用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测搭载装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测搭载装置及方法，包括：滚动液压电极、回转接线设备、合并管路和固定电极；刀盘上安装滚动测量电极与滚动供电电极，护盾上安装滚动供电电极，固定供电电极B与固定测量电极N安装在TBM后配套拖车处。滚动液压电极与回转接线设备通过合并管路完成刀盘与TBM主体之间电性信号以及油液管路连接；本发明专利技术有益效果：本发明专利技术提出的滚动电极在伸出状态后可以保证在TBM掘进或刀盘维修时电极与掌子面接触耦合，从而实现探测系统与TBM的搭载一体化集成化，实现了TBM施工刀盘旋转下电法实时超前探测。

Rolling contact type electric method real time advanced detecting device and method used for TBM

The invention relates to a method for TBM rolling contact method equipped with advanced detection device and method of real time, including: rolling hydraulic rotary electrode, terminal equipment, combined with pipeline and fixed electrode; cutter installed on the rolling and rolling power measuring electrode electrode, the rolling power supply electrode installing shield, the fixed power supply electrode B and fixed electrode measurement N installation at the facilities in the TBM trailer. The hydraulic rolling electrode and rotary wiring equipment by combining the pipeline between the cutter and the completion of TBM main electrical signals and oil pipeline connection; the invention has the advantages that the rolling electrode provided by the invention can ensure the TBM in the extended state after excavation or cutter maintenance electrode and face contact coupling, so as to realize the detection system with TBM equipped with integration, realize the real-time electrical rotating advanced detection TBM construction cutter.

【技术实现步骤摘要】
用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测搭载装置及方法
本专利技术涉及隧道不良地质体探测的实时超前探测领域，尤其涉及一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测搭载装置及方法。
技术介绍
随着各大城市地铁建设力度的不断加大，跨江越海隧道工程不断增加，国家的重点建设项目，如长距离供水、水下交通、西气东输等工程都将涉及到穿越江河的问题；铁路、公路、市政、供水、供气、防洪、水电等隧道工程的建设。这些都会使隧道(隧洞)的数量大幅度增多。TBM施工是主流的隧道开挖方法，TBM(TunnelBoringMachine)主要是利用机械压力对岩石土地进行切削、破碎，是高度机械化和自动化的大型地下隧道开挖设备，具有高效、快速、优质、安全等优点。经过半个多世纪的发展，TBM掘进技术已相当成熟，但是TBM施工对地质状况非常敏感,在深埋长大隧洞TBM施工中,经常遇到不良地质体,如大规模塌方、涌水,岩爆等,都会严重影响TBM正常的掘进施工。为保证TBM施工安全,需要实时对不良地质体进行超前地质探测和超前地质预报,判断可能发生施工地质灾害的相对位置、规模和严重程度等,以便提前做好技术准备,指导TBM施工。