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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611174611.3
• 申請(qǐng)日: 2016-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN106640092B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電第四工程局有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/00
• 分類號(hào): E21D9/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京匯眾通達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11622
• 代理人: 梁明升

本發(fā)明公開了一種用于隧道施工的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)復(fù)核方法，涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，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(jī)盾尾環(huán)切面和盾構(gòu)機(jī)縱軸切面繪制到AutoCAD中，并制作成塊；其次，將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪的對(duì)應(yīng)于盾構(gòu)機(jī)盾尾環(huán)切面的特征點(diǎn)坐標(biāo)繪制到AutoCAD中；再次，通過三維對(duì)齊的方式將盾構(gòu)機(jī)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(duì)比盾構(gòu)機(jī)軸線和隧道軸線的偏差得出盾構(gòu)機(jī)復(fù)核后的姿態(tài)。本發(fā)明提供了一種能夠快速進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)復(fù)核的方法，對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行校核，為調(diào)試導(dǎo)向系統(tǒng)提供基礎(chǔ)參數(shù)包括盾構(gòu)始發(fā)導(dǎo)向參數(shù)，便于隨時(shí)隨地掌控盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)且大大節(jié)約了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于隧道施工的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)復(fù)核方法。

背景技術(shù)

盾構(gòu)法是暗挖法輸隧道施工中的一種全機(jī)械化施工方法，它是將盾構(gòu)機(jī)械在地下推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時(shí)在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，再通過出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法，具有速度快，安全性高，施工質(zhì)量好，對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，并且越來越多地應(yīng)用于城市地鐵隧道施工中。

在利用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道掘進(jìn)施工過程中，為了將掘進(jìn)線路與隧道設(shè)計(jì)曲線之間的誤差控制在一定范圍內(nèi)，需要及時(shí)測(cè)量盾構(gòu)機(jī)的位置和掘進(jìn)的方位角。盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)和位置測(cè)量方法可分為人工測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量?jī)深悾壳白詣?dòng)導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)主要有英國(guó)的ZED、德國(guó)的VMT和日本的GYRO等系統(tǒng)，前兩者為激光導(dǎo)向，后者為陀螺儀導(dǎo)向。依靠國(guó)外的自動(dòng)導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)復(fù)核，費(fèi)用高昂，成本高，現(xiàn)有的人工測(cè)量方法存在精度低、測(cè)量計(jì)算占用時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種用于隧道施工的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)復(fù)核方法。

一種用于隧道施工的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)復(fù)核方法，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(jī)盾尾環(huán)切面和盾構(gòu)機(jī)縱軸切面繪制到AutoCAD中，并制作成塊；其次，將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪的對(duì)應(yīng)于盾構(gòu)機(jī)盾尾環(huán)切面的特征點(diǎn)坐標(biāo)繪制到AutoCAD中；再次，通過三維對(duì)齊的方式將盾構(gòu)機(jī)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(duì)比盾構(gòu)機(jī)軸線和隧道軸線的偏差得出盾構(gòu)機(jī)復(fù)核后的姿態(tài)。

進(jìn)一步的，包括如下步驟，

步驟1：以盾構(gòu)機(jī)盾頭中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，盾構(gòu)機(jī)環(huán)切面方向?yàn)閄軸，盾構(gòu)機(jī)軸線方向?yàn)閅軸，盾構(gòu)機(jī)豎直方向?yàn)閆軸，構(gòu)建盾構(gòu)機(jī)參考坐標(biāo)系，盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)L，盾構(gòu)機(jī)盾頭中心坐標(biāo)(0，0，0)，盾頭頂部坐標(biāo)(0，0，2)盾尾中心坐標(biāo)(0，-L，0)，盾尾頂部坐標(biāo)(0，-L，2)，四點(diǎn)構(gòu)成盾構(gòu)機(jī)縱軸平面；實(shí)際運(yùn)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，此處以取值2為例；

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

步驟3：選取三個(gè)盾構(gòu)機(jī)盾尾環(huán)切面特征點(diǎn)，構(gòu)成盾構(gòu)機(jī)盾尾環(huán)切面；

步驟4：將步驟3中的構(gòu)成盾構(gòu)機(jī)盾尾環(huán)切面的三點(diǎn)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(chǎng)測(cè)量當(dāng)前里程的隧道對(duì)應(yīng)于步驟3中的三個(gè)特征點(diǎn)的坐標(biāo)值；

步驟7：將步驟6中的三個(gè)特征點(diǎn)坐標(biāo)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(duì)齊轉(zhuǎn)換到步驟7中的城市三維坐標(biāo)系中，盾構(gòu)機(jī)盾尾環(huán)切面上三個(gè)特征點(diǎn)構(gòu)成的三角形與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量所得的三個(gè)對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的測(cè)量值構(gòu)成的三角形形狀近似，選取兩個(gè)近似三角形中的任意兩個(gè)角進(jìn)行對(duì)齊，同時(shí)將隧道軸線三維坐標(biāo)繪制到一起。