[发明专利]全站仪棱镜组和隧道施工的顶管机导向系统及其导向方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道测量装置及方法，具体涉及一种全站仪棱镜组和隧道施工的顶管机导向系统及其导向方法。

背景技术

在隧道测量中，通常使用全站仪进行测量工作，全站仪是一种可以同时进行角度测量(水平角、竖直角) 和距离测量(斜距、平距、高差)的仪器。然而在顶管隧道中，由于管片一直处于运动状态，使得全站仪自身不稳定，无法像盾构隧道一样进行测量工作。对于短距离直线顶管隧道，通常在始发井口安装全站仪，在顶管机上安装激光靶，不换站直接进行测量，使用距离不超过1000m；对于长距离曲线顶管隧道，就难以直接进行测量，通常进行人工测量，效率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种全站仪棱镜组和隧道施工的顶管机导向系统及其导向方法，通过该系统实现在长距离曲线顶管隧道中对顶管机姿态的自动测量，指导掘进。

实现本发明目的采用的技术方案是：

本发明提供的全站仪棱镜组，包括由底座、设底座上的支架、设在支架上的望远镜、操作面板和提把组成的全站仪，所述全站仪的提把上设有

棱镜。

本发明的隧道施工的顶管机导向系统，包括激光靶、主全站仪棱镜组、若干分全站仪棱镜组、后视棱镜、通信盒、计算机；所述激光靶安装在隧道中的顶管机上，主全站仪棱镜组安装在隧道始发井口内的安装支架上，其余分全站仪棱镜组随顶管机的掘进逐个间隔安装在在激光靶与主全站仪棱镜组之间的随顶管机一同前进的隧道管片上，后视棱镜安装在隧道始发井口的墙壁上，主全站仪棱镜组和分全站仪棱镜组均与计算机连接。

本发明提供的隧道施工的顶管机导向系统的导向方法，按照以下步骤进行：

1、在隧道中的顶管机上安装激光靶，在隧道始发井口墙壁上安装后视棱镜，在隧道始发井口上安装主全站仪棱镜组；

2、首先利用计算机控制主全站仪棱镜组从隧道始发井口先测量后视棱镜进行后视定向，再测量激光靶的坐标从而计算出顶管机的位置，与设计线路比较，求出顶管机此时的里程和偏差；

3、当主全站仪棱镜组测量不到激光靶时，在激光靶与主全站仪棱镜组之间的随顶管机一同前进的隧道管片上安装第一分全站仪棱镜组，由计算机控制主全站仪棱镜组测量后视棱镜进行后视定向，再测量第一分全站仪棱镜组计算其坐标，使第一分全站仪棱镜组以主全站仪棱镜组的测量数据为基准重新进行后视定向，由第一分全站仪棱镜组测量激光靶的坐标从而计算出顶管机的位置，与设计线路比较，求出顶管机此时的里程和偏差；

4、随着顶管机的掘进，当主全站仪棱镜组测量不到第一分全站仪棱镜组时，再在第一分全站仪棱镜组与全站仪棱镜组之间的隧道管片上增加第二分全站仪棱镜组，由计算机控制主全站仪棱镜组先测量后视棱镜进行后视定向，再测量第二分全站仪棱镜组计算其坐标，使第二分全站仪棱镜组以主全站仪棱镜组的测量数据为基准重新进行后视定向；由计算机控制第二分全站仪棱镜组测量第一分全站仪棱镜组的坐标,使第一分全站仪棱镜组以第二分全站仪棱镜组的测量数据为基准重新进行后视定向，再由第一分全站仪棱镜组测量激光靶的坐标从而计算出顶管机的位置，与设计线路比较，求出顶管机此时的里程和偏差；如此类推依次增加第N分全站仪棱镜组不断求出顶管机新的里程和偏差。

本发明系统和方法可以实现在长距离曲线顶管隧道中对顶管机姿态的自动测量，指导顶管机的掘进施工，具有系统结构简单，使用方便，测量精度高，导向效果好等优点。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是现有全站仪的结构示意图。

图2是本发明的全站仪棱镜组结构示意图。

图3是本发明系统的结构示意图。

图4是本发明系统的使用状态示意图。

具体实施方式

本发明的全站仪棱镜组的结构如图1所示，包括全站仪基座101、基座脚螺丝102、全站仪底板103、操作面板104、全站仪支架105、望远镜106、提把107、提把拆装按钮108、棱镜109。其中，全站仪基座101、基座脚螺丝102、全站仪底板103构成了全站仪底座，用于固定全站仪和对全站仪调平；操作面板104用于对全站仪进行操作；全站仪支架105用于固定望远镜106和提把107，并通过提把拆装按钮108对其进行拆装；棱镜109固定于提把107中心。全站仪支架105可以以其竖直中心为固定轴360度转动，同时带动操作面板104、望远镜106、提把107和棱镜109一同转动。