【導(dǎo)讀】在對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)分類(lèi)的基礎(chǔ)上，介紹了一套自動(dòng)全站儀自動(dòng)跟蹤式導(dǎo)向系統(tǒng)，論述了導(dǎo)向系統(tǒng)的主要組成和功能。通過(guò)設(shè)置兩個(gè)固定距離的激光靶，自動(dòng)跟蹤。其能滿足盾構(gòu)施工導(dǎo)向系統(tǒng)的精度要求。由于地下施工條件艱苦、環(huán)境復(fù)雜，洞。措施以達(dá)到到檢核的效果。從而提高修正精度。利于盾構(gòu)司機(jī)合理調(diào)整盾構(gòu)參數(shù)，保證盾構(gòu)機(jī)沿隧道主軸線行進(jìn)。

　　

【正文】 傾斜儀 橫傾 176。 縱傾 176。 表 52 切口和盾尾中心的工程坐標(biāo)與精度 不加傾斜儀（ m） 中誤差（ m） 加傾斜儀（ m） 中誤差（ m） 切口 X 切口 Y 切口 Z 盾尾 X 盾尾 Y 盾尾 Z 第 5 章 棱鏡與傾斜儀自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用 23 表 53 7 參數(shù)結(jié)果 7 參數(shù) 驗(yàn)后中誤差 不加傾斜儀 加傾斜儀 不加傾斜儀 加傾斜儀 X（ cm） x? （ cm） Y（ cm） ? y（ cm） Z（ cm） ? z（ cm） U ? u ? (176。 ) ? ?(176。 ) ? (176。 ) ? ? (176。 ) ? (176。 ) ? ? (176。 ) 表 54 傾斜儀精度與切口、盾尾中心坐標(biāo)精度（驗(yàn)前中誤差） 驗(yàn)前中誤差 切口 X 切口 Y 切口 Z 盾尾 X 盾尾 Y 盾尾 Z 不加傾斜儀 2176。 1176。 176。 176。 176。 176。 176。 24 表 55 傾斜儀精度與 7 參數(shù)求解精度 驗(yàn)前參數(shù)求解精度（平移參數(shù)： cm，尺度參數(shù)： 1，旋轉(zhuǎn)參數(shù)： 176。） x? y? z? ?? ?? ?? ?? 不加傾斜儀 2176。 1176。 176。 176。 176。 176。 176。 表 56 同一平面內(nèi)各點(diǎn)盾構(gòu)坐標(biāo)與工程坐標(biāo)（單位： m） 點(diǎn)名 盾構(gòu)坐標(biāo)系 工程坐標(biāo)系 X Y Z X Y Z P8 P9 B1 B2 B3 B4 B5 第 5 章 棱鏡與傾斜儀自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用 25 表 57 平面網(wǎng)型與切口、盾尾中心坐標(biāo)精度（單位 cm） 表 58 平面網(wǎng)型與 7 參數(shù)求解精度 選擇點(diǎn) 驗(yàn)前參數(shù)求解精度 x?（ cm） y?（ cm） z?（ cm） ?? ??（176。） ??（176。） ??（176。） 不 加 傾 斜 儀 P8 P9 B1 P8 P9 B2 P8 P9 B3 P8 P9 B4 P8 P9 B5 加 傾 斜 儀 P8 P9 B1 P8 P9 B2 P8 P9 B3 P8 P9 B4 P8 P9 B5 驗(yàn)前中誤差 選擇點(diǎn) 切口 X 切口 Y 切口 Z 盾尾 X 盾尾 Y 盾尾 Z 不 加 傾 斜 儀 P8 P9 B1 2 P8 P9 B2 P8 P9 B3 P8 P9 B4 P8 P9 B5 加 傾 斜 儀 P8 P9 B1 P8 P9 B2 P8 P9 B3 P8 P9 B4 P8 P9 B5 26 精度分析 傾 斜儀精度對(duì)點(diǎn)位誤差的影響以前面的實(shí)際工程數(shù)據(jù)為例進(jìn)行誤差分析計(jì)算，取坐標(biāo)觀測(cè)精度為 m，分別按 2176。到 176。不同精度加上傾斜儀數(shù)據(jù)，推算切口和盾尾的點(diǎn)位中誤差，驗(yàn)前中誤差的計(jì)算結(jié)果如表 4所示。對(duì)應(yīng)的 7參數(shù)的求解精度如表 55。 從表 54和表 55可以得出： （ 1） 加上傾斜儀觀測(cè)數(shù)據(jù)后，坐標(biāo)點(diǎn)位精度和參數(shù)求解精度都得到提高。 （ 2）傾斜儀的精度從 2176。提高到 176。 時(shí)，平面坐標(biāo)和高程的精度都有提高，特別是在高程方面提高的精度明顯，可見(jiàn)傾斜儀測(cè)得的縱傾和橫傾有效地控制了高程方面的精度。 （ 3） 當(dāng)傾斜 儀精度提高到一定程度時(shí)，對(duì)點(diǎn)位精度的提高不大。如從 176。提高到 0． 001176。時(shí)， x 、 y和 Z方向的點(diǎn)位精度只有微小變化，因此對(duì)于一般工程，選用精度為 176。 的傾斜儀基本能夠滿足要求。 （ 4） 加入傾斜儀對(duì)提高盾構(gòu)方位的精度基本沒(méi)有影響。 