CN112412486B - Tbm电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置及方法，包括：导轨、底座、支撑杆和伸缩杆；所述导轨布置于TBM主梁上，所述底座与导轨通过滑轮连接，底座可沿导轨滑动，支撑杆与底座连接，支撑杆用于进行角度调节，伸缩杆与支撑杆连接，伸缩杆可进行电动伸缩长度伸缩可调，通过支撑杆的角度调节和伸缩杆的长度调节后对供电电极点位进行安装与支撑。该装置安装完成后，可实现电阻率法数据四路电极同时供电，不同供电电极系的连续采集，提高了探测效率，且是机械固定，减少人员使用，降低了人工成本，同时避免了因人为失误造成的数据质量较差的情况。

Description

TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置及方法

技术领域

本公开属于电阻率法探测领域，尤其涉及TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在交通、水利、市政等隧道及地下工程建设过程中，由于地质条件的复杂多变和现有技术水平的限制，初期的勘查水平无法全部探明开挖轴线上的不良地质。尤其近年来，隧道建设越来越多的采用TBM施工，但TBM 对地质条件的适应性较差，当遭遇破碎带和突水突泥等不良地质时，因不能采取合理的施工方案造成TBM卡机、被埋等事故频发。因此，在施工中开展超前地质预报对前方不良地质体进行探测，提前探明掌子面前方的地质情况，并根据探测结果进行相应的施工方案优化调整，具有重要的安全和经济价值。

在目前的隧道施工中，电阻率法是一种比较常用且有效的超前地质预报手段，可以对隧道掌子面前方含水构造等不良地质体进行探测。观测模式为在隧道掌子面布置测量电极系M和供电电极A0，在测量电极系的后侧周边围岩布置4个供电电极组成供电电极系A，供电B电极与供电N电极位于隧道后方无穷远处。探测时，4个供电电极系A供入相同电流，测量电极M测量电势，待阵列测量电极系中的每个测量电极测量结束后，然后向掌子面后方移动供电电极系A，继续测量阵列电极M的电势，直至供电电极系移动到预定位置探测结束，见图1。

供电电极作为电阻率法的重要部件，以往在钻爆法或敞开式TBM(除搭载式装置)施工隧道中，供电电极需要用特制的电极杆用人工方式与围岩紧密贴合，且探测点位数量较多，若单个进行采集，探测时间将增加，大大降低了采集效率，且在采集时需要专人固定供电电极，对体力是极大的考验，极易因为体力问题出现采集错误，严重影响数据质量，也增加了人力成本。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置,在TBM护盾后方围岩四周布置供电电极***，通过其自动化安装功能的实现，解决人工支撑供电电极的现状，提高探测效率和探测数据的质量，同时减低人工成本。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置，包括：导轨、底座、支撑杆和伸缩杆；

所述导轨布置于TBM主梁上，所述底座与导轨通过滑轮连接，底座可沿导轨滑动，支撑杆与底座连接，支撑杆用于进行角度调节，伸缩杆与支撑杆连接，伸缩杆可进行电动伸缩长度伸缩可调，通过支撑杆的角度调节和伸缩杆的长度调节后对供电电极点位进行安装与支撑。

第二方面，公开了TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法，包括：

将导轨安装于TBM主梁上，加以固定；

将底座安装在导轨之上，在探测点位加以固定，下部底座与导轨的连接，采用吊滑轮方式；

将支撑杆与底座连接，并调整角度；

将伸缩杆与支撑杆连接，并调整角度和长度，与围岩紧密贴合；

通过支撑杆的角度调节和伸缩杆的长度调节后对供电电极点位进行安装与支撑。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

基于TBM施工环境中供电电极自动安装与支撑装置，伸缩杆的自动伸缩，当底座安装完成，支撑杆固定之后，伸缩杆自动伸出与围岩接触，结束自动收回，不用人工手动举杆，充分利用TBM施工环境现有空间，要操作简便，提高探测效率和探测数据质量，减少对TBM施工进度的影响。

本发明提出的TBM电阻率法超前探测自动安装与支撑装置，该装置利用TBM护盾后方主梁的现有空间，不对TBM结构进行实质性改变，避免了对TBM的结构损坏。

该装置中的底座与导轨连接，可通过滑轮移动，支撑杆和伸缩杆可进行角度调整，且伸缩杆通过电动控制自动伸缩，通过底座位置和支撑杆和伸缩杆的角度调整，可实现对探测点位的灵活布置，可有效避开塌腔或金属支护。

