畢業(yè)論文—淺談盾構(gòu)隧道工程測(cè)量(編輯修改稿)
2024-11-28 04:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 測(cè)控裝置中包括陀螺定向儀，采用角度與距離積分的計(jì)算方法，對(duì)較長(zhǎng)距離和較長(zhǎng)時(shí)間推進(jìn)后的盾構(gòu)機(jī)方位進(jìn)行校核，對(duì)推進(jìn)起到 了指導(dǎo)控制 作用 。 二 盾構(gòu)測(cè)量的組成 盾構(gòu) 測(cè)量 導(dǎo)向系統(tǒng)的組成 測(cè)量 導(dǎo)向系統(tǒng)是綜合運(yùn)用測(cè)繪技術(shù)、激光傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及機(jī)械電子等技術(shù)指導(dǎo)盾構(gòu)隧道施工的有機(jī)體系。激光全站儀（激光發(fā)射源和角度、距離及坐標(biāo)量測(cè)設(shè)備）和黃盒子（信號(hào)傳輸和供電裝置）；激光接收靶（ ELS Target，內(nèi)置光柵和兩把豎向測(cè)角儀）、棱鏡（ ELS Prism）和定向點(diǎn)（ Reference Target）；盾構(gòu)機(jī)主控室（ TBM Control Cabin）：由程控計(jì)算機(jī)（預(yù)裝隧道掘進(jìn)軟件，具有顯示和操作面板）、控制盒、網(wǎng) 絡(luò)傳輸 Modem 和可編程邏輯控制器（ PLC）四部分組成；油缸桿伸長(zhǎng)量測(cè)量（ Extension Measurement）裝置等。其中，隧道掘進(jìn)軟件是盾構(gòu)機(jī)激光導(dǎo)向系統(tǒng)的核心。 測(cè)量 導(dǎo)向系統(tǒng)和盾構(gòu)機(jī)控制測(cè)量在盾構(gòu)施工中的地位和 8 作用 盾構(gòu)法施工過(guò)程。在隧道掘進(jìn)模式下， 測(cè)量 導(dǎo)向系統(tǒng)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)狀態(tài)，保持盾構(gòu)機(jī)沿設(shè)計(jì)隧道軸線前進(jìn)的工具之一。在整個(gè)盾構(gòu)施工過(guò)程中， 測(cè)量 導(dǎo)向系統(tǒng)起著極其重要的作用： (1)在顯示面板上動(dòng)態(tài)顯示盾構(gòu)機(jī)軸線相對(duì)于隧道設(shè)計(jì)軸線的準(zhǔn)確位置， 報(bào)告掘進(jìn)狀態(tài)；并在一定模式下，自動(dòng)調(diào)整或指導(dǎo)操作者人工調(diào)整盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的姿態(tài)，使盾構(gòu)機(jī)沿接近隧道設(shè)計(jì)軸線掘進(jìn)。 (2)獲取各環(huán)掘進(jìn)姿態(tài)及最前端已裝環(huán)片狀態(tài)，指導(dǎo)環(huán)片安裝。 (3)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的隧道設(shè)計(jì)幾何元素自動(dòng)計(jì)算隧道的理論軸線坐標(biāo)。 (4)和地面電腦相連，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。 從盾構(gòu)施工基本過(guò)程可以看出， 測(cè)量 導(dǎo)向系統(tǒng)不能夠獨(dú)立完成導(dǎo)向任務(wù)，在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、該系統(tǒng)啟用之前，還需要做一些輔助工作：首先，激光全站儀首次設(shè)站點(diǎn)及其定向點(diǎn)坐標(biāo)，需用人工測(cè)定。其次必須使用人工測(cè)量的方法，對(duì)盾 構(gòu)機(jī)姿態(tài)初值進(jìn)行精確測(cè)定，以便 于對(duì)激光導(dǎo)向系統(tǒng)中有關(guān)初始參數(shù)（如激光標(biāo)靶上棱鏡的坐標(biāo)，內(nèi)部的光柵初始位置及兩豎角測(cè)量?jī)x初值等）進(jìn)行配置。 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)是指盾構(gòu)機(jī)前端刀盤中心（以下簡(jiǎn)稱 “ 刀頭 ” ）三維坐標(biāo)和盾構(gòu)機(jī)筒體中心軸線在三個(gè)相互垂直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角等參數(shù)。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)除了可以通過(guò)人工測(cè)量、單獨(dú)解算方式獲得外，還可以由導(dǎo)向系統(tǒng)實(shí)時(shí)、自動(dòng)地獲取。用人工測(cè)量方式獲得盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的過(guò)程，被稱作 “ 盾構(gòu)機(jī)控制測(cè)量 ” 。盾構(gòu)機(jī)控制測(cè)量的另一個(gè)作用是：在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程的間隙，對(duì)激光導(dǎo)向系統(tǒng)采集的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢核，對(duì)激光導(dǎo)向系統(tǒng)中有關(guān)配置參數(shù)進(jìn)行校正。 3 盾構(gòu)機(jī) 測(cè)量 導(dǎo)向系統(tǒng)原理 盾構(gòu)機(jī) 測(cè)量 導(dǎo)向系統(tǒng)涉及的坐標(biāo)系 為了闡明 測(cè)量 導(dǎo)向系統(tǒng)的原理，首先介紹一些與盾構(gòu)機(jī)及隧道有關(guān)的坐標(biāo)系 。 (1) 地面直角坐標(biāo)系（ OXYZ）：簡(jiǎn)稱地面坐標(biāo)系，根據(jù)隧道中線 9 設(shè)計(jì)而定，一般為地方坐標(biāo)系。洞內(nèi) (外 )控制點(diǎn)、測(cè)站點(diǎn)、后視點(diǎn)以及隧道中線坐標(biāo)，均用該系坐標(biāo)表示。 (2) 盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)系（ Fxyz）：在盾構(gòu)機(jī)水平放置且未發(fā)生旋轉(zhuǎn)的情況下，以盾構(gòu)機(jī)刀頭中心前端切點(diǎn)為原點(diǎn)，以盾構(gòu)機(jī)中心縱軸為 x軸，由盾尾指向刀頭為正向；以豎直向上的方向線為 z 軸， y 軸沿水平方向與 x、 z 軸構(gòu)成左手系。盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)系是連同盾構(gòu)機(jī)一起運(yùn)動(dòng) 的獨(dú)立直角坐標(biāo)系。盾構(gòu)機(jī)尾部中心參考點(diǎn)、盾構(gòu)機(jī)棱鏡等相對(duì)盾構(gòu)機(jī)的位置都以此系坐標(biāo)表示。 (3) 棱鏡中心坐標(biāo)系（ Px’y’z’）： 原點(diǎn)為安裝在盾構(gòu)機(jī)尾部的棱鏡的中心，與盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)系平行。 描述盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的要素 描述盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的參數(shù)有：刀頭坐標(biāo)（ xF39。， yF， zF）：水平角 A；傾角 α；旋轉(zhuǎn)角 κ。 由盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)及設(shè)計(jì)隧道中線，可推算如下數(shù)據(jù)：刀頭里程：刀頭、盾尾三維偏差；平面偏角（ Yaw）：盾構(gòu) 機(jī)中心軸線和設(shè)計(jì)隧道中線在水平投影面的夾角；傾角（ Pitch）
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