[發明專利]異型隧道開挖測量方法

有效

• 申請號: 201710316233.6
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107131828B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 程子聰;王新新;沈蓉;沈雯
• 申請（專利權）人: 上海建工集團股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種異型隧道開挖測量方法，本發明通過在異型隧道內的盾構機的尾部后方和盾構機的刀盤后方布置三維激光掃描儀進行全角度掃描，得到異型隧道內表面及盾構機外殼的點云圖，根據異型隧道內表面及盾構機外殼的點云圖，通過隧道截面提取和盾構機外形輪廓截取得到異型隧道的異型隧道內表面模型和盾構機首尾輪廓模型，根據異型隧道內表面模型和盾構機首尾輪廓模型，確定異型隧道的中軸線，基于中軸線和基準點計算盾構機的姿態數據及異型隧道的中軸線坐標數據，解決傳統測量技術只適應于圓形隧道的局限，通過本測量技術，可以同時了解盾構姿態偏差，開挖中軸線偏差和施工超欠挖情況，監測精度高，人工要求低，適用于所有形狀隧道。

技術領域

本發明涉及一種異型隧道開挖測量方法。

背景技術

傳統盾構開挖測量技術包括姿態測量和軸線測量。

姿態測量方法是在盾構機組裝階段提前在外殼設置6-8個測量點并安裝棱鏡或反光片，計算測量點與盾構機前后胴體中心的幾何關系，在盾構推進中只需要測得其中3個測量點坐標，根據已有的幾何關系就可以得到盾構機前后中心坐標，從而得到盾構姿態數據。

對于異型隧道的中軸線的測定則采用導線測量方法，導線點一般設置在開挖面一側，在盾構推進一定距離時進行導線測量，與設計軸線進行比較即能得到實際軸線偏差。

這些盾構開挖測量技術在常規圓形隧道中被廣泛應用，但在異型隧道如雙圓或類矩形隧道中，相較于圓形隧道三點確立圓心的便捷，其開挖面幾何中心的確定極為困難，尤其是在隧道彎曲段，使用常規的測量技術對隧道姿態和軸線進行測量誤差極大，較不適宜。

此外，隧道挖掘作為隧道施工最關鍵的一環，挖掘土方量多少一直是一個比較模糊的數據，對于異型隧道，直接測量或用直角坐標法計算誤差極大。如何精確計算盾構每環開挖量也是隧道施工一大難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種異型隧道開挖測量方法，能夠解決異型隧道使用常規的測量技術對隧道姿態和軸線進行測量誤差極大和無法精確計算盾構每環開挖量的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種異型隧道開挖測量方法，包括：

在連通異型隧道的盾構工作井的井壁上設置3個不動點作為基準點；

在異型隧道內的盾構機的尾部后方和盾構機的刀盤后方布置三維激光掃描儀進行全角度掃描，得到異型隧道內表面及盾構機外殼的點云圖；

根據所述異型隧道內表面及盾構機外殼的點云圖，通過異型隧道截面提取得到所述異型隧道的異型隧道內表面模型，并通過盾構機外形輪廓提取得到盾構機首尾輪廓模型；

根據所述異型隧道內表面模型和盾構機首尾輪廓模型，確定異型隧道的中軸線，基于所述中軸線和基準點計算所述盾構機的姿態數據及異型隧道的中軸線坐標數據。

進一步的，在上述方法中，在連通異型隧道的盾構工作井的井壁上設置不動點作為基準點，包括：

在連通異型隧道的盾構工作井的后方井壁設置不動點作為基準點，將地面監測控制網的坐標引測至所述基準點坐標上。

進一步的，在上述方法中，在異型隧道內的盾構機的尾部后方和盾構機的刀盤后方布置三維激光掃描儀進行全角度掃描，包括：

先在異型隧道內的盾構機的尾部后方通過三維激光掃描儀進行整環掃描，然后將所述三維激光掃描儀放置于盾構機的刀盤后方進行掃描。

進一步的，在上述方法中，在異型隧道內的盾構機的尾部后方通過三維激光掃描儀進行整環掃描，包括：

根據所述盾構工作井和盾構機間的距離，在異型隧道內的盾構機的尾部后方通過三維激光掃描儀進行整環掃描時采用多站掃描方式，兩站之間間隔10-15米左右，掃描站數不低于2站。