顶管顶进施工实时监测装置的制作方法

1.本实用新型属于地下管道施工技术领域，具体涉及一种顶管顶进施工实时监测装置。


背景技术：

2.顶管施工是借助于主顶油泵等顶进设备的推力，将工具管或掘进机从工作井穿过沿线土层进入接收井；与此同时，将紧随其后的管道依次连接并埋设到这两个井的管线土层中的敷设地下管道的施工方法。
3.顶管的顶进通常为直线，但是在顶进的过程中，收各种因素的影响，顶管可能跑偏，并不能总是保持直线顶进。为了监测顶管的顶进路线是否跑偏(跑偏通常表现为顶管机的机头相对于设计的顶进路线发生了倾斜)，通常在工作井中安装激光仪，然后在顶管机机头的机头侧壁上安装光靶，激光仪打出激光到光靶的受光面上，光靶检测受光面上的激光光点的位置来间接地监测顶管机机头是否跑偏，检测到跑偏后再用纠偏油缸进行纠偏。但是这种方法在原理上存在一定的缺陷，如附图1所示，由于光靶通常是一个平面，机头刚刚发生偏离即机头开始倾斜时，光点在光靶的位置是并没有发生变化的，只有待机头行进了一端距离后，光点才会表现为在光靶上移动了一段距离l，此时才能监测到机头发生了倾斜，具有一定的延时性，并不是实时地监测是否跑偏。


技术实现要素：

4.本实用新型意在提供一种顶管顶进施工实时监测装置，实时地监测顶管机的机头是否发生了倾斜。
5.为了达到上述目的，本实用新型的方案为：顶管顶进施工实时监测装置，包括激光仪和光靶，还包括安装架和由透明物质制成的折射柱，折射柱的两个端面相互平行，光靶的受光面与折射柱的端面平行，折射柱安装在安装架上。
6.本方案的工作原理及有益效果在于：通过安装架将折射柱安装到顶管机机头内的机头侧壁上，并让折射柱位于激光仪和光靶之间，折射柱的端面垂直于激光仪发出的激光，折射柱轴线的角度平行于顶管机轴线的角度。当顶管机机头未发生倾斜时，激光射入折射柱的入射角为0，激光不会在折射柱内发生折射，激光的光点在光靶的受光面不会发生移动。当顶管机的机头发生一旦发生倾斜时，此时折射柱也会随之发生倾斜，激光与折射柱的端面之间产生了入射角，激光穿过折射柱时就会发生折射，光靶上的光点会立即发生位移，则可立即检测出机头发生了倾斜。
7.本方案一是能够在顶管机机头发生倾斜时立即检测出机头发生了倾斜，并且可根据折射柱的光学和尺寸参数立即反算出入射角，从而立即算出机头的倾斜角度；二是能够根据折射后光点在光靶受光面上位移的方向判断出顶管机机头的倾斜方向；三是折射柱的长度越长，光点的位移距离越长，检测精度越高，因此可以通过设置折射柱的长度来提高检测精度。
8.可选地，安装架包括一对安装环，安装环平行设置，每个安装环的周向上沿径向开有多个螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有调节螺钉。
9.可选地，折射柱的侧面上设有与调节螺钉相对应的耐磨环。
10.可选地，折射柱朝向光靶的端面上设有若干间距相等的同心环。
11.可选地，折射柱朝向光靶的端面的中心处设置有遮光块。光靶上的受光面上主要是ccd感光电子元件，受激光的长时间照射会大幅缩短感光电子元件的使用寿命。设置遮光块后，激光直射、入射角为0时，激光就会直射到遮光块上，光靶检测不到光点，可判定为顶管机机头并未发生倾斜，当顶管机机头发生倾斜时、光点发生位移且位移出遮光块的边缘后才能被光靶检测到，由于大部分施工时间中，顶管机的机头是不会跑偏的，这样就能保证大部分的时间中激光是直射到遮光块上，而不是光靶上，有利于延长光靶的使用寿命。而且，顶进施工过程中，顶管机会产生一定幅度的振动，导致光点也会在光靶上往复移动，这可能给检测带来误判，通过设置遮光块的形状和尺寸，能够让顶管机运行产生的振动导致的光点往复移动也完全落在遮光块上，避免给检测带来误判。
附图说明
12.图1为传统检测方法的缺陷示意图；
13.图2为本实用新型实施例中顶管顶进施工实时监测装置的结构示意图。
具体实施方式
14.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
15.说明书附图中的标记包括：机头侧壁1、连接杆2、安装环3、调节螺钉4、折射柱5、耐磨环6、光靶7、受光面8。
16.实施例
17.本实施例基本如附图2所示：顶管顶进施工实时监测装置，顶管顶进施工实时监测装置，包括激光仪和光靶7，还包括安装架和由透明尼龙制成的折射柱5，折射柱5为圆柱，折射柱5的两个端面打磨成光滑平面且相互平行。安装架包括一对安装环3，安装上焊接有连接杆2，连接杆2顶部焊接有安装耳，再将安装耳焊接到安装架机头侧壁1上。安装环3平行设置，每个安装环3的周向上沿径向开有多个螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有调节螺钉4。折射柱5的侧面上粘接有两个与调节螺钉4相对应的由铜制成的耐磨环6。折射柱5穿设在安装环3中，调节螺钉4的端部与耐磨环6相抵，通过调节螺钉4的转动，调节整个折射柱5的轴线，直至折射柱5的端面的中心与激光照射方向重合、折射柱5的轴线与激光光线重合。折射柱5位于激光仪和光靶7之间，光靶7的受光面8朝向折射柱5的端面，光靶7的中心位于激光照射路线上，朝向光靶7受光面8的端面上设有若干间距相等的同心环，用于量化光点位移的距离，同心环的圆心处贴有直径5mm的、圆形的遮光块。
18.激光仪发出的激光穿过折射柱5轴线地照射到折射柱5端面上，当顶管机机头未发生倾斜时，激光射入折射柱5的入射角为0，激光直射到遮光块上，光靶7开机后接收不到光点，则判定为顶管机机头未发生倾斜。当顶管机机头发生倾斜时，折射后从激光光线在遮光块以外的光靶7受光面8上产生光点，被光靶7感应到后，通过光点的位置和光点距离光靶7中心点的距离，反算出激光的入射角，从而实时检测出折射柱5端面的倾斜情况，继而得知
顶管机的机头的倾斜情况。
19.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和本实用新型的实用性。说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。