同一平面內(nèi)網(wǎng)型分布對(duì)點(diǎn)位精度的影響 假設(shè)控制點(diǎn)布設(shè)在同一水平面 (盾構(gòu)坐標(biāo) z方向坐標(biāo)值相等 )，分析點(diǎn)位精度受網(wǎng)型分布的影響。如圖 1所示為各點(diǎn)點(diǎn)位在盾構(gòu)坐標(biāo)系中的分布，固定 P8和 P9兩點(diǎn)，分別取 B1到 B5為第 3點(diǎn)，構(gòu)成不同的網(wǎng)型，控制點(diǎn)盾構(gòu)坐標(biāo)和工程坐標(biāo)如表 56所示 。取傾斜儀精度為 0． 0l176。，分別計(jì)算各種網(wǎng)型在不加傾斜儀和加傾斜儀兩種情況下，切口和盾尾的點(diǎn)位誤差，得到精度如表 57所示。不同網(wǎng)型下，以傾斜儀精度 0． 01176。來(lái)計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 7參數(shù)的求解精度如表 58所示。從表 7和表8可以得出： 1)不同點(diǎn)位分布情況下，切口和盾尾的點(diǎn)位精度各不相同； 2)從 BB2到 B3，平面精度和高程精度都有明顯提高，可見(jiàn)點(diǎn)與點(diǎn)之間的邊長(zhǎng)不能太短，要盡量避免短邊； 3)從 B B4到 B5 ， 方向的點(diǎn)位誤差都變大，但是 y方向和 z方向先降低后升高。 B4 相對(duì) B3和 B5，是誤差分布較均衡的位置； 4)當(dāng)點(diǎn)位分布不好時(shí)，加上傾斜儀觀測(cè)值對(duì)點(diǎn)位誤差起到很好的控制作用，尤其在高程方向上的精度提高最明顯。第 5 章 棱鏡與傾斜儀自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用 27 圖 51 點(diǎn)位平面分布圖 176。B5 B4176。 B3176。 B2176。 176。B1 P8176。 P9 176。 PT Y X 28 第 6 章 結(jié)束語(yǔ) 建立了加測(cè)縱橫傾斜數(shù)據(jù)的改進(jìn)大角度三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型，該模型已經(jīng)集成到開(kāi)發(fā)的盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向控制系統(tǒng) SNS中，該系統(tǒng)在蘇州地鐵 1號(hào)線工程中進(jìn)行了應(yīng)用，通過(guò)與國(guó)外系統(tǒng)進(jìn)行的比對(duì)，驗(yàn)證了模型與算法的準(zhǔn)確性。對(duì)傾斜儀的選擇以及盾構(gòu)機(jī)上控制點(diǎn)的布設(shè)進(jìn)行了精度分析表明，加入傾斜儀數(shù)據(jù)后明顯提高了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度。傳統(tǒng)上的利用 3點(diǎn) 進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，檢測(cè)條件少，加入傾斜儀數(shù)據(jù)不僅提高了精度，而且作為檢核條件，為平差結(jié)果的正確性提供了保障。通過(guò)誤差分析可以得到以下結(jié)論： （ 1） 由于在盾構(gòu)機(jī)上布設(shè)的控制點(diǎn)受到很大的限制，難以達(dá)到良好的網(wǎng)型結(jié)構(gòu)，因此直接利用多個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法其精度難以保障，即僅利用控制點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法由于受到點(diǎn)位位置的限制不能達(dá)到很好的精度。 （ 2） 增加傾斜儀觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)提高姿態(tài)測(cè)量的精度具有重要的作用，傾斜儀觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度提高具有明顯的效果，在盾尾或者切口的坐標(biāo)推算上，高程精度得到了明顯的提高。 （ 3） 增加傾斜儀觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)方位姿態(tài)角的精度沒(méi)有影響，方位姿態(tài)角精度的提高主要依靠盾構(gòu)機(jī)上面的坐標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)來(lái)獲得，因此加大坐標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)問(wèn)的平面投影距離對(duì)于提高方位精度有明顯作用，因此在布設(shè)點(diǎn)位時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況盡量加大點(diǎn)問(wèn)的距離，當(dāng)采用兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)與傾斜儀數(shù)據(jù)聯(lián)合解算時(shí)需要特別注意測(cè)量到的 2個(gè)點(diǎn)間的水平距離應(yīng)相對(duì)較大，這樣可以有效提高點(diǎn)位的平面精度。 