什么是盾構(gòu)機(jī)?

　　盾構(gòu)機(jī)是一種使用盾構(gòu)法的隧道掘進(jìn)機(jī)，從前歐美公司一直掌握著核心技術(shù)，但隨著我國自主研制的全斷面雙護(hù)盾巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM) 的推出，逐漸打破了國外技術(shù)的壟斷。現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)自帶雙護(hù)盾，集開挖、支護(hù)、出渣于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)隧道的一次成型，可以說是真正的大國重器。

　　目前，盾構(gòu)機(jī)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政管網(wǎng)、過江隧道、水電等隧道工程。

　　工藝和工況介紹

　　泥漿儲罐的液位測量對于盾構(gòu)機(jī)的正常運(yùn)行起到非常重要的作用。盾構(gòu)機(jī)泥漿儲罐位于盾構(gòu)機(jī)的頭部，用于儲存掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的泥漿，當(dāng)液位到達(dá)一定高度，需要及時將泥漿排出，否則就會影響掘進(jìn)的進(jìn)程。

　　由于泥漿儲罐安裝空間受限，并且泥漿具有很大的粘附性，給測量帶來了一定的難度。經(jīng)過VEGA技術(shù)工程師與盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)人員的研究，最終決定采用VEGA 80GHz的高頻雷達(dá)VEGAPULS 64以彎管測量的方式進(jìn)行測量，克服了測量難點(diǎn)。

　　測量難點(diǎn)

　　盾構(gòu)機(jī)的挖掘機(jī)頭部分，也是一個帶壓的泥漿儲罐，用來儲存挖掘過來的泥漿。罐體呈臥罐狀，根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的大小，其直徑在3-10m不等。泥漿罐壓力取決于地層壓力，掘進(jìn)深度越大，壓力越高，最高甚至可以達(dá)到10bar。

盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭部分(泥漿儲罐)現(xiàn)場圖

　　由上圖可見，挖掘機(jī)頭的泥漿儲罐其測量難點(diǎn)首先在于沒有合適的儀表安裝位置。如果安裝在容器內(nèi)部，會給調(diào)試和維護(hù)帶來很大問題;如果安裝在容器外部，那就只能選擇安裝在容器的側(cè)邊。此外，泥漿會有很大的粘附性，也會對測量造成影響。

　　原測量方式弊端

　　客戶在該泥漿儲罐的原測量方式為電容導(dǎo)納式儀表，安裝于容器內(nèi)部。根據(jù)客戶反映，測量誤差很大，并且經(jīng)常會出現(xiàn)誤報(bào)和死機(jī)的現(xiàn)象。此外，儀表內(nèi)裝的方式，以及帶壓的環(huán)境，使得調(diào)試和維護(hù)起來非常麻煩，因此客戶一直在尋求一個更好的測量方式。

　　VEGA解決方案

　　由于泥漿儲罐安裝位置受限，我們將80GHz高頻雷達(dá)VEGAPULS 64安裝在側(cè)邊，并通過彎管進(jìn)行測量，如下圖所示：

VEGAPULS 64和彎管測量示意圖

VEGAPULS 64現(xiàn)場安裝圖

　　如上圖所示，儀表下方安裝球閥，方便儀表帶壓拆裝。同時儀表下方還帶了清洗接口，因?yàn)殚L期運(yùn)行泥漿會在彎管內(nèi)形成嚴(yán)重粘附，需要用水定期沖洗。

　　VEGAPULS 64彎管測量的優(yōu)勢

　　得益于VEGAPULS 64的高聚焦、強(qiáng)信號，讓一切變得簡單起來。

　　01 雷達(dá)波即使在彎管內(nèi)傳播也不會產(chǎn)生很強(qiáng)的虛假信號。

　　02 彎管測量的方式使儀表可以直接安裝在容器外面，方便了安裝、調(diào)試和維護(hù)。

　　03 雷達(dá)波可以輕松穿透球閥，也不受清洗口的干擾。

　　04 液位信號非常強(qiáng)勁，即使管道內(nèi)有泥漿粘附，產(chǎn)生一些虛假信號，也很難對測量產(chǎn)生影響，因此清洗管道的維護(hù)量可以降到最低。

　　VEGAPULS 64實(shí)現(xiàn)可靠的測量

　　如下圖所示，彎管測量方式、以及彎管上加裝的球閥、清洗口會導(dǎo)致噪聲線上升，管壁上泥漿粘附也會導(dǎo)致一些虛假信號產(chǎn)生，但由于VEGAPULS 64的高聚焦、強(qiáng)信號，泥漿的液位信號要明顯高于虛假信號，因此仍可以實(shí)現(xiàn)可靠、精準(zhǔn)的測量。

VEGAPULS 64彎管測量的回波曲線圖

　　中國是一個幅員遼闊的國家，工程地質(zhì)水文條件復(fù)雜，盾構(gòu)施工技術(shù)在各種復(fù)雜地層中的使用技術(shù)需要提高并達(dá)到成熟。如今，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)取得一定的成功，累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)，獲得了市場的認(rèn)可。盾構(gòu)機(jī)技術(shù)的發(fā)展也正在邁入下一個階段，實(shí)現(xiàn)更加自動化的控制。VEGA始終致力于開發(fā)出滿足不同客戶需求的解決方案，我們很榮幸能夠參與到其中，助力中國的隧道建設(shè)!