一种用于竖井开挖的导向系统及测量方法技术方案

本申请公开的一种用于竖井开挖的导向系统，包括：用于设置在开挖井口处的定位基础；设置在所述定位基础上的驱动轮；用于标识开挖井口位置的基准定滑轮；用于设置在管片上的测量定滑轮；绕设在所述驱动轮

【技术实现步骤摘要】
一种用于竖井开挖的导向系统及测量方法


[0001]本申请涉及竖井掘进
，更具体地说，尤其涉及一种用于竖井开挖的导向系统；本申请还涉及一种测量方法的技术方案
。

技术介绍

[0002]随着地下空间工程开发及建设技术的不断进步，各种类型的开挖设备不断涌现
。
在地下空间建设领域中，一种用于地下垂直深井开挖的设备应用广泛
。
其施工特点是开挖过程中在深井内保有一定深度的水，用水压平衡井壁侧向土压，可有效避免井壁坍塌的风险
。
这就要求开挖设备整体需保持在水下持续工作
。
一般情况下，开挖最大工作深度约
100m
，设备需耐受最大水压为
10bar。
[0003]然而，由于开挖深度长，其开挖过程中竖井整体的位置及姿态的自动测量是竖井开挖的核心技术之一
。
公开号为
CN216950348U
中国专利申请披露了一种基于测斜管测量的竖井导向系统
。
该系统通过零位定位块，用于根据测斜管的测斜角信息计算水平位移的测斜仪
。
测斜传感器可移动地悬挂在零位定位块下方，通过固定在被测管壁上的测斜管进行直线运动
。
通过对测斜管轴线的测量，反推竖井管片的三维坐标
。
在该方案中，因无法解决测斜仪水下持续工作的问题，需对测斜管做水下密封处理，确保管道在水下处于相对密封状态，测斜仪通过在无水通道内工作进行测量
。
测斜管长度随着竖井深度的增加也会越接越长，理论上
100
米深竖井中需配置测斜管长度需大于
100
米，需额外花费钢管材料费用
。
[0004]因此，如何提供一种用于竖井开挖的导向系统，能够暴露在水下环境，无需设置无水通道，无需多次拼接导管，提高安装及测量效率，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本申请提供一种用于竖井开挖的导向系统，其能够暴露在水下环境，无需设置无水通道，无需多次拼接导管，提高安装及测量效率
。
[0006]本申请提供的技术方案如下：
[0007]一种用于竖井开挖的导向系统，包括：用于设置在开挖井口处的定位基础；设置在所述定位基础上的驱动轮；用于标识开挖井口位置的基准定滑轮；用于设置在管片上的测量定滑轮；绕设在所述驱动轮
、
所述基准定滑轮
、
所述测量定滑轮上的钢丝绳；设置在所述钢丝绳上的第一传感器，所述第一传感器位于所述基准定滑轮和所述测量定滑轮之间；所述第一传感器包括角度传感模块，所述角度传感模块用于获取所述第一传感器的当前倾斜指向状态数据
。
[0008]进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，还包括：用于获取所述第一传感器位移数据的第二传感器，所述第二传感器为编码器，所述第二传感器设置在所述驱动轮
、
所述基准定滑轮
、
所述测量定滑轮中一个或多个上
。
[0009]进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，还包括：设置在管片上，且套设在所述钢
丝绳上的测量导管；所述测量导管的位于测量定滑轮上方，所述测量导管的轴线与管片的轴线平行；所述测量导管用于收容所述第一传感器；所述测量导管用于限制所述第一传感器仅在管片轴线方向运动
。
[0010]进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述测量定滑轮和所述测量导管用于设置在开挖井最低的管片上
。
[0011]进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述基准定滑轮用于设置在开挖井口处
。
[0012]进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述基准定滑轮设置在所述定位基础上
。
[0013]进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述测量定滑轮位于所述基准定滑轮的正下方
。
[0014]进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述第一传感器为水下承压型传感器
