一种盾构连续皮带出渣转接称重计量装置的制作方法

本发明涉及盾构连续皮带出渣计量,具体是一种盾构连续皮带出渣转接称重计量装置。

背景技术：

1、随着我国基础设施建设的大规模展开，盾构法施工逐渐成为隧道工程的主要工法，尤其是在城市核心区域的地铁隧道、公路隧道、电力隧道等的建设。土压平衡盾构作为盾构法施工的主要设备，凭借良好的地层适应性及高性价比，在城市盾构隧道施工中得到广泛应用。出土量是盾构机掘进施工中一个关键参数，直接反映出盾构掘进后地层的损失情况，也密切影响着盾构的掘进速度、总推力、刀盘扭矩等机械参数的控制。在实际工程中，由于开挖土层不是单一土层、开挖深度不断发生变化，因此需要根据实际情况合理调整出土量。出土量过大，会导致开挖面地层损失过大而坍塌或引起地表过量沉降，尤其在软弱地层中盾构掘进施工时，由于盾构出渣超方，易引发地面沉降超限、塌陷、地下管线变形破坏、地表建构筑物倾斜等安全事故；出土量过小，会使土舱内压力迅速增大，进而使开挖面产生过大使开挖面失稳或引起地表隆起破坏。由于出土量控制不当而发生土体欠挖和超挖得的事故屡有发生。

2、目前，现有的土压平衡盾构出土方式一般有两种方式，一种是直接通过盾构机的渣土皮带将渣土输送至渣土斗，再通过电瓶车将渣土斗运出隧道处理；该种方式的出土量控制包括体积测量和重量计量两种方式；体积测量基本都是施工人员的估计测量，一般通过经验按“数土斗”的方法，统计每掘进单位距离后实际出渣的电瓶车渣斗数量，将其乘以每个渣斗的容积，估计出实际出渣量；该体积测量方式人为因素过多，不但精度难以控制，计算方式粗糙，误差较大，而且数据统计具有滞后性，与掘进油缸行程不同步。重量计量的方式一般是利用龙门吊称重系统累计求和计算，但是每次因为渣土斗内残余量不同导致称重误差偏大。同时，目前有一种在盾构机渣土皮带上设置激光扫描称重装置通过激光皮带秤断面扫描出土量对上述两种出土量计算进行验证，但是该验证方式也是容易受外界环境干扰，数据准确性较差。

3、土压平衡盾构出土的另外一种方式是通过盾构机渣土皮带将盾构机排出的渣土输送至安装在盾构隧道内的连续皮带机上，通过连续皮带将渣土直接输送至隧道外。该种出土方式由于没有设置电瓶车，所以渣土计量方式属于行业空白，暂未有相应的技术支撑；一般是通过在连续皮带机上设置渣土扫描称重装置激光扫描皮带秤断面出土量进行测量，在盾构出渣皮带下方安装称重传感器进行出渣方量计量的方式仅为称重计量，该方法与盾构机渣土皮带机上的承重装置一样，容易受外界环境干扰，维护性较差，且受皮带传动因素影响，往往会导致称重数据偏差大且渣土称重数据不连续，不能有效掌握出渣量，若遇特殊地层，存在较大的安全风险，也无法通过渣土斗和龙门吊进行计算，存在无法利用“行程-重量-体积”三者校核的方式计算超方、欠方情况；而且在统计过程中存在渣土松散程度不均匀，且渣土外观不规则，导致系统计算数据工作量大且不精确的问题。

4、对于盾构施工来说，及时准确地掌握盾构的出土量是管理的重要任务，也是确保开挖面稳定和控制地表沉降的重要手段，基于上述现状，需要提供一种能够实现连续皮带机出渣的渣土量的准确计量装置(技术)。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种盾构连续皮带出渣转接称重计量装置，该装置在保证连续掘进前提下实现渣土静止称重及体积计量，可以针对连续皮带出渣过程中的出土量通过掘进行程、出渣重量及出渣体积三者复核校验，保证掘进出渣量数据精准可靠，保障穿越特殊地层及构建筑物的安全性。

