[发明专利]一种有关顶管施工的自动测量导向系统及方法

摘要

本发明涉及施工及隧道测量技术领域，具体来说是一种有关顶管施工的自动测量导向系统及方法，包括全自动全站仪、无线电台及遥控设备、计算机及应用工具、顶管机、MTG‑T光靶、棱镜、传感器、控制箱，顶管机的机头上设有MTG‑T光靶，顶管施工中，整条管道是移动前进的，在隧道洞口顶部设有行程传感器，在管道第二个隧道管节的内腔上壁设有前视棱镜和参考棱镜，根据管道上的管节不断地移动，在管道末端管节的前一节管节的内腔上壁设有后视棱镜，全站仪位于管道前端管节内腔的中央位置。本发明同现有技术相比，其优点在于减少人员劳动强度，提高顶管施工的工作效率与施工精度；通过实时数据分析处理、实时控制、实时决策，从而保证两井间的贯通精度。

主权项

一种有关顶管施工的自动测量导向系统的导向方法：该导向方法通过使用顶管自动测量导向系统，能实时获得顶管机相对于隧道设计中心线的偏差及其姿态，为顶管机严格按照设计路线顶进提供重要的标志线，保证隧道施工的质量及隧道的准确贯通，顶管自动测量导向系统包括全自动全站仪、无线电台及遥控设备、计算机及应用工具MAPGIS或DBASE或Excel、顶管机、MTG‑T光靶、前视棱镜、参考棱镜、后视棱镜、行程传感器、控制箱，顶管机的机头上设有MTG‑T光靶，顶管施工中，整条管道是移动前进的，在隧道洞口顶部设有行程传感器，在管道第二个隧道管节的内腔上壁设有前视棱镜和参考棱镜，根据管道上的管节不断地移动，在管道末端管节的前一节管节的内腔上壁设有后视棱镜，全站仪位于管道前端管节内腔的中央位置，在管节内腔的底部及隧道洞口设有若干个无线电台，全站仪工作时，通过MTG‑T光靶测量机头行进位置变化数据，通过前、后视棱镜和参考棱镜测量顶管机不断行进的轨迹，包括水平角、垂直角和边长及前、后视棱镜的三维坐标，通过行程传感器测量顶管机顶管的距离，全站仪将输出信号通过无线电台发送信号传输给计算机的输入信号端，计算机及应用工具控制全站仪运行，该方法包括以下步骤：a.测站点和后视观测点在隧道始发井内的数据，通过全站仪观察，MTG‑T光靶随机头行进位置不断变化，隧道管道中心桩为顶管的测量基线，测站点和后视观测点固定在洞外位置不动时的顶点作为顶管高度测量的水准点，测量结果以12s/次的速度通过全站仪和无线电台将信号传输给工业电脑，建立顶管自动测量导向系统的定向基线，也就是建立测站点；b.在第二个隧道管节的内腔上壁设有前视棱镜和参考棱镜，在最后一节的前一节隧道管节的内腔上壁设有后视棱镜，通过全站仪和三个棱镜配合测量顶管机管不断行进的轨迹，包括水平角、垂直角及边长，通过两点一线距离公式来确保顶管前部沿其设计中心线高度顶进，位置精确，后端坡度控制变化，轨迹将用于后续阶段获取测站点和后视观测点三维坐标，周期测量将增加为42s左右，测量结果通过无线电台和全站仪，将信号传输给工业电脑，实时测量机头的原始平面和高程数据，作为基本参数一部分参与软件解算；c.当隧道管道顶进一段距离后，现有测站点不能直接观测到机头棱镜时，需进行测站点前移，将测站点移至隧道内，在隧道洞口顶部设有行程传感器，周期测量为42s左右，测量结果通过全站仪和无线电台，将信号传输给工业电脑，系统自动解算搬站数据，搬站后直接后视，即可快速的恢复测站点，进行测量；d.随着机头顶进，隧道管道的不断延伸，自动测量导向系统各部组件都相应的往前移动，测站点前移的同时，将后视观测点移至隧道洞内，固定在管节上的测站点随管节不断移动，此阶段隧道洞内测量设备全部安装在距机头140m范围内，测站点仍按第二个隧道管节内腔上壁设有前视棱镜和参考棱镜，在最后一节的前一节内腔上壁设有后视棱镜排列，消除了全站仪构成的折线引起的若干个竖向误差，周期测量为42秒左右，测量结果通过全站仪和无线电台，将信号传输给工业电脑，工业电脑自动将实时数据进行整理分析，形成结果参数，反馈至顶管机头显示屏，显示屏中的纠偏参数帮助顶管机司机快速准确的做出相对的措施，从而指导顶进施工。