一种盾构机用盾构刀盘及盾构施工方法技术

本发明专利技术涉及盾构设备领域，具体涉及一种盾构机用盾构刀盘及盾构施工方法，在工作过程中，力传感器检测到滚刀所受压力，从而通过压力信号判断目前处理的岩石的坚硬程度，在压力信号达到或者超过预设值后，则启动控制器，控制微波破岩系统对当前进行处理的岩石进行加热，具体方式是基于压力信号和基准信号对是否需要启动微波破岩系统给出量化判断方式，使得控制更加方便，并且节省能源。进而改变其物理特性，使得岩石内部出现裂纹，进而降低岩石强度，减少盾构机刀具的磨损，通过提高刀具使用寿命，减少停机检修及换刀时间，提高施工效率，缩短施工工期。从而解决现有盾构施工中存在的盾构刀具磨损严重、停机换刀时间长的问题。停机换刀时间长的问题。停机换刀时间长的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构机用盾构刀盘及盾构施工方法


[0001]本专利技术涉及盾构设备领域，尤其涉及一种盾构机用盾构刀盘及盾构施工方法。

技术介绍

[0002]刀盘是盾构机的关键部件，其主要作用是对掌子面岩土破碎剥离以及对掌子面进行支撑。现有的盾构机刀盘，在施工过程中刀盘上的刀具与石头产生挤压、碰撞，从而达到破碎岩石的目的，但此过程中也造成刀具的快速磨损，而刀具磨损后需要停机对刀具进行检查及更换，其更换过程复杂，占用较多时间，频繁更换刀具对施工进度有较大影响，大大降低了连续施工作业效率。
[0003]现有技术提供一种能够探测和定向破除障碍的新型盾构机(CN107605497A)，本专利技术盾构机内部装有雷达发射机，对障碍物进行探测和定位，盾构机刀盘背部安装顶部敞口的微波发射器防护盒，微波发射器防护盒内装有电动转盘，电动转盘上固定微波发射器，微波发射器随电动转盘转动，微波发射器防护盒的数量与刀盘上的滚刀数量相同。本专利技术结构简单、易实现，结合雷达探测和定位功能，准确定位盾构机掘进过程中前方有巨大岩石或其他刀盘不易破碎的障碍物，然后通过控制固定在刀盘滚刀刀背中部的微波发射器转向，对障碍物定向发射微波从而破除障碍物并及时做好应急准备，即可以通过盾构机本身有效对障碍物进行预测和处理。但是上述方式在坚硬岩体众多时，则无法有效对岩体进行破碎。
[0004]现有技术还提供一种钻井掘进设备和方法(CN113790060B)，包括：刀盘切割系统、加热系统以及冷却系统；刀盘切割系统包括刀盘面板、切割刀具、主传动轴、以及传动轴驱动机构；切割刀具设置在刀盘面板上并用于切割岩体，主传动轴一端与驱动机构连接，另一端与刀盘面板连接，以使传动轴驱动机构可通过主动传动轴驱动刀盘转动；加热系统设置于刀盘面板上，并用于对岩体进行微波加热；冷却系统设置于刀盘面板上，并用于对岩体进行水雾冷却，本专利技术将微波、水雾协同辅助破岩技术应用到地质钻探与掘进的现场工程中，提高了深部硬岩钻井和开挖效率，减少切削、剪切岩体时盾构机刀具的磨损。上述方式微波水雾在工作过程中一直处于开启状态，这样能耗较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种盾构机用盾构刀盘及盾构施工方法，旨在可以解决现有盾构施工中存在的盾构刀具磨损严重、停机换刀时间长、刀具费用高、施工工期长、总体施工效率低的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种盾构机用盾构刀盘及盾构施工方法，包括刀盘主体、刮刀、滚刀、微波破岩系统和控制器，所述滚刀安装有力传感器，所述滚刀设置在所述刀盘主体上，所述力传感器用于检测滚刀受到的压力信号；所述刮刀设置在所述滚刀的一侧，所述控制器与所述力传感器和所述微波破岩系统连接，所述控制器用于基于压力信号控制微波破岩系统在微波作用下，使得岩石内部出现裂纹，所述控制器包括数据获取模块、判断模块和驱动模块，所述数据获取模块、所述判断模块和所述驱动模块依次连接；
[0007]所述数据获取模块，用于获取压力信号，所述判断模块，用于计算压力信号和基准信号的比值，所述驱动模块，用于基于所述比值驱动所述微波破岩系统运行。
[0008]其中，所述微波破岩系统包括微波发射源、微波传输天线、透波防护板、微波电源，所述微波破岩系统的数量有多个，且多个所述微波破岩系统分布在刀盘径向。
[0009]其中，所述力传感器的数量有多个，多个所述力传感器分布在多个所述微波破岩系统的一侧。
[0010]其中，所述数据获取模块包括第一编号单元、第二编号单元和映射单元，所述第一编号单元，用于对多个力传感器进行编号，得到传感器编号组所述第二编号单元，用于对多个所述微波破岩系统进行编号，得到微波破岩编号组，所述映射单元，用于建立传感器编号组和微波破岩编号组的映射关系。