第 6 章 結(jié)束語(yǔ) 29 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李青岳，陳永奇． 工程測(cè)量學(xué) [M] ． 北京 : 測(cè)繪出版社， 1995． [2]施仲衡．地下鐵道設(shè)計(jì)與施工 [M]．西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社， 1997． [3]李強(qiáng)，曾得順．盾構(gòu)千斤頂推力變化對(duì)地面變形的影響 [J]．地下空間， 2020，22(1)： 12— 15． [4]程驍，潘國(guó)慶．盾構(gòu)施工技術(shù) [M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1990． [5]日本土木學(xué)會(huì)．隧道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 (盾構(gòu)篇 )及解說(shuō) [M]．朱偉，譯．北京：中國(guó)建筑出版社， 2020． [6]尹旅超，朱振宏．日本隧道盾構(gòu)新技術(shù) [M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1999． [7]唐爭(zhēng)氣．盾構(gòu)機(jī)實(shí)時(shí)姿態(tài)測(cè)量和計(jì)算方法的研究 [J]．土木工程學(xué)報(bào)， 2020． [8] 張厚美，古力．盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)的測(cè)量及計(jì)算方 法研究 [J]．現(xiàn)代隧道技術(shù)，2020． [9] 岳秀平 ， 鄭金淼．盾構(gòu)姿態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 [J]．中國(guó)市政工程，2020． [10] M ELIS M ， M EDINA L， R0DRIGUEZ J M ． Prediction and analysis of subsidence induced by shield tunneling in the madrid metro extension[J]． Canadian Geotechnical Journal， 2020(39)： 1273— 1287． [11] M ICHAEL J K． M onitoring ground deform ation in tun eling： Current practice in transportation tunels[J]． Engineering Geology,2020(79)： 93 一 l13． [12] MASHIMO H ． State of the road tunnel safety technology in Japan[J]． Tunneling and Underground Space Technology,2020(17)： 145l52． 參考文獻(xiàn) 30 謝 辭 本論文是在鮑紅波老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，隨著畢業(yè)論文的即將完成預(yù)示著我的大學(xué)生活行將結(jié)束，論文定稿完成后心情久久不能平靜，四年的輕院時(shí)光歷歷在目。 感謝我的指導(dǎo)老師鮑紅波定題，篩選材料，確立觀點(diǎn)，到最后定稿，鮑老師都給予了悉心的指導(dǎo)和許多建設(shè)性建議。 鮑老師是我四年大學(xué)生活的領(lǐng)路人，亦師亦友的融洽關(guān)系讓我體會(huì)到兄長(zhǎng)般的關(guān)懷。在我大學(xué)的第 一節(jié)專(zhuān)業(yè)課上，先生那句“明德博學(xué)，勤奮求實(shí)”的勉勵(lì)成為我一直奮斗的目標(biāo)和動(dòng)力。您的人格魅力和淵源學(xué)問(wèn)讓學(xué)生佩服的五體投地。學(xué)生一直為自己的資質(zhì)魯鈍和努力不足而深深愧疚，但在先生的悉心指導(dǎo)和感染下，學(xué)生對(duì)測(cè)繪產(chǎn)生了濃厚的興趣并打下了一定的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，希望走向社會(huì)以后能學(xué)有所為，不負(fù)先生重望。