[發明專利]一種盾構管片姿態的計算方法

在審

• 申請號: 201410838821.2
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104567859A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 商科軍;程文鋒;高冰;李林;吳文奇;何邦亮;夏云
• 申請（專利權）人: 中鐵上海工程局集團有限公司;中鐵上海工程局集團有限公司城市軌道交通工程分公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司 31214
• 代理人: 徐小蓉

技術領域

本發明屬于盾構隧道施工技術領域，具體涉及一種盾構管片姿態的計算方法。

背景技術

隨著城市的不斷發展，城市地下空間利用率不斷提高。為滿足城市的發展速度，提高人員出行效率，各大城市均在大力發展地鐵公共交通。

盾構法是使用盾構機在地面以下建造隧道的一種施工方法。盾構機在與隧道形狀一致的盾構外殼內，裝備著推進機構、擋土機構、出土運輸機構、安裝襯砌管片機構等部件，是隧道開挖施工專用機械。采用此法建造隧道，其埋設深度可以很深，而且不受地面建筑物和交通的限制。地鐵盾構的精密定向技術是盾構施工進程中的一項重要內容，在盾構機掘進過程中，對其實現實時高精度姿態定位測量，對于地鐵施工來說具有十分重要的意義。所謂的盾構機掘進過程中的姿態定位測量是指盾構軸線的測量，盾構的姿態和軸線的位置關系是否是一致，包括上下、左右偏差值的測量。而盾構管片姿態的定位測量則是指管片軸線和隧道軸線的位置關系是否一致，同樣包括橫向偏差和高程偏差。

目前，盾構管片姿態的檢測一般都是利用檢測尺測出坐標，然后根據坐標，再利用CAD求出管片的姿態，這種方法工作量較大，不適合大規模開展。

發明內容

本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種盾構管片姿態的計算方法，該計算方法根據采集點坐標進行計算，根據距離比，求出采集點所對應的里程，進而利用余弦定理求出采集點的橫向偏差和高程偏差。

本發明目的實現由以下技術方案完成：

一種盾構管片姿態的計算方法，其特征在于所述計算方法包括如下步驟：

（1）隧道三維軸線上等間距布設有若干坐標已知的特征點1、2、3…n…；在所述隧道中利用檢測尺測出若干采集點的坐標；

（2）計算第一個采集點到所述三維軸線上特征點1的距離D₁以及到特征點2的距離D₂；

（3）若D₁＜D₂，則特征點1為到所述第一個采集點距離最短的特征點；

若D₁＞D₂，則計算所述第一個采集點到特征點3的距離D₃，依次進行，直至D_n≤D_n-1，則特征點n為到所述第一個采集點距離最短的特征點；

（4）計算所述第一個采集點到特征點n+1的距離D_n+1；

若D_n+1＞D_n-1，則所述第一個采集點對應于特征點n與特征點n-1之間的所述三維軸線上，根據所述三維軸線上特征點n的里程，并根據余弦定理（D_n-1²+D_n²-2×D_n-1×D_n×COSα=(X_n-1-X_n)²+(Y_n-1-Y_n)²+(Z_n-1-Z_n)²反算出所述第一個采集點的里程、橫向偏差、高程偏差，其中α為所述第一個采集點與特征點n連線以及與特征點n+1連線之間的夾角；

若D_n+1＜D_n-1，則所述第一個采集點對應于特征點n與特征點n+1之間的所述三維軸線上，根據所述三維軸線上特征點n的里程，并根據余弦定理（D_n+1²+D_n²-2×D_n+1×Dn×COSα=(X_n+1-X_n)²+(Y_n+1-Y_n)²+(Z_n+1-Z_n)²反算出所述第一個采集點的里程、橫向偏差、高程偏差，其中α為所述第一個采集點與特征點n-1連線以及與特征點n連線之間的夾角；

（5）重復步驟（1）～（4），進行下一個采集點的里程、橫向偏差、高程偏差的計算。

本發明的優點是，可根據利用檢測尺采集的坐標，快速反算出采集點的里程、橫向偏差、高程偏差，節約了時間和勞動強度；計算速度快，計算精度高，避免了以往利用CAD量出偏差的工作模式。

附圖說明