盾構前向探測雷達安裝結構的製作方法
2023-07-09 04:46:26 2
專利名稱：盾構前向探測雷達安裝結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種探地雷達天線安裝於地鐵盾構機刀盤工作面上的安裝結構。
背景技術：
盾構施工前方情況複雜多變，常常存在不良地質因素和未知埋藏物，如市政管道、 人工構建物、水泡、氣泡、碎石、沉船等。這些因素會造成工作面塌方、湧水，輕則影響隧道的 掘進速度，延誤工期，增加施工成本；重則造成設備損壞和人員傷亡，後果不堪設想。所以， 需要對盾構工作面前方的地質狀況進行超前探測和辨識，為施工提供較準確的資料，指導 盾構挖掘，規避風險。工程中獲得盾構施工前方地質情況的主要方法是地質鑽孔法，近年來，隨著技術 的發展和應用，還出現了如隧道地震波超前預報(Tunnel Seismic Prediction)、水平聲波 剖面法(HSP)、地電阻影像探測等方法。探地雷達是一種可進行無損檢測的高科技產品，將其安裝到盾構機刀盤上實現對 前方地質的探測是對創新的運用。但是，盾構機在地下工作環境惡劣，而雷達是一種精密度 非常高的電子元器件，防水等級低，只能承受較低的壓力，為了保護雷達正常工作及不受外 界條件損害，需要對盾構刀盤進行改造，並設計製作雷達安裝和保護結構。經對現有技術檢索，現有技術中沒有現成的設計結構供參考。
發明內容本實用新型的目的在於為實現開創性地將探地雷達應用於盾構掘進過程中的前 向探測，將雷達天線安裝在盾構刀盤上，保證雷達在地下惡劣環境下正常工作，從而利用電 磁波在不同介質內傳播的特性，探測前方地質情況，並通過信息傳輸通道將雷達信號傳輸 到後方的計算機進行分析處理。本實用新型是通過以下技術方案實現的，一種盾構前向探測雷達安裝結構，其特 徵在於，在盾構前方刀盤上開挖一矩形孔洞，將一中央開設窗口結構的安裝基板接在刀盤 矩形孔洞外周，保護板壓板壓在保護板上，通過螺釘將壓板和保護板一併固定在基板上，通 過螺栓將內置雷達天線的保護盒安裝到基板上。為保證整個安裝結構的密封性，在保護盒與安裝基板之間以及保護板與安裝基板 之間分別設有密封圈。進一步限定，共使用16個螺栓在保護盒四周均布，保護盒四邊每邊布置四個，由 此實現通過螺栓將內置雷達天線的保護盒安裝到基板上。雷達天線必須安裝在盾構最前方才能實現前向探測，本實用新型在不影響刀盤強 度、性能的前提下，保證了雷達正常工作及安全可靠不受外界條件損害，保持刀盤完整。在 保護盒與安裝基板之間以及保護板與安裝基板之間還分別設有密封圈，保證整個雷達天線 安裝結構的密封性。雷達天線隨刀盤旋轉，對盾構工作面前方進行圓周探測。
圖1為市售雷達天線外形三視示意圖圖2為盾構刀盤上開槽位置示意圖圖3為雷達保護盒結構示意圖(a工作面主視圖，b俯視方向局部剖開)標記說明1_雷達天線，2-保護盒，3-盾構機刀盤，4-矩形孔洞，5-保護板，51-保 護板壓板，52-安裝基板，53-密封圈，54-螺釘，55-螺栓
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型技術方案作進一步介紹。本實施例選用義大利IDS公司的RIS-K2型雷達配備200MHz天線，外觀結構如圖 1所示，該雷達天線尺寸，其長度a為420mm，寬度b為360mm，高度c為170mm。雷達體積 小、重量輕，配備多通道雷達數據採集單元，主要由DAD控制單元、雷達天線、筆記本電腦、 網絡電纜、電源電纜、蓄電池等部分組成。具體性能指標如下。