專利名稱：盾構(gòu)前向探測(cè)雷達(dá)保護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種探地雷達(dá)天線安裝于地鐵盾構(gòu)機(jī)上的保護(hù)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
盾構(gòu)施工前方情況復(fù)雜多變，常常存在不良地質(zhì)因素和未知埋藏物，如市政管道、 人工構(gòu)建物、水泡、氣泡、碎石、沉船等。這些因素會(huì)造成工作面塌方、涌水，輕則影響隧道的 掘進(jìn)速度，延誤工期，增加施工成本；重則造成設(shè)備損壞和人員傷亡，后果不堪設(shè)想。所以， 需要對(duì)盾構(gòu)工作面前方的地質(zhì)狀況進(jìn)行超前探測(cè)和辨識(shí)，為施工提供較準(zhǔn)確的資料，指導(dǎo) 盾構(gòu)挖掘，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。工程中獲得盾構(gòu)施工前方地質(zhì)情況的主要方法是地質(zhì)鉆孔法，近年來，隨著技術(shù) 的發(fā)展和應(yīng)用，還出現(xiàn)了如隧道地震波超前預(yù)報(bào)(Tunnel Seismic Prediction)、水平聲波 剖面法(HSP)、地電阻影像探測(cè)等方法。探地雷達(dá)是一種可進(jìn)行無損檢測(cè)的高科技產(chǎn)品，將其安裝到盾構(gòu)機(jī)刀盤上實(shí)現(xiàn)對(duì) 前方地質(zhì)的探測(cè)是對(duì)創(chuàng)新的運(yùn)用。但是，盾構(gòu)機(jī)在地下工作環(huán)境惡劣，而雷達(dá)是一種精密度 非常高的電子元器件，防水等級(jí)低，只能承受較低的壓力，為了保護(hù)雷達(dá)正常工作及不受外 界條件損害，需要對(duì)盾構(gòu)刀盤進(jìn)行改造，并設(shè)計(jì)制作雷達(dá)安裝和保護(hù)結(jié)構(gòu)。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)檢索，現(xiàn)有技術(shù)中沒有現(xiàn)成的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)供參考。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于為實(shí)現(xiàn)開創(chuàng)性地將探地雷達(dá)應(yīng)用于盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的前 向探測(cè)，將雷達(dá)天線安裝在盾構(gòu)刀盤上，保證雷達(dá)在地下惡劣環(huán)境下正常工作，從而利用電 磁波在不同介質(zhì)內(nèi)傳播的特性，探測(cè)前方地質(zhì)情況，并通過信息傳輸通道將雷達(dá)信號(hào)傳輸 到后方的計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，將現(xiàn)有的雷達(dá)天線放置于與雷達(dá)天線形 狀大小相適應(yīng)的保護(hù)盒中，雷達(dá)天線置于保護(hù)盒中并固定其內(nèi)，在盾構(gòu)前方刀盤上開挖形 狀大小與保護(hù)盒相匹配的方形孔洞，保護(hù)盒置于孔洞內(nèi)，其外側(cè)再由一保護(hù)板覆蓋保持刀 盤工作面完整。進(jìn)一步的，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?yàn)?. 61米。進(jìn)一步限定，所述保護(hù)盒采用螺栓聯(lián)接固定在盾構(gòu)刀盤上。所述保護(hù)板安裝在刀盤工作面上，與刀盤平面基本持平，采用螺釘聯(lián)接固定。雷達(dá)天線必須安裝在盾構(gòu)最前方才能實(shí)現(xiàn)前向探測(cè)，本實(shí)用新型對(duì)盾構(gòu)刀盤進(jìn)行 改造，在不影響刀盤強(qiáng)度、性能的前提下，保證了雷達(dá)正常工作及不受外界條件損害，保持 刀盤完整，雷達(dá)天線隨刀盤旋轉(zhuǎn)，對(duì)盾構(gòu)工作面前方進(jìn)行圓周探測(cè)。

圖1為盾構(gòu)刀盤上開槽位置示意圖圖2為雷達(dá)保護(hù)盒結(jié)構(gòu)示意圖(a工作面主視圖，b俯視方向局部剖開)標(biāo)記說明2_保護(hù)盒，3-盾構(gòu)機(jī)刀盤，4-矩形孔洞，5-保護(hù)板，54-螺釘，55-螺栓
