[發明專利]一種盾構隧道線形預警方法

有效

• 申請號: 202010189479.3
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111365076B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 安國勇;仇峰濤;徐宏;楊永強;劉丹;安歡;王勇;韓興博
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團有限公司;中鐵一局集團有限公司智能科技分公司;中鐵一局集團城市軌道交通工程有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21D11/08;G06F17/15
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 劉崇義

本發明公開了一種盾構隧道線形預警方法，包括步驟：一、計算當前管片環I的實際累計轉角；二、計算當前管片環I的實際壘計支距；三、計算壘計支距偏差的殘差；四、計算管片環每環壘計支距偏差的殘差的標準差；五、計算管片環每環的殘差系數；六、計算殘差系數震蕩值；七、盾構隧道線形預警。本發明利用計算兩兩相鄰的兩環管片軸線之間的夾角并對其進行累計獲取當前管片環的實際累計轉角，再計算每環管片的實際壘計支距，求取壘計支距偏差的殘差標準差和殘差系數，獲取殘差系數震蕩值并給出盾構隧道線形預警信號，數據獲取不依賴全站儀，不產生測量累計誤差，預警及時高效，且精度高，減少盾構管片拼裝路線嚴重偏移的事故。

技術領域

本發明屬于盾構隧道線形預警技術領域，具體涉及一種盾構隧道線形預警方法。

背景技術

盾構施工推進過程中，受到開挖面土壓力、圍巖壓力、地層、以及盾構機操作人員水平等影響，盾構管片的真實拼裝線形和原設計線形會產生偏離。這一問題也稱盾構掘進的蛇形問題。當偏離較小時，及時采取一定的糾偏措施能夠使盾構掘進滿足原設計線形要求。但是當偏離較大時，盾構糾偏就已經不存在成功可能。這樣將會致使盾構機不能按照路線到達接收井，增加工作量、延誤工程、增加施工風險。因此，及時對盾構管片實際拼裝位置與原設計位置之間的偏差進行預警，提醒盾構施工人員及時發現施工偏差，從而盡早實施糾偏，對保障隧道順利施工具有重要意義。

現有盾構施工推進大多是通過盾構機激光導向系統進行導向并預警，盾構機激光導向系統工作原理是通過全站儀發射的導向激光和標靶單位的角度關系計算出掘進機的方向，結合實際應用的坐標，換算出盾構機同設計軸線的偏差。始發前將設計線路算數據導入導向系統，基點坐標精度等是隧道施工控制的核心和關鍵。針對這一問題，目前常見的解決方法是人工測量并記錄實際軸線坐標數據，將實際數據與原設計坐標進行對比。當發現偏差量超過一定范圍后，報告上級主管部門進行處理，該方法具有主觀性及時延性，不能及時高效的對軸線偏差狀態進行妥善的處理，同時，數據的測量依賴全站儀的精度，一旦全站儀的控制點精度不夠或一處測量出現誤差，則會給后續所有數據引入誤差，造成盾構機激光導向系統輸入數據錯誤，盾構機激光導向系統導向錯誤而不自知。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種盾構隧道線形預警方法，利用計算兩兩相鄰的兩環管片軸線之間的夾角并對其進行累計獲取當前管片環的實際累計轉角，再計算每環管片的實際壘計支距，求取壘計支距偏差的殘差標準差和殘差系數，獲取殘差系數震蕩值并給出盾構隧道線形預警信號，數據獲取不依賴全站儀，不產生測量累計誤差，預警及時高效，且精度高，減少盾構管片拼裝路線嚴重偏移的事故，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種盾構隧道線形預警方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、根據公式計算當前管片環I的實際累計轉角β_I，其中，β′_I為當前管片環I的軸線與其前一管片環軸線之間的實際轉角，β′_i為當前管片環I的前i環管片的軸線與當前管片環I的前i+1環管片的軸線之間的實際轉角，i和I均為整數，為當前管片環I的實際半楔形量，為當前管片環I的前i環管片的實際半楔形量，R為管片半徑；

步驟二、根據公式H_zI＝∑L_Iβ_I，計算當前管片環I的實際壘計支距H_zI，其中，L_I為當前管片環I的中心環寬；

步驟三、計算壘計支距偏差的殘差，過程如下：

步驟301、根據公式y_z＝H_zI-H_szI，計算當前管片環I的實際壘計支距和當前管片環I的設計壘計支距之間的偏差y_z，其中，H_szI為當前管片環I的設計壘計支距；