[發明專利]一種隧道開挖快速放樣裝置和放樣方法

在審

• 申請號: 201810042867.1
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108387221A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 張志強;鄒冠祺;丁晨曦
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 蔣姝泓

本發明公開了一種隧道開挖快速放樣裝置及放樣方法。該放樣裝置包括集成箱和固定集成箱的支撐系統；集成箱內安裝有控制裝置、掃描裝置、投影裝置和電源，掃描裝置的發射鏡頭、接收鏡頭以及投影裝置的投影鏡頭均位于集成箱表面，掃描裝置和投影裝置均通過數據線與控制裝置連接。該放樣方法為利用掃描裝置將隧洞測量控制基準點以及隧洞掌子面，獲取隧洞測量控制基準點以及隧洞掌子面信息，控制裝置將隧洞測量控制基準點以及隧洞掌子面信息與事先輸入到控制裝置的隧道的軸線、斷面形狀、炮眼布置等信息進行處理分析，得到炮眼在掌子面上的位置數據和分布圖形，再通過投影單元將炮眼分布圖形投影到開挖掌子面，即實現快速施工放樣。

技術領域

本發明屬于隧道開挖施工技術領域，具體涉及一種隧道開挖快速放樣裝置，本發明還涉及利用該裝置放樣的方法。

背景技術

開挖面的施工放樣是隧道開挖過程中一道重要的工序，控制著隧道開挖方向和開挖后的形狀。當前，工程中開挖施工放樣大多采用全站儀與棱鏡組合進行放樣，需要在逐個隧道掌子面放樣點且用實體標點或油漆標示出放樣點，這樣的作法不僅耗時、實體標點容易遭到破壞，而且放樣人員長時間在隧道掌子面下工作大大增加了放樣過程危險程度。所以，需要研究開發一種設備和相應的放樣方法，以縮小施工放樣的時間，增加施工放樣精度，實現隧道工程開挖施工放樣的自動化，加快施工放樣速度、縮減工程。

發明內容

本發明的目的是提供一種隧道開挖快速放樣裝置，實現隧道在開挖過程中不同隧道形狀、尺寸掌子面以及隧道軸線的自動化快速放樣。

本發明的另一個目的是提供一種隧道開挖快速放樣方法，可大大減少施工放樣的時間和增加施工放樣精度，并實現隧道工程開挖施工自動化放樣。

本發明所采用的第一個技術方案是，一種隧道開挖快速放樣裝置，包括集成箱和固定集成箱的支撐系統；集成箱內安裝有控制裝置、掃描裝置、投影裝置和電源，掃描裝置的發射鏡頭、接收鏡頭以及投影裝置的投影鏡頭均位于集成箱表面，掃描裝置和投影裝置均通過數據線與控制裝置連接；

進一步地，集成箱上還設置有控制裝置顯示屏。

進一步地，支撐系統為安裝有轉動云臺的三腳架，所述集成箱安放在轉動云臺上。

進一步地，掃描裝置為三維激光掃描儀，

進一步地，投影裝置為激光投影器。

本發明所采用的另一個技術方案是，采用上述裝置進行放樣的方法，包括以下步驟：

(1)將待放樣隧道的軸線、斷面形狀、炮眼布置信息輸入到所述放樣裝置的控制裝置中；

(2)將所述放樣裝置帶入距隧道掌子面一定距離處；

(3)以集成箱的底面為基面對集成箱作簡單的整平，使得集成箱轉動時大體繞某一鉛直軸線水平轉動；

(4)開啟所述放樣裝置的電源，啟動控制裝置，轉動集成箱，使掃描裝置發射鏡頭、掃描裝置接收鏡頭對準隧洞測量控制點，并對測量控制點進行掃描，測量控制基準點信息被存儲到控制裝置中；

(5)轉動集成箱并將掃描裝置發射鏡頭、掃描裝置接收鏡頭對準隧洞掌子面，對掌子面進行掃描，掌子面和開挖輪廓的三維信息經掃描校正處理后存儲到控制裝置中；

(6)控制裝置將步驟(1)初始輸入的信息和步驟(4)、(5)掃描到的信息進行匹配處理，分析得到炮眼在掌子面上的位置數據和分布圖形；

(7)所述投影裝置將步驟(6)得到的位置數據和分布圖形進行投影校正處理，然后投影到掌子面上，根據掌子面上投影的炮眼位置標注孔位，完成放樣。