然而TBM装置十分复杂，刀盘改装空间和超前预报时间十分有限，使用现有的电法探测方式费时费力，无法在TBM上有效搭载，难以满足TBM施工快速、准确的探测前方的不良地质体的要求。为了实现探测系统与TBM的一体化集成化，亟需研制用于TBM电法超前探测的搭载装置，在掘进机施工条件下实现实时的探测，提高探测效率。然而由于TBM的机械构造和特有的施工形式，电法探测装置搭载在TBM上面临着诸多问题，主要如下：①允许探测周期短。TBM仅有较短的时间不工作停机保养，而探测需在该时间范围内快速高效的完成。快速完成供电电极和测量电极快速布置，是提高TBM搭载电法探测效率需解决的首要问题。②刀盘电极易损毁。电法探测装置采用接触式电极，与掌子面接触耦合。在TBM掘进或刀盘维修时，需要转动刀盘。转动的过程中会破坏电极及推出装置，影响超前地质探测。采用新型的不易损坏的接触式电极是一个亟需解决的重要问题。③TBM施工过程中，刀盘相对于TBM主体结构不停转动，为实现两者之间的有效安全连接，亟需提出一种回转接线装置。能够在TBM刀盘转动的同时顺利实现电缆的回转以及刀盘电极用水和液压油的回转。
技术实现思路
本专利技术针对于现有TBM电法搭载装置存在的技术问题，提出了一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测搭载装置及方法，为TBM的安全施工提供技术支撑。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测的搭载装置，包括：滚动液压电极、回转接线设备、合并管路和固定电极；所述滚动液压电极与所述回转接线设备通过合并管路完成刀盘与TBM主体之间电性信号以及油液管路连接；回转接线设备和固定电极分别与电法探测的主机系统连接；所述回转接线设备包括：电法回转接线设备外环、电法回转接线设备内环、TBM回转接线设备外环以及TBM回转接线设备内环；所述TBM回转接线设备内环与TBM主体连接并保持静止，所述电法回转接线设备外环通过电刷与电法回转接线设备内环连接，所述电法回转接线设备内环与TBM回转接线设备内环连接，所述TBM回转接线设备内环连接电法探测的主机系统。进一步地，所述滚动液压电极包括滚动液压供电电极和滚动液压测量电极；固定电极包括进行供电的固定供电电极B和进行测量的固定测量电极N。进一步地，所述滚动液压供电电极安装在刀盘的大半径上，构成多个相同极性的供电电极；所述滚动液压测量电极安装在刀盘的小半径上，构成阵列式测量电极系。进一步地，所述主机系统分别通过回转接线设备为滚动液压供电电极和固定供电电极B供电，同时通过回转接线设备采集滚动液压测量电极和固定测量电极N的数据。进一步地，进行探测时，所述主机系统发出的油液加压指令通过回转接线设备传送至刀盘滚动液压电极内部的液压油泵，液压油泵加压后将电极伸出至接触掌子面，完成探测的电路布置。进一步地，所述滚动液压电极还包括：绝缘层，耐磨保护套和液压油缸；所述滚动液压电极与液压油缸连接，所述液压油缸固定在刀盘前面板上，所述液压油缸由缆线连接回转接线设备；所述滚动液压电极的外部由绝缘层包裹，所述耐磨保护套是电极的框架外壳。进一步地，所述合并管路包括：液压供油管、多芯电缆和供水水管；所述液压供油管和供水水管分别在刀盘内产生分路，分别为作为每个滚动电极的供油和供水管道；所述多芯线缆包括与液压供油管和供水水管所产生的分路相匹配的单芯线缆，作为每个滚动电极的供电通道。一种TBM，所述TBM上设置有用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测搭载装置；所述滚动液压电极分别安装在TBM刀盘的工作面和护盾上并随刀盘旋转，所述固定电极在TBM后配套拖车处固定布设。一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测搭载装置的工作方法，包括：(1)在TBM上安装回转接线设备并铺设电缆，电缆一端连接所述刀盘上的滚动液压电极，另一端连接回转接线设备，回转接线设备经电缆与主机系统连接；护盾上滚动液压电极经电缆与主机系统连接，TBM后配套拖车处的固定供电电极B和固定测量电极N经电缆与主机系统连接；(2)探测时，由主机系统发出加压指令，油液通过合并管路加压传送至刀盘滚动电极内部的液压油泵，液压油泵加压后将电极伸出至接触掌子面，同时油液通过液压管路使护盾上滚动液压电极推出至围岩，完成探测的电极布置；(3)主机系统设定电流，对所述滚动液压供电电极和固定电极B进行供电，同时获取滚动液压测量电极和固定电极N的数据，完成测量数据采集；(4)随着所述TBM的刀盘在掌子面的推进，依次选择下一工作面进行探测，重复所述步骤(3)，实现探测数据的实时采集。