。
[0015]进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述第一传感器还包括：加速度传感器模块，所述加速度传感器模块用于获取所述第一传感器的位移状态数据
。
[0016]本申请还提供一种基于上述的导向系统的测量方法的技术方案
。
该方法包括以下步骤：布置安装导向系统，将测量定滑轮固定安装在最低的管片底端，确保测量定滑轮位于基准定滑轮的正下方，并且使得测量定滑轮和基准定滑轮之间的钢丝绳处于铅垂状态；基于基准定滑轮的位置建立基准坐标；驱动第一传感器从顶触基准定滑轮状态，移动至顶触测量定滑轮的状态，获取第一位移数据和第一角度数据，分析第一位移数据和第一角度数据，得到测量定滑轮的三维坐标数据
。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供的一种用于竖井开挖的导向系统的技术方案
。
在该技术方案中，定位基础实现对驱动轮和基准定滑轮的固定，且基准定滑轮位于开挖井口的位置作为基准坐标原点
。
进一步的，由于测量定滑轮设置在管片上，随竖井的开挖，管片逐步下移，带动测量定滑轮向下移动
。
进一步的，通过驱动轮带动钢丝绳的转动，进而带动第一传感器5从顶触基准基准定滑轮的状态，移动至顶触测量定滑轮的状态，进而实现对测量定滑轮所固定关联的管片的下沉距离的获取
。
同时，由于第一传感器本身具有角度传感器，实时准确获取第一传感器本身的当前倾斜指向状态数据，通过分析即可实现获取关联管片的当前的位置及姿态数据，实现对当前掘进状态的掌握
。
进一步的，与现有技术相比，本申请技术方案无需专门的具有密封承压性的倾斜管，增加了对竖井倾斜的测量深度
。
本申请提供的技术方案，能够暴露在水下环境，无需设置无水通道，无需多次拼接导管，提高安装及测量效率
。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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
。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的所述用于竖井开挖的导向系统的整体结构后视图；
[0020]图2为现有技术方案结构示意图
。
[0021]附图标记：
[0022]定位基础1；驱动轮2；基准定滑轮3；钢丝绳4；第一传感器5；测量导管6；测量定滑
轮7；管片
8。
具体实施方式
[0023]为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于竖井开挖的导向系统，其特征在于，包括：用于设置在开挖井口处的定位基础
(1)
；设置在所述定位基础
(1)
上的驱动轮
(2)
；用于标识开挖井口位置的基准定滑轮
(3)
；用于设置在管片
(8)
上的测量定滑轮
(7)
；绕设在所述驱动轮
(2)、
所述基准定滑轮
(3)、
所述测量定滑轮
(7)
上的钢丝绳
(4)
；设置在所述钢丝绳
(4)
上的第一传感器
(5)
，所述第一传感器
(5)
位于所述基准定滑轮
(3)
和所述测量定滑轮
(7)
之间；所述第一传感器
(5)
包括角度传感模块
。2.
根据权利要求1所述的用于竖井开挖的导向系统，其特征在于，还包括：用于获取所述第一传感器
(5)
位移数据的第二传感器，所述第二传感器为编码器，所述第二传感器设置在所述驱动轮
(2)、
所述基准定滑轮
(3)、
所述测量定滑轮
(7)
中一个或多个上
。3.
根据权利要求2所述的用于竖井开挖的导向系统，其特征在于，还包括：设置在管片
(8)
上，且套设在所述钢丝绳
(4)
上的测量导管
(6)
；所述测量导管
(6)
的位于测量定滑轮
(7)
上方，所述测量导管
(6)
的轴线与管片
(8)
的轴线平行；所述测量导管
(6)
用于收容所述第一传感器
(5)
；所述测量导管
(6)
用于限制所述第一传感器
(5)
仅在管片
(8)
轴线方向运动
。4.

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琦，韩成，冯延松，胡国聪，宋佛明，李学飞，李定，覃生光，刘祥，
申请(专利权)人：中铁山河工程装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：