2、为了达到上述技术目的，本发明提供了一种盾构连续皮带出渣转接称重计量装置，所述称重计量装置安装在台车出土口的下方，包括布置在台车框架上的行走轨道及安装在行走轨道上的行走油缸、称重机构和两个转接渣斗；所述行走轨道水平布设在台车出渣皮带机下方，两个转接渣斗沿着行走轨道的延伸方向并排安装在行走轨道上，且两个转接渣斗之间通过插销连接板连接，所述行走油缸安装在行走轨道的其中一端，其有杆腔端面采用连接销与其中一个转接渣斗连接，每个转接渣斗通过行走轮对与行走轨道滑动连接，并在行走油缸的作用下同时沿着行走轨道水平移动使其中一个转接渣斗的进渣口正对台车出土口，两个转接渣斗的输出口朝向隧道连续皮带机侧，并在出口处设置有液压开关闸门；

3、所述行走轨道沿着轨道延伸方向依次分为第一称重区、接渣区和第二称重区，所述接渣区正对台车出土口，在行走轨道的第一称重区和第二称重区分别设有称重机构，所述称重机构包括称重轨道和位于称重轨道底部的称重器；所述行走轨道为断续轨道，且在设置称重机构的区域断开，所述称重机构通过l型支撑架安装在行走轨道的断开区域，且称重机构的称重轨道长度与行走轨道的断开区域宽度相匹配，所述称重轨道的两端面与两侧行走轨道断开面对接成一个完整的轨道；所述l型支撑架固定安装在台车框架上，行走轨道断开部位均置于l型支撑架上，所述称重器安装在l型支撑架上；所述行走油缸为收缩状态时，临近行走油缸的转接渣土斗置于第一称重区，远离行走油缸的转接渣土斗置于接渣区，所述行走油缸为伸出状态时，临近行走油缸的转接渣土斗置于接渣区，远离行走油缸的转接渣土斗置于第二称重区；

4、在转接渣斗的下部设有防坠梁，所述防坠梁平行设置在行走轨道下方，并焊接固定台车框架支撑梁上，且防坠梁在转接渣斗脱离行走轨道下落时，对转接渣斗进行支撑；在台车框架上对应称重区和接渣区之间的区域设有脉冲计数器；

5、所述脉冲计数器及称重机构通过数据采集电缆与盾构控制室内的plc控制器相连接，在盾构控制室内的终端显示器上显示盾构掘进单环出渣方量及单环渣土转接斗数。

6、本发明较优的技术方案：在台车框架尾部焊接有转接渣斗拆装吊架，在转接渣斗拆装吊架上焊接有滑行轨道，在滑行轨道上安装有滑行小车，滑行小车上安装有起升葫芦；所述行走轨道水平延伸至台车框架尾端，并延伸至转接渣斗拆装吊架的下方，在行走轨道的端部设有限位挡板。

7、本发明较优的技术方案：所述行走轨道设有两根，并排设置在台车框架上；所述行走油缸设有两组，分别安装在两根行走轨道上，两组行走油缸同步工作，且两组行走油缸的伸缩行程与连接状态下两个转接渣土斗整体长度相匹配；所述转接渣斗包括下部的漏斗结构和上部的长方体或正方体结构，所述漏斗结构为朝向隧道连续皮带机侧呈倾斜状，在每个转接渣斗的底部斜面处设有振动器，在每个转接渣斗两侧分别安装有与行走轨道匹配的行走轮对，且转接渣斗通过两侧的行走轮对与对应侧的行走轨道滑动连接，并沿着两根平行的行走轨道水平移动。

8、本发明较优的技术方案：所述称重计量装置配套隧道连续皮带进行出渣，所述隧道连续皮带的起始位置对应行走油缸的安装位置，在隧道连续皮带上安装有接渣槽，所述接渣槽临近转接渣斗的一侧设有接渣滑槽，所述接渣滑槽一端通过螺栓固定在接渣槽的槽口，另一端向上倾斜延伸至转接渣斗出口处，并在接渣滑槽的倾斜面下方设有支撑架，所述支撑架固定安装在接渣槽。

9、本发明较优的技术方案：在其中一个转接渣斗进口面与另一个转接渣斗相邻边设有斜面挡板，所述斜面挡板延伸至另一个转接渣斗上方，并将两个转接渣斗之间的间隙完全遮挡；脉冲计数器对应设置在行走油缸收缩状态时，两个转接渣土斗之间的区域的台车框架上。

