[實用新型]一種隧道頂進施工導向的監(jiān)測裝置

有效

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• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN211201968U
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 胡啟軍;馮紫媛;何樂平;張成勇;桂勝利;劉學霸
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/10;E21F17/18;E21F17/00
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• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及隧道監(jiān)測技術(shù)領域，特別是涉及一種隧道頂進施工導向的監(jiān)測裝置。該裝置包括主頂油缸、頂管機機頭、管節(jié)、激光標靶、激光光源、CCD雙目相機、傾角儀、控制器、同軸電纜、固定組件；激光光源發(fā)出激光束到激光標靶上，傾角儀實時測量CCD雙目相機的偏轉(zhuǎn)角度，然后對CCD雙目相機采集到的激光標靶的圖像進行修正并處理，可解算出頂管機機頭在頂進過程中的實時位置信息，從而監(jiān)測隧道頂進施工導向，如果發(fā)現(xiàn)偏差超出允許范圍，應及時進行糾偏。采用本實用新型的裝置，不僅成本低、精度高，并且能長時連續(xù)智能地監(jiān)測隧道頂進施工導向，數(shù)據(jù)還能實時保存。

技術(shù)領域

本實用新型涉及隧道監(jiān)測技術(shù)領域，特別是涉及一種隧道頂進施工導向的監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

隧道頂進施工是一種不開挖或者少開挖的機械化施工方法，就是在工作坑內(nèi)借助于頂進設備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中，并將土方運走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進機從工作井內(nèi)穿過土層一直推進到接收井內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進機后，埋設在兩坑之間。

頂進施工技術(shù)在我國沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)廣泛用于城市地下給排水管道、天然氣石油管道、通訊電纜等各種管道的非開挖鋪設。它能穿越公路、鐵路、橋梁、高山、河流、海峽和地面任何建筑物。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國城市化進程不斷加快，今后相當長的時期內(nèi)，國內(nèi)的城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道、鐵路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程將采用該技術(shù)施工，不僅能節(jié)約一大筆征地拆遷費用，還能減少對環(huán)境污染和道路的堵塞，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

盡管頂進施工技術(shù)成熟、應用廣泛，但也有缺陷，該技術(shù)的難點就在于監(jiān)測頂管機的開挖導向以及糾正管子在地下延伸的偏差。目前頂進施工的監(jiān)測導向技術(shù)有：人工監(jiān)測、經(jīng)緯儀監(jiān)測、測量機器人、全站儀自動監(jiān)測等。

1.人工監(jiān)測法：傳統(tǒng)人工監(jiān)測主要是三點移線法，就是在工作井內(nèi)掛兩根垂線，兩垂線在設計中心線上由兩位測量員拉一細線，使細線與兩垂線在同一豎直面內(nèi)，以判斷首節(jié)管相對設計中心線水平偏差，該方法頂距越長，精度越低。

2.經(jīng)緯儀監(jiān)測：監(jiān)測時，用垂球或光學對點器將儀器中心對準頂管機的測點，用水準器將儀器定平，用望遠鏡瞄準測量目標，用水平度盤和豎直度盤測定水平角和豎直角。該方法不能實時保存數(shù)據(jù)，且復雜施工環(huán)境容易導致較大誤差。

3.測量機器人：在井口安裝測量機器人，在頂管機上安裝反射棱鏡，編制工程軟件控制測量機器人測量頂管機上的反射棱鏡的坐標，計算頂管機的位置和偏差并實時的顯示。但當測量機器人與頂管機的距離超過100米時，測量高程誤差太大，數(shù)據(jù)準確度不能滿足要求；且機器人成本太高。

4.全站儀自動監(jiān)測：該監(jiān)測方法主要由棱鏡、角度傳感器、全站儀和計算機來完成，通過監(jiān)測棱鏡的坐標和角度來反算頂管機的位置。缺點：成本較高、硬件多、安裝設備較困難。

實用新型內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)中精度低、成本高、耗時長等缺點，本實用新型提供了一種隧道頂進施工導向的監(jiān)測裝置。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種隧道頂進施工導向的監(jiān)測裝置，包括主頂油缸、頂管機機頭，所述主頂油缸放置于工作坑內(nèi)，隧道內(nèi)設有管節(jié)；該裝置還包括激光標靶，激光光源，CCD雙目相機，傾角儀，控制器，同軸電纜和固定組件；所述激光標靶固定于所述頂管機機頭后端中心位置處；所述激光光源固定于所述主頂油缸的內(nèi)壁上；所述CCD雙目相機固定于所述管節(jié)的內(nèi)壁上；所述傾角儀固定于所述CCD雙目相機上；所述控制器通過所述同軸電纜與所述激光標靶、所述傾角儀、所述CCD雙目相機以及所述激光光源相連。