電性指標12V直流電源；電壓範圍為13. 5 13. 8V。環境指標工作溫度-10 +40°C ；相對溼度< 90% ；防水、防塵、防暴標準達到了 IP65。雷達天線1必須安裝在盾構最前方才能實現前向探測，通過對各種類型盾構機的 調研，選擇將天線1安裝在盾構刀盤3上。在施工過程中，盾構刀盤不僅要受到來自掌子面 的土壓和水壓，還要承受來自土倉的壓力，盾構刀盤材料一般採用高強度低碳合金鋼。雷達 保護板5處於盾構最前方，與刀盤3 —起接觸前方地層。以FCB 土壓平衡盾構為例，在盾構 施工狀態下，盾構刀盤掌子面所承受的平均壓力約為0. 5Mpa，遇到特殊地質時，所承受的壓 力可能瞬間升高。因此保護板材料既要有很好的強度、硬度、耐磨性、抗衝擊性，又要具有很 好的電磁穿透性。經過理論分析及多種材料的綜合比較，選擇具有良好機械性能、耐磨性能 和電性能的聚四氟乙烯材料作為保護板材料。雷達是一種精密度非常高的電子元器件，防水等級低，只能承受較低的壓力，為了 保護雷達正常工作及不受外界條件損害，需要對盾構刀盤進行機械改造。如圖2所示，在不 影響刀盤強度、性能的前提下，在刀盤上挖出雷達天線1大小的空間用於安裝放置保護盒 2，將天線1固定其中，表面覆以強度高、耐磨性好、電磁波穿透性能強的保護板5進行保護， 並保持刀盤3完整。雷達天線1在盾構刀盤3上的安裝位置如圖2所示，開挖的矩形孔洞中 心距離刀盤中心2. 21米，矩形孔洞沿刀盤半徑方向為0. 59米，沿圓周方向為0. 61米。整 個雷達保護盒2採用螺栓55聯接固定在盾構刀盤3上，共使用16個螺栓55，均布，保護盒 四邊每邊布置四個。雷達保護板5安裝在刀盤3工作面上，與刀盤平面基本持平，採用螺釘 54固定。具體安裝如下將中央開設窗口結構的安裝基板52首先焊接在盾構機刀盤3矩形 孔洞4外周，從而提供安裝基礎。然後將保護板壓板51壓在保護板5上，通過螺釘54將壓 板51和保護板3 —並固定在基板52上。最後通過螺栓55將保護盒5安裝到基板52上。 安裝結構如圖3a、b所示。為了保證整個安裝結構的密封性，在保護盒5與安裝基板52之 間以及保護板5與安裝基板52之間分別設有密封圈53，如圖3a所示。
權利要求一種盾構前向探測雷達安裝結構，其特徵在於，在盾構前方刀盤上開挖一矩形孔洞，將一中央開設窗口結構的安裝基板焊接在刀盤矩形孔洞外周，保護板壓板壓在保護板上，通過螺釘將壓板和保護板一併固定在基板上，通過螺栓將內置雷達天線的保護盒安裝到基板上。
2.如權利要求1所述的安裝結構，其特徵在於，在保護盒與安裝基板之間以及保護板 與安裝基板之間分別設有密封圈。
3.如權利要求1所述的安裝結構，其特徵在於，共使用16個螺栓在保護盒四周均布，保 護盒四邊每邊布置四個。
專利摘要一種盾構前向探測雷達安裝結構，其特徵在於在盾構前方刀盤上開挖一矩形孔洞，將一中央開設窗口結構的安裝基板焊接在刀盤矩形空洞外周，保護板壓板壓在保護板上，通過螺釘將壓板和保護板一併固定在基板上，通過螺栓將內置雷達天線的保護盒安裝到基板上。本實用新型在不影響刀盤強度、性能的前提下，保證了雷達正常工作及安全可靠不受外界條件損害，保持刀盤完整。在保護盒與安裝基板之間以及保護板與安裝基板之間還分別設有密封圈，保證整個雷達天線安裝結構的密封性。
文檔編號H01Q1/22GK201732863SQ20102029274
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月16日 優先權日2010年8月16日
發明者朱堅, 沈小飛, 王權 申請人:上海地鐵盾構設備工程有限公司