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术在TBM的制造过程中在刀盘上安装供电电极和测量电极，同时，将固定供电电极和固定测量电极固定安装于TBM的盾尾处；仅在刀盘上安装电极系可有效避免后方金属物的干扰，提高对前方的超前探测能力，更为重要的是克服了刀盘与掌子面空间极为狭小的问题。2、本专利技术提出的滚动电极在伸出状态后可以保证在TBM掘进或刀盘维修时电极与掌子面接触耦合。同时滚动电极可以随着刀盘旋转保证了电极在TBM掘进探测时电极与掌子面接触。3、本专利技术提出的回转接线设备在TBM施工过程顺利实现多芯电缆的回转以及刀盘电极用水和液压油的回转需求，实现探测装置的实时自动化探测。4、本专利技术提出的搭载装置能够满足TBM快速化施工的需求，实现TBM施工过程中不停机超前探测的实时自动化探测。附图说明图1为本专利技术实施例的探测装置的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例滚动液压电极的结构示意图；图3为本专利技术实施例回转接线设备的结构示意图；图4为本专利技术实施例主机系统的结构原理示意图；图5为本专利技术实施例管路合并及布置示意图；图6为本专利技术实施例电极在刀盘的布置图；其中，1.滚动液压供电电极，2.滚动液压测量电极，3.回转接线设备，4.滚动电极，5.绝缘层,6.耐磨保护套,7.刀盘前面板,8.液压油缸,9.电法回转接线设备外环,10.电刷,11.电法回转接线设备内环,12.固定支架,13.TBM回转接线设备外环,14.TBM回转接线设备内环，15.供电电极连接系统，16.多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测的搭载装置，其特征是，包括：滚动液压电极、回转接线设备、合并管路和固定电极；所述滚动液压电极与所述回转接线设备通过合并管路完成刀盘与TBM主体之间电性信号以及油液管路连接；回转接线设备和固定电极分别与电法探测的主机系统连接；所述回转接线设备包括：电法回转接线设备外环、电法回转接线设备内环、TBM回转接线设备外环以及TBM回转接线设备内环；所述TBM回转接线设备内环与TBM主体连接并保持静止，所述电法回转接线设备外环通过电刷与电法回转接线设备内环连接，所述电法回转接线设备内环与TBM回转接线设备内环连接，所述TBM回转接线设备内环连接电法探测的主机系统。

【技术特征摘要】
1.一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测的搭载装置，其特征是，包括：滚动液压电极、回转接线设备、合并管路和固定电极；所述滚动液压电极与所述回转接线设备通过合并管路完成刀盘与TBM主体之间电性信号以及油液管路连接；回转接线设备和固定电极分别与电法探测的主机系统连接；所述回转接线设备包括：电法回转接线设备外环、电法回转接线设备内环、TBM回转接线设备外环以及TBM回转接线设备内环；所述TBM回转接线设备内环与TBM主体连接并保持静止，所述电法回转接线设备外环通过电刷与电法回转接线设备内环连接，所述电法回转接线设备内环与TBM回转接线设备内环连接，所述TBM回转接线设备内环连接电法探测的主机系统。2.如权利要求1所述的一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测的搭载装置，其特征是，所述滚动液压电极包括滚动液压供电电极和滚动液压测量电极；固定电极包括进行供电的固定供电电极B和进行测量的固定测量电极N。3.如权利要求2所述的一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测的搭载装置，其特征是，所述滚动液压供电电极安装在刀盘的大半径上，构成多个相同极性的供电电极；所述滚动液压测量电极安装在刀盘的小半径上，构成阵列式测量电极系。4.如权利要求2所述的一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测的搭载装置，其特征是，所述主机系统分别通过回转接线设备为滚动液压供电电极和固定供电电极B供电，同时通过回转接线设备采集滚动液压测量电极和固定测量电极N的数据。5.如权利要求1所述的一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测搭载装置，其特征是，进行探测时，所述主机系统发出的油液加压指令通过回转接线设备传送至刀盘滚动液压电极内部的液压油泵，液压油泵加压后将电极伸出至接触掌子面，完成探测的电路布置。6.如权利要求1所述的一种用于TBM的滚动接触式电法实时超前探测搭载装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李术才，李建斌，刘斌，聂利超，刘海东，郭谦，王厚同，
申请(专利权)人：山东大学，中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37