该装置安装完成后，同一圈上四个装置同时安装完成，同时供电，可实现电阻率法数据四路电极同时供电，不同供电电极系的连续采集，提高了探测效率，且是机械固定，减少人员使用，降低了人工成本，同时避免了因人为失误造成的数据质量较差的情况。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为电极布置示意图；

图2是本发明供电电极装置位置示意图。

图3是同电极系截面图。

图4是供电电极装置结构图。

图中，1-护盾，2-供电电极自动安装与支撑装置，21-伸缩杆，22-支撑杆，23-底座，24-滑轮，3-导轨。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在电阻率法探测中，会根据探测深度调整供电电极数量和距离。目前所采用的是5圈电极系，共20个电极，根据实际情况调整可能会增加到10 圈，共40个电极。当前这种便携式(非搭载式)电阻率法探测中，供电电极单点探测，依次测量，过程中需要专门人员移动供电电极，效率较低。在移动过程中极易造成操作失误，引起数据质量差甚至不能继续采集的问题，而且人员在TBM上移动易造成安全问题。本公开技术方案利用探测准备期间将自动安装与支撑装置设置完毕，不耽误探测中间的时间，且可以统一电极系上四路电极同时采集数据，电极系之间切换，大大缩短探测时间，提高探测效率的同时也保证了数据质量的提高。

本实施例是在TBM护盾后方围岩四周布置供电电极***，通过其自动化安装功能的实现，解决人工支撑供电电极的现状，提高探测效率和探测数据的质量，同时减低人工成本。

在一实施例子中，TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置，包括导轨，底座，支撑杆和伸缩杆，所述导轨布置于TBM主梁上，底座与导轨通过滑轮连接，底座可沿导轨滑动，滑轮带有制动装置，支撑杆与底座连接，支撑杆可进行角度调节，伸缩杆与支撑杆连接，伸缩杆可进行电动伸缩，通过支撑杆的角度调节和伸缩杆的长度调节对供电电极点位进行优化。

所述导轨布置于TBM主梁，主梁上部左右对称分布两根导轨，主梁下部左右对称分布两根吊轨，下部两根导轨倒向安装，其中下部导轨可安装吊滑轮。

所述底座通过滑轮与导轨连接，底座可通过滑轮在导轨上移动，滑轮带有制动装置，在所需位置即供电电极位置可固定。

所述支撑杆与底座连接，支撑杆可进行角度调整，通过紧固螺栓固定。

支撑杆可在底座上进行角度调整，沿导轨方向左右调整。

所述伸缩杆与支撑杆连接，可进行上下角度调整，通过紧固螺栓固定，所述伸缩杆可上下调整角度，通过电动控制长度调整。

如图2所示，发明的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置，包括伸缩杆21，支撑杆22，底座23，滑轮24，导轨3。导轨3安装于TBM主梁，共四根，本次示例为每跟导轨5个供电电极，亦可通过实际情况进行增减或通过移动供电电极的方式达到多圈探测的目的。伸缩杆21 下部可通过电动控制自动伸缩，与支撑杆连接，并可绕接触点上下角度调整。支撑杆22上部与伸缩杆连接，下部与底座连接，并绕连接处进行角度调整。底座23通过滑轮24安装至导轨3上，并可通过滑轮24移动，进行位置调整。通过底座位置调整，伸缩杆和支撑杆的角度调整，以及伸缩杆的长度调整，可以优选供电电极点位，且安装固定之后，进行数据的连续采集，不需要人工。在该实施例子中由于探测点位不一定围岩非常完整，适合探测电极的安装，可以在点位上适当调整，优选点位，安装完之后进行数据采集。

如图3所示，是探测横截面，同一圈共4个电极组成一个电极系，同一电极系4路电极可同时供电并进行采集，提高了数据采集效率。同一圈4 个装置安装好在之后，可以同时供电。

如图4所示，为该装置的整体结构图，伸缩杆21和支撑杆22均可绕连接处旋转进行角度调整，伸缩杆21可电动伸缩，底座23可通过滑轮24在导轨3上移动，滑轮24有制动装置，可固定。

在该实施例子中，其中导轨3安装于TBM主梁左右两侧，底座23通过滑轮24与导轨连接，并通过滑轮24移动，支撑杆22下部安装于底座23 上，并可通过连接处进行角度调整，支撑杆22上部与伸缩杆21连接，伸缩杆21可通过连接处进行角度调整，并电动控制自动伸缩。通过底座23 位置调整固定，伸缩杆21和支撑杆22角度进行调整，伸缩杆21电动控制伸出与围岩紧密贴合。螺纹连接的目的使得布设方便快捷，上述部件可拆卸。具体，由于隧道截面为圆形，一般角度调整与围岩垂直，若围岩较差的话，可以上下微调，使得伸缩杆可以与围岩有效接触。