10、本发明较优的技术方案：每个称重机构设有两组称重器，两组称重器对称设置在称重轨道的底部，每个称重器包括称重传感器和对称焊接在称重轨道和l型支撑架上的称重传感器安装槽，两个安装槽槽口相对设置，所述称重传感器位于两个安装槽内，在两个安装槽的两侧对称设有支撑挡板，且支撑挡板顶面与称重轨道底面之间具有间隙，且该间隙大于称重传感器的最大形变量；所述称重传感器通过数据采集电缆与盾构控制室内的plc控制器信号连接。

11、本发明较优的技术方案：所述l型支撑架包括两根竖向支撑板和称重机构支撑板，l型支撑架的竖向支撑板固定在台车框架上，其下部延伸在防坠梁的下方，并在竖向支撑板的底部设有防坠梁支撑板，所述称重机构支撑板对应设置在行走轨道底部的位置，并水平伸入台车框架内，所述防坠梁置于防坠梁支撑板上。

12、本发明较优的技术方案：所述转接渣斗拆装吊架包括两组对称布设的支撑架，所述两组支撑架焊接在台车框架上，并用三角筋板补强；所述滑行轨道位于两组支撑架之间，两端分别焊接在两组对称布设支撑架上；所述滑行小车上装配有与滑行轨道相匹配的行走轮，所述起升葫芦为电动或机械起升葫芦；所述滑行轨道延伸至台车轨道、隧道水管吊装区域，并在滑行轨道的两端设有限位挡板。

13、本发明较优的技术方案：每个称重区的称重机构均设有两组，对称设置在两根行走轨道上，每个称重机构均通过l型支撑架安装在台车框架上，每根行走轨道断开部位置于对应的l形支撑架上，并在行走轨道断开部位与l型支撑架接触面焊接有调平块。

14、本发明较优的技术方案：所述防坠梁设有两根，两个防坠梁设置在转接渣斗下部漏斗结构的两侧，且每根防坠梁临近转接渣斗的一侧设有与转接渣斗下部漏斗结构相匹配的倾斜面。

15、本实发明的转接渣斗为长方体结构，下方为漏斗状，在转接渣斗两侧分别安装有与行走轨道匹配的行走轮对，两个转接渣斗之间通过插销连接板连接；在两个转接渣斗之间的间隙设有斜面挡板，避免两个转接渣斗连接处空隙位置漏泥；在转接渣斗输出口偏向隧道连续皮带机侧，出口位置设计了液压开关闸门；在转接渣斗的底部斜面处设有振动器，防结泥饼。

16、所述称重机构包括称重轨道和布设在称重轨道底部的称重器，每个称重器包括对称焊接在轨道底部及l型支撑架底板上的安装槽，并用三角筋板补强；称重传感器安装在轨道底部及l型支撑架底板上的安装槽内；在安装槽两侧焊接有支撑挡板；所述称重机构中要求支撑挡板与称重轨道的间隙大于称重传感器的最大形变量，为保证转接渣斗行走时存在的横向力不干扰称重传感器，要求支撑挡板与安装槽的间隙小于称重传感器与安装槽的间隙。为保证称重机构钢轨道与行走轨道高度一直，在行走轨道与l型支撑架底板接触面上焊接有与调平垫块。本发明通过渣土斗底面的倾斜设计，避开了电机车高度的影响，渣土斗与溜槽的关系，溜槽与皮带机的挡板，渣土斗上方的内壁润滑。

17、本发明安装在台车出渣皮带与连续出渣皮带之间，在渣土到达连续出渣皮带之前对其进行静止称重及体积计量，在保证盾构掘进的连续性前提下，通过转接渣斗“接渣-称重计量-出渣-接渣”切换实现盾构连续皮带出渣转接及称重计量，能够保证在连续掘进的前提下实现渣土静止称重及体积计量，通过掘进行程、出渣重量及出渣体积三者复核校验的方式计算盾构连续皮带出渣超方、欠方情况，解决盾构连续皮带出渣静止称重技术难题，保证掘进出渣量数据精准可靠，保障穿越特殊地层的安全性。