四个进口：左上进口、右上进口、左下进口、右下进口，分别与所述四个球阀中左上球阀(Q1)、右上球阀(Q2)、左下球阀(Q3)、右下球阀(Q4)对应连接；应急切换块装置中四个出口：左上注浆液输出口、右上注浆液输出口、左下注浆液输出口、右下注浆液输出口，分别与左上浆路(NO.1)、右上浆路(NO.2)、左下浆路(NO.3)、右下浆路(NO.4)对应连接。3.如权利要求2所述的隧道盾构同步注浆智能监控系统，其特征在于：所述台车布置有两个注浆泵(注浆泵1#、注浆泵2#)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昊龙，李海林，杜肖，王誉瑾，
申请(专利权)人：上海地铁盾构设备工程有限公司，
类型：发明
国别省市：