盾構(gòu)法隧道施工盾構(gòu)機姿態(tài)人工測量

.盾構(gòu)法隧道施工盾構(gòu)機姿態(tài)人工測量中鐵十一局集團有限公司城市軌道工程公司劉軍摘要：結(jié)合廣州地鐵六號線【大坦沙-如意坊】區(qū)間段地下隧道貫通的測量實踐,簡明地介紹了地鐵建設(shè)中盾構(gòu)施工測量過程,并著重對盾構(gòu)機姿態(tài)的人工測量工作作了深入細致的研究,闡述了盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)姿態(tài)定位測量的原理和方法,以及如何使用人工測量的方法來檢核自動導(dǎo)向系統(tǒng)的準確性,分析了盾構(gòu)機姿態(tài)定位檢測的情況。隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展,我國在各大城市都開展了地鐵建設(shè),為了滿足盾構(gòu)掘進按設(shè)計要求貫通(貫通誤差橫向必須小于±50mm，縱向必須小于±25mm),必須研究每一步測量工作所帶來的誤差,包括地面控制測量,豎井聯(lián)系測量,地下導(dǎo)線測量,盾構(gòu)機姿態(tài)定位測量四討了地鐵隧道施工中盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)定位測量的功能及原理,并闡述了如何用棱鏡測固定點法來檢核自動導(dǎo)向系統(tǒng)的準確性。2、盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)的組成與功能現(xiàn)在的盾構(gòu)機都裝備有先進的自動導(dǎo)向系統(tǒng),本區(qū)間盾構(gòu)機上的自動導(dǎo)向系統(tǒng)為德國令TCA-具有自動照準目標的全站儀。主要用于測量(水平和垂直的)角度和距離、發(fā)射激光束。令A(yù)LTU(活動激光目標單元)亦稱為標板或激光靶板。這是一臺智能型傳感器,ALTU接LTU通信設(shè)備接受數(shù)據(jù),盾構(gòu)機的位置在該軟件中計算,并以數(shù)字和圖形的形式顯示在計算機的屏幕上,操作系統(tǒng)采用WindowsXP，確保用戶操作簡便。令黃盒子。它主要給全站儀供電,保證計算機和全站儀之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。.3、盾構(gòu)機自動導(dǎo)向定位的基本原理地鐵隧道貫通測量中的地下控制導(dǎo)線是一條支導(dǎo)線,它指示著盾構(gòu)的推進方向,導(dǎo)線點隨著盾構(gòu)機的推進延伸,導(dǎo)線點通常建立在管片的側(cè)面儀器臺上和右上側(cè)內(nèi)外架式的吊籃上,為了提高地下導(dǎo)線點的精度,應(yīng)盡量減少支導(dǎo)線點,拉長兩導(dǎo)線點的距離(但又不能無限制的一般兩導(dǎo)線點的間距宜控制在150m左右。盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)的姿態(tài)定位主要是依據(jù)地下控制導(dǎo)線點來精確確定盾構(gòu)機掘進的方向和位置。在掘進中盾構(gòu)機的自動導(dǎo)向系統(tǒng)是如何定位的呢?它主要是根據(jù)地下控制導(dǎo)線上一個點的坐標(即X、Y、Z)來確定的,這個點就是帶有激光器的全站儀的位置,然后全站儀將依照作為后視方向的另一個地下導(dǎo)線的控制點來定向,這樣就確定了北方向,即方位角。再利用全站儀自動測出的測站與ALTU上小棱鏡之間的距離和方位角,就可以知道ELS棱鏡的平面坐標(即X、Y),利用三角高程測出ALTU棱鏡的高程值(即Z)。激光束射向ALTU，ALTU就盾構(gòu)機相對于隧道設(shè)計軸線(DTA)的偏角。坡度和旋轉(zhuǎn)直接用安裝在ALTU內(nèi)的傾斜儀測量。這個數(shù)據(jù)大約每秒鐘兩次傳輸至控制用的計算機。通過全站儀測出的與.ALTU之間的距離可以提供沿著DTA掘進的盾構(gòu)機的里程長度。