[0011]其中，所述驱动模块包括等级生成单元、匹配单元和驱动单元，所述等级生成单元，用于基于历史比值范围生成驱动等级，所述匹配单元，用于将对应编号的实时比值与驱动等级进行匹配，以得到实际驱动等级，所述驱动单元，用于基于实际驱动等级驱动对应编号的微波破岩系统运行。
[0012]其中，所述控制器还包括预测模块，所述预测模块用于基于历史比值生成预测驱动等级；所述预测模块包括历史比值数据获取单元、分析单元、预测单元和校正单元，所述历史比值数据获取单元，用于获取过去时间段内的比值数据，所述分析单元，用于计算比值数据的平均值，所述预测单元，用于基于平均值生成预测驱动等级，所述校正单元，用于基于实时比值对预测驱动等级进行校正。
[0013]第二方面，本专利技术还提供一种盾构施工方法，包括：
[0014]启动盾构机，刀盘开始转动施工；
[0015]施工过程中，当盾构机推进到岩石区域后，控制器检测到压力信号达到预设值，发出控制信号；
[0016]控制器基于控制信号开启微波破岩系统，使得岩石内部出现裂纹。
[0017]其中，所述施工过程中，当盾构机推进到岩石区域后，控制器检测到压力信号达到预设值，发出控制信号的具体步骤包括：获取压力信号，
[0018]计算压力信号和基准信号的比值；
[0019]基于所述比值驱动所述微波破岩系统运行。
[0020]其中，所述基于所述比值驱动所述微波破岩系统运行的具体步骤包括：
[0021]基于历史比值范围生成驱动等级，
[0022]将对应编号的实时比值与驱动等级进行匹配；
[0023]基于实际驱动等级驱动对应编号的微波破岩系统运行。
[0024]第三方面，本专利技术还提供一种盾构机，包括所述的盾构刀盘。
[0025]本专利技术的一种盾构机用盾构刀盘及盾构施工方法，通过所述刀盘主体对所有结构进行支撑，然后通过所述刮刀可以对所述破碎的岩石进行刮动，所述滚刀可以对岩石进行破碎，在工作过程中，所述力传感器检测到所述滚刀所受压力，从而可以通过压力信号判断目前处理的岩石的坚硬程度，在压力信号达到或者超过预设值后，则可以启动所述控制器，控制所述微波破岩系统对当前进行处理的岩石进行加热，具体方式是基于压力信号和基准信号对是否需要启动微波破岩系统给出量化判断方式，使得控制更加方便，并且可以节省
能源。进而改变其物理特性，使得岩石内部出现裂纹，进而降低岩石强度，减少盾构机刀具的磨损，通过提高刀具使用寿命，减少停机检修及换刀时间，提高施工效率，缩短施工工期。从而解决现有盾构施工中存在的盾构刀具磨损严重、停机换刀时间长、刀具费用高、施工工期长、总体施工效率低等问题，同时本专利技术根据压力信号根据情况启动微波破岩系统，从而可以节省能源。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本专利技术的第一实施例的一种盾构机用盾构刀盘的结构图。
[0028]图2是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构机用盾构刀盘，包括刀盘主体、刮刀和滚刀，其特征在于，还包括微波破岩系统和控制器，所述滚刀安装有力传感器，所述滚刀设置在所述刀盘主体上，所述力传感器用于检测滚刀受到的压力信号；所述刮刀设置在所述滚刀的一侧，所述控制器与所述力传感器和所述微波破岩系统连接，所述控制器用于基于压力信号控制微波破岩系统在微波作用下，使得岩石内部出现裂纹，所述控制器包括数据获取模块、判断模块和驱动模块，所述数据获取模块、所述判断模块和所述驱动模块依次连接；所述数据获取模块，用于获取压力信号，所述判断模块，用于计算压力信号和基准信号的比值，所述驱动模块，用于基于所述比值驱动所述微波破岩系统运行。2.如权利要求1所述的一种盾构机用盾构刀盘，其特征在于，所述微波破岩系统包括微波发射源、微波传输天线、透波防护板、微波电源，所述微波破岩系统的数量有多个，且多个所述微波破岩系统分布在刀盘径向。3.如权利要求2所述的一种盾构机用盾构刀盘，其特征在于，所述力传感器的数量有多个，多个所述力传感器分布在多个所述微波破岩系统的一侧。4.如权利要求3所述的一种盾构机用盾构刀盘，其特征在于，所述数据获取模块包括第一编号单元、第二编号单元和映射单元，所述第一编号单元，用于对多个力传感器进行编号，得到传感器编号组；所述第二编号单元，用于对多个所述微波破岩系统进行编号，得到微波破岩编号组，所述映射单元，用于建立传感器编号组和微波破岩编号组的映射关系。5.如权利要求4所述的一种盾构机用盾构刀盘，其特征在于，所述驱动模块包括等级生成单元、匹配单元和驱动单元，所述等级生成单元，用于基于历史比值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，杨伦磊，李向卿，毛明立，唐亚军，张瀛涵，李小康，王志超，杨勇，季未华，孙全胜，卢文林，李佳颖，陶康宏，
申请(专利权)人：中铁十四局集团装备有限公司，
类型：发明
国别省市：