[發明專利]隧道吊柱法蘭角度測量工具及角度測量方法

在審

• 申請號: 201710374632.8
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN108955495A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 吳磊;羊毅;謝家勇;丁潤;劉玖林;楊清太
• 申請（專利權）人: 中鐵建電氣化局集團南方工程有限公司
• 主分類號: G01B5/24
• 分類號: G01B5/24
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 鄧佳

一種隧道吊柱法蘭角度測量工具及角度測量方法，測量工具包括角度測量尺和法蘭模擬板；所述法蘭模擬板為剛性平面板狀，與所要測量的隧道端面吊柱法蘭的板面形狀和大小一致，所述角度測量尺設于法蘭模擬板的中部，角度測量尺的固定臂的外側邊與法蘭模擬板貼合固定，角度測量尺的固定臂與法蘭模擬板的底邊垂直。在測量時測量工具直接對齊貼合在吊柱法蘭的表面，測量尺的測量臂垂直即可直接讀數。本發明徹底打破傳統施工工法對吊柱法蘭偏角的確定仍處在個別技術人員測算的層面上，使法蘭角度測量能夠推廣至廣大施工人員這一層面上，力求測量過程簡單、快速、方便且測量精度高。

技術領域

本發明涉及鐵路隧道工程施工技術，具體說是一種隧道吊柱法蘭角度測量工具及利用該工具的吊柱法蘭角度測量方法。

背景技術

鐵路隧道施工地形復雜，所面臨的不同具體情況超出了理論設定，例如蘭渝鐵路蘭州至廣元段途經甘、陜、川三省13個縣(區)，正線長度501公里(其中橋梁126座/長74公里，長大隧道67座/長350公里)，隧道占比約70％。本線隧道斷面主要有三大類：雙線隧道斷面、單線隧道橢洞斷面、單線隧道TBM(全斷面隧道掘進機)斷面，在此基礎上，又有細分，如西秦嶺單線隧道斷面就有28種之多。單線隧道接觸網吊柱受凈空及斷面影響，不像雙線隧道接觸網吊柱布置在隧頂，吊柱法蘭角度偏角較小，即使不合格調整工作量也較小；而單線隧道接觸網吊柱則全部布置在隧道側壁，致使法蘭角度偏角較大，單線隧道斷面如圖5所示，下錨錨臂偏角亦是如此。另外，吊柱法蘭底板在生產制作過程中為一次性焊接定型產品，不可改動，如果法蘭角度測量不準確，將給施工安裝及后續調整造成極大的困難和浪費。

在傳統施工過程中，對吊柱法蘭底板的偏角確定主要采用下列方法：

(1)激光測距儀測量法

利用激光測距儀進行數據測量并三角函數換算，隧道吊柱法蘭傾斜角度由垂直線路方向和順線路方向的最外側兩個螺栓中心距離來確定的。假設單線隧道斷面為橢圓形結構，因吊柱側面限界及凈空的規范要求，接觸網吊柱只能安裝在隧道側壁，則吊柱法蘭必定有一傾斜角度才能裝在橢圓斜面上，即吊柱法蘭靠近隧道側壁側的應略低，靠近腕臂側的應略高。利用激光測距儀先測出上排某一螺栓至軌面的垂直距離，如測量距離為7452mm；再測出下排某一螺栓至軌面的垂直距離，如測量距離為7158mm。吊柱法蘭安裝在隧道側壁兩螺栓的距離為350mm，上下排螺栓之間的高差為7452-7158＝294mm。由此可算出，法蘭傾斜的角度為：θ＝acrcos(294/350)≈32.8°。

(2)標準斷面圖紙測量法

與設計單位(或站前單位)溝通并獲取隧道斷面的標準二襯斷面圖，并根據接觸網相關設計參數，如側面限界、導線高度、結構高度等參數，利用CAD斷面圖進行尺寸標準，進而確定理論參數的吊柱法蘭傾斜角度。

例舉的上述2種方法的相對測量誤差都較大且適用性不高，第1種方法采用激光測距儀測量角度的適用性不高，需要專業技術人員去測繪計算，占用了技術人員大量的時間，效率低且數據采集誤差率大，受鋼軌調整限制極大；第2種方法采用標準斷面圖、理論參數等數據在CAD圖上模擬測量出角度，因施工參數的隨機性大，造成標準傾斜角度的誤差率大且僅有技術人員知道算法，達不到全員參與施工的目的，法蘭傾斜角度型號過多時，也無法快速復查，造成施工現場安裝一片混亂，返工率極高。

綜上所述，傳統方法中對于吊柱法蘭傾斜角度的確定僅停留在統一型上，比如單線隧道橢圓洞斷面吊柱法蘭傾斜角度統一為33°，單線隧道TBM斷面吊柱法蘭傾斜角度統一為25°，雙線隧道斷面吊柱法蘭傾斜角度統一為5°等。施工現場一旦出現斷面變化或施工參數誤差，原先的標準吊柱法蘭傾斜角度就不再合適，要么采用墊片填塞，要么重新采購，費時費料費成本。為此，創新發明一種便于施工人員測量且推廣適用性高的角度測量工具勢在必行。

發明內容