所有測得的數(shù)據(jù)由通信電纜或者無線傳輸至計算機,通過軟件組合起來用于計算盾構(gòu)機軸線上前后兩個參考點的精確的空間位置,并與隧道設(shè)計軸線(DTA)比較,得出的偏差值顯示在屏幕上,這就是盾構(gòu)機的姿態(tài),在推進時只要控制好姿態(tài),盾構(gòu)機就能精確地沿著隧道設(shè)計軸線掘進,保證隧道能順利準確4、盾構(gòu)機姿態(tài)位置的檢測和計算在隧道推進的過程中,必須獨立于SLS-T系統(tǒng)定期對盾構(gòu)機的姿態(tài)和位置進行檢查。間隔時間取決于隧道的具體情況,在有嚴重的光折射效應(yīng)的隧道中,每次檢查之間的間隔時間應(yīng)該比較短。這主要是由于空氣溫度差別很大的效應(yīng)。論述折射及其效應(yīng)的題目有大量的文獻資料,此處不再詳述。在隧道測量時必須始終考慮這一效應(yīng)。低估這個問題可能會引起嚴..這些點在盾構(gòu)機構(gòu)建之前就已經(jīng)定好位了,它們相對于盾構(gòu)機的軸線有一定的參數(shù)關(guān)系(見dinatesReferencepointonTBMSToint123456789East(Y)210578-0.6706-0.8650-1.2816-2.2251-1.8719-1.3990-1.053580964897North(X)-3.3616-3.6626-3.3530-3.3110-3.6596-3.6608-3.6596-3.6619-3.6589-3.6615-3.6655-3.6642-3.6592-3.6668-3.6662-3.6703-4.3340LevelZ)-1.3619-2.2513-1.9418-1.9400-2.1330-2.055481357669DiscriptionReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferencentntntntntntntntntntntntntntntintpointn機的軸線構(gòu)成局部坐標系(見圖2)。.在進行測量時,只要將特制的適配螺栓旋到M8螺母內(nèi),再裝上棱鏡?，F(xiàn)在這些參考點的測量可以達到毫米的精度。已知的坐標和測得的坐標經(jīng)過三維轉(zhuǎn)換,與設(shè)計坐標比較,就可以計算出盾構(gòu)機的姿態(tài)和位置參數(shù)等。下面來說明如何用棱鏡法來計算盾構(gòu)機的姿態(tài)和位置。,只要測出17個參考點中的任意三個點(最好取左、中、右三個點)的實際三維坐標,就可以計算盾構(gòu)機的姿態(tài)。對于以盾構(gòu)機軸線為坐標系的局部坐標來說,無論盾構(gòu)機如何旋轉(zhuǎn)和傾斜,這些參考點與盾構(gòu)機的盾首中心和盾尾中心的空間距離是不會變的,他們始終保持一定的值,這些值我們可以從它的局部坐標計算出來。假設(shè)我們已經(jīng)測出左,中,右(8,11,16號)三個參考點的實際三維坐標,分別為(X1,Y1,Z1),(X2,Y2,Z2),(X3,Y3,Z3),并設(shè)未知量為前點中心的實際三維坐標(X前,Y前,Z心為坐標原點,坐標為(0,0,0),后點中心坐標為(-4.078,0,0)。從表1中也可以看出各參考.點在局部坐標系的坐標值。我們測出某一里程盾構(gòu)機上三個參數(shù)點.盾構(gòu)機姿態(tài)人工測量固定點坐標列表X(m)Y(m)Z(m)828969.755032837.51470.015728968.132332835.61170.749928966.902532834.0794-1.3886從以上數(shù)據(jù)可以得知,在與對應(yīng)里程上前點中心和后點中心設(shè)計的三維坐標比較后,就可以得出盾構(gòu)機軸線與設(shè)計軸線的左右偏差值和上下偏差值,以及盾構(gòu)機的坡度,這就是盾前點偏移量隧道中心線(三維)后點偏移量通過測量垂線在水平和垂直方向上偏離值來求解盾構(gòu)機前后點的姿態(tài)。盾構(gòu)機的坡度=前后即往返兩條隧道。在這兩個區(qū)間段的實際應(yīng)用中,曾多次采用棱鏡法檢核盾構(gòu)機姿態(tài),兩者的偏差值較差均不大于10mm,證明了該方法在檢核