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步介紹。將盒狀的雷達(dá)天線放置于與雷達(dá)天線形狀大小相適應(yīng)的圖2所示的保護(hù)盒2中， 雷達(dá)天線固定在保護(hù)盒2內(nèi)，在圖1盾構(gòu)前方刀盤3上開挖有形狀大小與保護(hù)盒匹配的矩 形孔洞4，保護(hù)盒2置于孔洞4內(nèi)，其外側(cè)再由一保護(hù)板5覆蓋保持刀盤完整。本實(shí)施例選用意大利IDS公司的RIS-K2型雷達(dá)配備200MHz天線，外形及大小與 刀盤上開挖矩形孔洞4相應(yīng)，它體積小、重量輕，配備多通道雷達(dá)數(shù)據(jù)采集單元，主要由 DAD控制單元、雷達(dá)天線、筆記本電腦、網(wǎng)絡(luò)電纜、電源電纜、蓄電池等部分組成。具體性能指 標(biāo)如下。電性指標(biāo)12V直流電源；電壓范圍為13. 5 13. 8V。環(huán)境指標(biāo)工作溫度-10 +40°C ；相對(duì)濕度< 90% ；防水、防塵、防暴標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了 IP65。雷達(dá)天線必須安裝在盾構(gòu)最前方才能實(shí)現(xiàn)前向探測(cè)，通過對(duì)各種類型盾構(gòu)機(jī)的調(diào) 研，選擇將天線安裝在盾構(gòu)刀盤3上。在施工過程中，盾構(gòu)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(gòu)刀盤材料一般采用高強(qiáng)度低碳合金鋼。雷達(dá)是 一種精密度非常高的電子元器件，防水等級(jí)低，只能承受較低的壓力，為了保護(hù)雷達(dá)正常 工作及不受外界條件損害，需要對(duì)盾構(gòu)刀盤進(jìn)行機(jī)械改造。如圖1所示，在不影響刀盤強(qiáng) 度、性能的前提下，在刀盤上挖出雷達(dá)天線大小的空間用于安裝放置保護(hù)盒2，將天線固定 其中，表面覆以強(qiáng)度高、耐磨性好、電磁波穿透性能強(qiáng)的保護(hù)板5進(jìn)行保護(hù)，并保持刀盤3完 整。雷達(dá)天線在盾構(gòu)刀盤3上的安裝位置如圖1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?yàn)?. 59米，沿圓周方向?yàn)?. 61米。在掘進(jìn)過程中，雷達(dá) 天線隨刀盤3旋轉(zhuǎn)，對(duì)盾構(gòu)工作面前方進(jìn)行圓周探測(cè)。整個(gè)雷達(dá)保護(hù)盒2采用螺栓55聯(lián)接固定在盾構(gòu)刀盤3上，共使用16個(gè)螺栓55， 均布，保護(hù)盒四邊每邊布置四個(gè)。雷達(dá)保護(hù)板5安裝在刀盤3工作面上，與刀盤平面基本持 平，采用螺釘54接固定。
權(quán)利要求一種盾構(gòu)前向探測(cè)雷達(dá)保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，將雷達(dá)天線放置于與雷達(dá)天線形狀大小相適應(yīng)的保護(hù)盒中，雷達(dá)天線固定在保護(hù)盒內(nèi)，在盾構(gòu)前方刀盤上開挖有形狀大小與保護(hù)盒匹配的矩形孔洞，并將保護(hù)盒整體置于矩形孔洞內(nèi)，矩形孔洞外側(cè)再由一保護(hù)板覆蓋保持刀盤工作面完整。
2.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，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?yàn)?. 59米，沿圓周方向?yàn)?. 61米。
3.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)盒采用螺栓聯(lián)接固定在盾構(gòu) 刀盤上。
4.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)板采用螺釘聯(lián)接固定在刀盤工作面。
專利摘要一種盾構(gòu)前向探測(cè)雷達(dá)保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于將雷達(dá)天線放置于與雷達(dá)天線形狀大小相適應(yīng)的保護(hù)盒中，雷達(dá)天線固定其內(nèi)，在盾構(gòu)前方刀盤上開挖有形狀大小與保護(hù)盒匹配的矩形孔洞，整體雷達(dá)天線置于矩形孔洞內(nèi)，孔洞外側(cè)再由一保護(hù)板覆蓋保持刀盤完整，從而完成將保護(hù)盒整體安裝到盾構(gòu)刀盤上。本實(shí)用新型對(duì)盾構(gòu)刀盤進(jìn)行改造，在不影響刀盤強(qiáng)度、性能的前提下，保證了雷達(dá)正常工作及不受外界條件損害。
文檔編號(hào)G01S7/02GK201730623SQ20102029276
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者馮雙昌, 史海舟, 周奇才, 楊天琳, 潘若辰, 熊肖磊 申請(qǐng)人:上海地鐵盾構(gòu)設(shè)備工程有限公司;同濟(jì)大學(xué)