[发明专利]一种用于隧道施工的盾构机姿态复核方法

说明书

本发明公开了一种用于隧道施工的盾构机姿态复核方法，涉及隧道施工技术领域，基于空间三角形的稳定性，借助制图软件AutoCAD；首先，将盾构机盾尾环切面和盾构机纵轴切面绘制到AutoCAD中，并制作成块；其次，将现场测绘的对应于盾构机盾尾环切面的特征点坐标绘制到AutoCAD中；再次，通过三维对齐的方式将盾构机所在坐标系切换到隧道曲线所在的城市三维坐标系中；最后，通过对比盾构机轴线和隧道轴线的偏差得出盾构机复核后的姿态。本发明提供了一种能够快速进行盾构机姿态复核的方法，对导向系统进行校核，为调试导向系统提供基础参数包括盾构始发导向参数，便于随时随地掌控盾构机的姿态且大大节约了成本。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其是一种用于隧道施工的盾构机姿态复核方法。

背景技术

盾构法是暗挖法输隧道施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地下推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，再通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法，具有速度快，安全性高，施工质量好，对周围环境影响小等优点，并且越来越多地应用于城市地铁隧道施工中。

在利用盾构机进行隧道掘进施工过程中，为了将掘进线路与隧道设计曲线之间的误差控制在一定范围内，需要及时测量盾构机的位置和掘进的方位角。盾构机的姿态和位置测量方法可分为人工测量和自动测量两类，目前自动导向测量系统主要有英国的ZED、德国的VMT和日本的GYRO等系统，前两者为激光导向，后者为陀螺仪导向。依靠国外的自动导向测量系统进行盾构机姿态复核，费用高昂，成本高，现有的人工测量方法存在精度低、测量计算占用时间长等缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于隧道施工的盾构机姿态复核方法。

一种用于隧道施工的盾构机姿态复核方法，基于空间三角形的稳定性，借助制图软件AutoCAD；首先，将盾构机盾尾环切面和盾构机纵轴切面绘制到AutoCAD中，并制作成块；其次，将现场测绘的对应于盾构机盾尾环切面的特征点坐标绘制到AutoCAD中；再次，通过三维对齐的方式将盾构机所在坐标系切换到隧道曲线所在的城市三维坐标系中；最后，通过对比盾构机轴线和隧道轴线的偏差得出盾构机复核后的姿态。

进一步的，包括如下步骤，

步骤1：以盾构机盾头中心点为坐标原点，盾构机环切面方向为X轴，盾构机轴线方向为Y轴，盾构机竖直方向为Z轴，构建盾构机参考坐标系，盾构机长L，盾构机盾头中心坐标(0，0，0)，盾头顶部坐标(0，0，2)盾尾中心坐标(0，-L，0)，盾尾顶部坐标(0，-L，2)，四点构成盾构机纵轴平面；实际运用中，盾头顶部和盾尾顶部在Z轴上的坐标值可以取任意正值，此处以取值2为例；

步骤2：将步骤1中的构成盾构机纵轴平面的四点绘制到AutoCAD中，并连接成面；

步骤3：选取三个盾构机盾尾环切面特征点，构成盾构机盾尾环切面；

步骤4：将步骤3中的构成盾构机盾尾环切面的三点绘制到AutoCAD中，并连接成面；

步骤5：将步骤2与步骤4绘制的图形制作成块；

步骤6：现场测量当前里程的隧道对应于步骤3中的三个特征点的坐标值；

步骤7：将步骤6中的三个特征点坐标值绘制到AutoCAD中，并连接成面；

步骤8：将步骤5中制作成块的图形通过三维对齐转换到步骤7中的城市三维坐标系中，盾构机盾尾环切面上三个特征点构成的三角形与现场测量所得的三个对应特征点的测量值构成的三角形形状近似，选取两个近似三角形中的任意两个角进行对齐，同时将隧道轴线三维坐标绘制到一起。