在另一实施例子中，该装置在实际应用中操作简单，具体步骤如下：

步骤1：将四根导轨安装于TBM主梁上，加以固定。

步骤2：将底座安装在导轨之上，在探测点位加以固定。下部底座与导轨的连接，采用吊滑轮方式。

步骤3：将支撑杆与底座连接，并调整角度。

步骤4：将伸缩杆与支撑杆连接，并调整角度和长度，与围岩紧密贴合。

本发明通过在TBM主梁上安装导轨，并用支撑杆和伸缩杆的调整，并利用其提供的反作用力将供电电极与围岩紧密贴合，实现了不用人固定电极进行电阻率法超前探测的目的，且通过同截面上四路供电电极同时采集，提高探测数据质量和减少因人为固定电极失误带来的数据质量下降。杆件可通过角度调整折叠于一处，减少占用空间并固定在TBM上，减少下次探测准备时间，同时若施工环境变差，杆件之间连接均可拆卸，便于保护仪器，具有较高的应用价值。

针对附图1，此次不涉及搭载式供电电极，图1中供电电极假设5圈，共20个电极。1-4号A1电极系，5-8、9-12、13-16、17-20分别为A2、A3、 A4、A5电极系。当20个电极全部安装完毕，A1四路电极同时采集，当 A1结束，软件自动切换至A2，以此类推。

节省时间体现在：现有的单独1个点供电采集数据，本公开技术方案是 4个电极同时采集；现有的单个点采集需要专人移动电极至下一个点，软件人员重新设置参数，逐个测量；本公开技术方案安装装置后，不需要移动供电电极，而且软件不需要重新设置参数。

本公开技术方案一次设置参数之后，设定供电电极1-20，采集时四路同时供电，可以实现不同电极系的自动切换。节约采集和保存文件的时间。

本公开技术方案解决了现有技术中TBM护盾后方围岩单人只能单点探测或增加人员进行四路同时采集，造成探测效率不高，人力成本增加等问题，且由人员固定供电电极时，因人员失误造成的数据质量下降和长时间处于TBM工作区间带来的安全问题，具有提高探测效率和节省人力成本的优势。

本公开技术方案通过底座、支撑杆和伸缩杆的位置与角度调整，可对供电电极电位进行优化，同时供电电极固定好之后，同一截面上四路电极可同时进行数据采集，不同截面之间不用人员移动电极，大大提高了探测效率，减少人员使用，降低了人力成本。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法，所述的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置，包括：导轨、底座、支撑杆和伸缩杆；

所述导轨布置于TBM主梁上，所述底座与导轨通过滑轮连接，底座可沿导轨滑动，支撑杆与底座连接，支撑杆用于进行角度调节，伸缩杆与支撑杆连接，伸缩杆可进行电动伸缩长度伸缩可调，通过支撑杆的角度调节和伸缩杆的长度调节后对供电电极点位进行安装与支撑；

所述的操作方法，其特征是，包括：

将导轨安装于TBM主梁上，加以固定；

将底座安装在导轨之上，在探测点位加以固定，下部底座与导轨的连接，采用吊滑轮方式；

将支撑杆与底座连接，并调整角度；

将伸缩杆与支撑杆连接，并调整角度和长度，与围岩紧密贴合；

通过支撑杆的角度调节和伸缩杆的长度调节后对供电电极点位进行安装与支撑。

2.如权利要求1所述的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法，其特征是，所述主梁上部左右对称分布两根导轨，主梁下部左右对称分布两根吊轨，下部两根导轨倒向安装，其中下部导轨可安装吊滑轮。

3.如权利要求1所述的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法，其特征是，所述底座通过滑轮在导轨上移动，滑轮带有制动装置，在所需位置即供电电极位置可固定。

4.如权利要求1所述的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法，其特征是，所述支撑杆与底座连接，通过紧固螺栓固定。

5.如权利要求1所述的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法，其特征是，所述伸缩杆与支撑杆连接，可进行上下角度调整，通过紧固螺栓固定。

6.如权利要求1所述的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法，其特征是，所述伸缩杆下部可通过电动控制自动伸缩。

7.如权利要求1所述的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法，其特征是，所述支撑杆和伸缩杆的调整，并利用其提供的反作用力将供电电极与围岩紧密贴合。

8.如权利要求1所述的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法，其特征是，导轨为四根，4个电极同时采集。

9.一种TBM***，其特征是，使用上述权利要求1-8任一所述的TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置的操作方法对TBM电阻率法超前供电电极自动安装与支撑装置进行操作。

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