[实用新型]用于基岩爆破预处理施工中的海底盾构机的振动监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于基岩爆破预处理施工中的海底盾构机的振动监测装置。

技术背景

盾构机通常应用于软土地层，随着盾构在隧道工程领域的推广应用，复杂地层条件下盾构掘进施工技术逐步得到工程界的高度重视。当盾构穿越地层范围内存在两种或两种以上地层，且不同地层的工程地质、水文地质及岩土力学等特征相差悬殊时，如掘进范围内隧道断面上部为第四系松软土层，而下部为高强度的坚硬岩石地层，盾构施工面临推力和盾构姿态难以控制、刀具与刀盘磨损严重，效率低等技术难题，掘进前必须提前对特硬基岩或孤石进行破碎预处理，以满足泥水盾构机破碎机和出渣系统的技术要求。

目前解决盾构掘进遇到的上述技术难题，常采用于基岩或孤石破碎预处理的传统方法包括：(1)盾构机强行磨进；(2)冲孔桩破碎基岩或孤石；(3)人工挖孔桩；(4)带压进仓人工破碎；(5)地下爆破破碎基岩或孤石等。前4种方法存在施工成本高，施工难度大，处理时间长，安全风险高，易引发安全事故等缺点。方法5因具有施工方便，安全高效，节约工期和成本等优点，在软硬不均或特硬地层盾构施工中逐步得到推广应用。当盾构掘进过程中遇到上下软硬不均地层时，采用地下钻爆预处理法，当爆破点距离盾构掘进掌子面较近或者爆破最大段药量较大时，必然存在爆破振动对盾构机系统的影响问题。较大的爆破振动可能造成盾构泥水仓工作压力瞬间超过安全极限，对泥水系统或停机保压系统造成不利影响，严重时将引起盾构泥水系统的损坏及掌子面失稳塌方。中国发明专利公报于2011年1月5日公开了专利申请号为201010266254.X、专利名称为《一种海底隧道在陆域段穿越复杂建筑群的爆破施工方法》的发明专利申请，其提出弥补了目前下穿建筑群海底隧道硬岩爆破施工中现有技术未根据振速控制指标及测试数据确定爆破次数和最大段药量等技术参数的不足，但未涉及到海底隧道水下硬岩预处理对盾构安全掘进的影响研究。此外，在广东某核电海底取水隧道工程中，德国Herrenknecht盾构设备生产商曾明确提出必须对爆破的影响进行动态监测，以评价硬岩爆破对盾构系统的影响。为解决该技术难题，亟需一种适用于海底特硬地层爆破预处理对泥水盾构影响的测试装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种用于基岩爆破预处理施工中的海底盾构机的振动监测装置，该用于基岩爆破预处理施工中的海底盾构机的振动监测装置具有安装便捷、现场操作方便、对施工干扰小的优点，适于各种海底隧道硬岩段预爆破处理对盾构安全影响的振动监测。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种用于基岩爆破预处理施工中的海底盾构机的振动监测装置，包括微处理器和多个爆破振动速度传感器，多个爆破振动速度传感器均与微处理器连接，爆破振动速度传感器通过伸缩机构与盾构机前端连接，爆破振动速度传感器与盾构掘进掌子面紧贴。

所述的伸缩机构包括液压支杆和液压活动杆；液压活动杆的外端部设有用于安装爆破振动速度传感器的U型卡槽。

所述的爆破振动速度传感器为5个，分别位于盾构掘进掌子面的中心点、竖向中心线上下各1/2～2/3半径处以及水平中心线左右各1/2～2/3半径处。

有益效果：

与现有技术相比，采用本实用新型提出的用于基岩爆破预处理施工中的海底盾构机的振动监测装置，可根据各监测点的振动速度(通过设置在监测点的多个爆破振动速度传感器检测得到)及泥水压力幅值变化(泥水系统工作压力幅值通过盾构机实时监控系统获得，一般控制在1.9-3.3bar左右)判断掌子面前方爆破对盾构泥水系统的影响度，基于盾构生产商提供的振动标准和泥水压力安全阀值，实现快速准确地评定每次爆破效果，进而优化爆破参数，减小硬岩爆破对盾构系统的安全影响。本实用新型具有安装便捷、现场操作方便、对施工干扰小、环境适应性好等优点，适于各种海底隧道硬岩段预爆破处理对盾构安全影响的振动监测，对确保海底隧道安全施工具有重要意义。

附图说明

图1是用于基岩爆破预处理施工中的海底盾构机的振动监测系统图；

图2是掌子面测点布置图；

图3是液压支杆装置图；

附图中：1——海平面；2——套管及钻孔；3——爆破源；4——盾构掘进掌子面；5——爆破振动监测点；6——盾构机；7——衬砌管片；8——基岩；9——液压支杆；10——圆形平板支座；11——U型卡槽；12——传感器。

具体实施方式

以下将结合图和具体实施过程对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1：