[发明专利]一种隧道盾构姿态测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程测量技术，特别适用于隧道中盾构前进姿态的工程 测量的方法，是一种隧道盾构姿态测量方法。

背景技术

盾构姿态测量包括人工姿态测量和自动姿态测量，人工姿态测量是通过 人工仪器测量安装在盾构机上的固定标尺来推算盾构机的头、尾偏差，自动 姿态测量是一种集测量、仪器仪表和计算机软、硬件技术与一体，具有对盾 构姿态进行动态测量功能的系统，目前国内主要是日本的演算工房开发的 ROBOTEC自动测量系统和德国开发的VMT自动测量系统，但由于自动测量系 统容易出问题，且不易修复会影响工程进度，所以现在国内盾构机上大多安 装了人工测量系统。

盾构姿态测量是描述盾构机位置与隧道设计轴线相对关系的参数。主要 包括盾构机头部高程偏差、盾构机头部水平偏差、盾构机尾部高程偏差、盾 构机尾部水平偏差四个数值。盾构姿态伴随着隧道推进的全过程，是整个隧 道测量中非常重要的一个环节。盾构姿态的准确与否，直接影响到整个隧道 工程的质量及隧道的最后贯通。

发明内容

本发明的目的是：提供一种隧道盾构姿态测量方法，在保证测量精度的 前提下，简化测量过程，极大的节约了工程成本。

为了达到上述目的，本发明提供了一种隧道盾构姿态测量方法，其包括 以下步骤：

步骤一，在拼装好的管片上前后设置二个仪器平台，在前仪器平台上放 置一经纬仪，在后仪器平台上放置一棱镜；在盾构机内设置一前尺和一后尺；

步骤二，根据盾构机头、尾部的设计坐标以及前、后尺与盾构机的相对 位置来推算出前、后尺的设计坐标，并计算出棱镜～经纬仪～前尺和棱镜～ 经纬仪～后尺的设计夹角α_前、α_后；

步骤三，用经纬仪分别测量出棱镜～经纬仪～前尺和棱镜～经纬仪～后 尺的夹角β_前、β_后；

步骤四，根据前、后尺的设计坐标与经纬仪的坐标计算出前后尺分别到 经纬仪的距离S_前、S_后；

步骤五，计算前、后尺的平面偏差；

步骤六，根据前、后尺的平面偏差计算出盾构机头、尾部在水平方向上 的平面偏差。

优选地，所述步骤五中前后尺平面偏差的计算公式为：

前尺平面偏差＝tan(arctan(Y_前尺1/S_前)+β_前-α_前)*S_前；

后尺平面偏差＝tan(arctan(Y_后尺1/S_后)+β_后-α_后)*S_后；

其中：Y_前尺1为前尺中心到盾构水平中心的垂直距离；

Y_后尺1为后尺中心到盾构水平中心的垂直距离，若偏左为负值，若 偏右取正值。

优选地，盾构机转过一γ角后，前、后尺的平面偏差计算公式为：

前尺平面偏差＝tan(arctan(Y_前尺1/S_前)+β_前-α_前)*S_前-tanγ*H_前尺1；

后尺平面偏差＝tan(arctan(Y_后尺1/S_后)+β_后-α_后)*S_后-tanγ*H_后尺1；

其中：H_前尺1为前尺中心到盾构垂直中心的垂直距离；

H_后尺1为后尺中心到盾构垂直中心的垂直距离。

优选地，所述步骤六中盾构机头部和尾部的平面偏差计算公式为：

盾首平面偏差＝前尺偏差-(后尺偏差-前尺偏差)*X_前尺1/(S_后-S_前)；

盾尾平面偏差＝后尺偏差-(前尺偏差-后尺偏差)*(L-X_后尺1)/(S_后-S _前)；

其中：L为盾构机长度；