[發(fā)明專利]一種用于隧道施工的盾構(gòu)機姿態(tài)復(fù)核方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611174611.3
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106640092B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任斌;安健;鞏平福;張亞喜;潘立志;牛永勝;張甲平;張生褔;雒建壽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電第四工程局有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京匯眾通達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11622
• 代理人: 梁明升

1.一種用于隧道施工的盾構(gòu)機姿態(tài)復(fù)核方法，其特征在于：基于空間三角形的穩(wěn)定性，借助制圖軟件AutoCAD；

首先，將盾構(gòu)機盾尾環(huán)切面和盾構(gòu)機縱軸切面繪制到AutoCAD中，并制作成塊；其次，將現(xiàn)場測繪的對應(yīng)于盾構(gòu)機盾尾環(huán)切面的特征點坐標(biāo)繪制到AutoCAD中；再次，通過三維對齊的方式將盾構(gòu)機所在坐標(biāo)系切換到隧道曲線所在的城市三維坐標(biāo)系中；最后，通過對比盾構(gòu)機軸線和隧道軸線的偏差得出盾構(gòu)機復(fù)核后的姿態(tài)；

具體包括如下步驟，

步驟1：以盾構(gòu)機盾頭中心點為坐標(biāo)原點，盾構(gòu)機環(huán)切面方向為X軸，盾構(gòu)機軸線方向為Y軸，盾構(gòu)機豎直方向為Z軸，構(gòu)建盾構(gòu)機參考坐標(biāo)系，盾構(gòu)機長L，高h(yuǎn)，盾構(gòu)機盾頭中心坐標(biāo)(0，0，0)，盾頭頂部坐標(biāo)(0，0，h/2),盾尾中心坐標(biāo)(0，-L，0)，盾尾頂部坐標(biāo)(0，-L，h/2)，四點構(gòu)成盾構(gòu)機縱軸平面；實際運用中，盾頭頂部和盾尾頂部在Z軸上的坐標(biāo)值可以取任意正值，不限定于h/2；

步驟2：將步驟1中的構(gòu)成盾構(gòu)機縱軸平面的四點繪制到AutoCAD中，并連接成面；

步驟3：選取三個盾構(gòu)機盾尾環(huán)切面特征點，構(gòu)成盾構(gòu)機盾尾環(huán)切面；

步驟4：將步驟3中的構(gòu)成盾構(gòu)機盾尾環(huán)切面的三點繪制到AutoCAD中，并連接成面；

步驟5：將步驟2與步驟4繪制的圖形制作成塊；

步驟6：現(xiàn)場測量當(dāng)前里程的隧道對應(yīng)于步驟3中的三個特征點的測量值；

步驟7：將步驟6中的三個特征點測量值繪制到AutoCAD中，并連接成面；

步驟8：將步驟5中制作成塊的圖形通過三維對齊轉(zhuǎn)換到步驟7中的城市三維坐標(biāo)系中，盾構(gòu)機盾尾環(huán)切面上三個特征點構(gòu)成的三角形與現(xiàn)場測量所得的三個對應(yīng)特征點的測量值構(gòu)成的三角形形狀近似，選取兩個近似三角形中的任意兩個角進行對齊，同時將隧道軸線繪入；

步驟9：盾頭中心點記為點O，盾尾中心點記為點O1、盾尾頂點記為點O2，盾頭頂點記為點O3，獲取轉(zhuǎn)換后點O、點O1、點O2、點O3的坐標(biāo)；

步驟10：點O到隧道軸線做垂線，獲取第一垂點M，點M到點O的水平距離R即為盾頭的水平姿態(tài)，面向掘進方向，點O在隧道軸線左側(cè)R值為負(fù)，相反為正，在城市三維坐標(biāo)系Z軸方向上的差值S即為盾頭的垂直姿態(tài)，點O的高程比點M的高程高則S值為正，相反為負(fù)；將點0的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成施工坐標(biāo)里程和偏距的格式(KO，JO，ZO)待用，KO為盾頭里程；

步驟11：點O1到隧道軸線做垂線，獲取第二垂點N，點N點到點O1的水平距離R'即為盾尾的水平姿態(tài)，面向掘進方向，點O1在隧道軸線左側(cè)R'值為負(fù)，相反為正，在城市三維坐標(biāo)系Z軸方向上的差值S'即為盾尾的垂直姿態(tài)，點O1的高程比點N的高程高則S'值為正，相反為負(fù)；將點01的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成施工坐標(biāo)里程和偏距的格式(KO1，JO1，ZO1)待用，KO1為盾尾里程；

步驟12：盾頭中心點O和盾尾中心點O1在城市三維坐標(biāo)系Z軸方向上的差值，除以盾構(gòu)機長L，即可得出盾構(gòu)機俯仰角；

步驟13：將點O2的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成施工坐標(biāo)里程和偏距的格式(KO2，JO2，ZO2)，然后通過公式(JO2-JO1)*1000/(ZO2-ZO1)計算得出盾構(gòu)機滾動角；或者，從點O1做Z軸上的直線，長度為盾構(gòu)機半高h(yuǎn)/2或所述步驟1中給定的任意值，另一端點記為點O4，從點O4向點O2到點O3連線做垂線，該垂線的長度D除以所做直線的長度即得盾構(gòu)機滾動角；

步驟14：盾頭的水平姿態(tài)與盾尾的水平姿態(tài)的差值，除以盾構(gòu)機長L，(R-R')/L，即可得盾構(gòu)機的水平趨向；

步驟15：盾頭的垂直姿態(tài)與盾尾的垂直姿態(tài)的差值，除以盾構(gòu)機長L，(S-S')/L，即可得盾構(gòu)機的垂直趨向。

2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的用于隧道施工的盾構(gòu)機姿態(tài)復(fù)核方法，其特征在于：所述步驟3中三個盾構(gòu)機盾尾環(huán)切面特征點，選取連線最接近等邊三角形的三個特征點。