技术特征：
1.顶管顶进施工实时监测装置，其特征在于：顶管顶进施工实时监测装置，包括激光仪和光靶，还包括安装架和由透明物质制成的折射柱，折射柱的两个端面相互平行，光靶的受光面与折射柱的端面平行，折射柱安装在安装架上。2.根据权利要求1所述的顶管顶进施工实时监测装置，其特征在于：安装架包括一对安装环，安装环平行设置，每个安装环的周向上沿径向开有多个螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有调节螺钉。3.根据权利要求2所述的顶管顶进施工实时监测装置，其特征在于：折射柱的侧面上设有与调节螺钉相对应的耐磨环。4.根据权利要求3所述的顶管顶进施工实时监测装置，其特征在于：折射柱朝向光靶的端面上设有若干间距相等的同心环。5.根据权利要求4所述的顶管顶进施工实时监测装置，其特征在于：折射柱朝向光靶的端面的中心处设置有遮光块。

技术总结
本实用新型属于地下管道施工技术领域，具体涉及一种顶管顶进施工实时监测装置，顶管顶进施工实时监测装置，包括激光仪和光靶，还包括安装架和由透明物质制成的折射柱，折射柱的两个端面相互平行，光靶的受光面与折射柱的端面平行，折射柱安装在安装架上。本实用新型能够在顶管机机头发生倾斜时立即检测出机头发生了倾斜并且判断出顶管机机头的倾斜方向，还有利于提高检测精度。有利于提高检测精度。有利于提高检测精度。


技术研发人员：任历文 江昌利 王帆 郭连生 刘思灵 刘宏 刘鼎
受保护的技术使用者：中铁八局集团第一工程有限公司
技术研发日：2022.09.07
技术公布日：2023/1/16