[发明专利]一种盾构管片姿态的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于盾构隧道施工技术领域，具体涉及一种盾构管片姿态的计算方法。

背景技术

随着城市的不断发展，城市地下空间利用率不断提高。为满足城市的发展速度，提高人员出行效率，各大城市均在大力发展地铁公共交通。

盾构法是使用盾构机在地面以下建造隧道的一种施工方法。盾构机在与隧道形状一致的盾构外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌管片机构等部件，是隧道开挖施工专用机械。采用此法建造隧道，其埋设深度可以很深，而且不受地面建筑物和交通的限制。地铁盾构的精密定向技术是盾构施工进程中的一项重要内容，在盾构机掘进过程中，对其实现实时高精度姿态定位测量，对于地铁施工来说具有十分重要的意义。所谓的盾构机掘进过程中的姿态定位测量是指盾构轴线的测量，盾构的姿态和轴线的位置关系是否是一致，包括上下、左右偏差值的测量。而盾构管片姿态的定位测量则是指管片轴线和隧道轴线的位置关系是否一致，同样包括横向偏差和高程偏差。

目前，盾构管片姿态的检测一般都是利用检测尺测出坐标，然后根据坐标，再利用CAD求出管片的姿态，这种方法工作量较大，不适合大规模开展。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种盾构管片姿态的计算方法，该计算方法根据采集点坐标进行计算，根据距离比，求出采集点所对应的里程，进而利用余弦定理求出采集点的横向偏差和高程偏差。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种盾构管片姿态的计算方法，其特征在于所述计算方法包括如下步骤：

（1）隧道三维轴线上等间距布设有若干坐标已知的特征点1、2、3…n…；在所述隧道中利用检测尺测出若干采集点的坐标；

（2）计算第一个采集点到所述三维轴线上特征点1的距离D₁以及到特征点2的距离D₂；

（3）若D₁＜D₂，则特征点1为到所述第一个采集点距离最短的特征点；

若D₁＞D₂，则计算所述第一个采集点到特征点3的距离D₃，依次进行，直至D_n≤D_n-1，则特征点n为到所述第一个采集点距离最短的特征点；

（4）计算所述第一个采集点到特征点n+1的距离D_n+1；

若D_n+1＞D_n-1，则所述第一个采集点对应于特征点n与特征点n-1之间的所述三维轴线上，根据所述三维轴线上特征点n的里程，并根据余弦定理（D_n-1²+D_n²-2×D_n-1×D_n×COSα=(X_n-1-X_n)²+(Y_n-1-Y_n)²+(Z_n-1-Z_n)²反算出所述第一个采集点的里程、横向偏差、高程偏差，其中α为所述第一个采集点与特征点n连线以及与特征点n+1连线之间的夹角；

若D_n+1＜D_n-1，则所述第一个采集点对应于特征点n与特征点n+1之间的所述三维轴线上，根据所述三维轴线上特征点n的里程，并根据余弦定理（D_n+1²+D_n²-2×D_n+1×Dn×COSα=(X_n+1-X_n)²+(Y_n+1-Y_n)²+(Z_n+1-Z_n)²反算出所述第一个采集点的里程、横向偏差、高程偏差，其中α为所述第一个采集点与特征点n-1连线以及与特征点n连线之间的夹角；

（5）重复步骤（1）～（4），进行下一个采集点的里程、横向偏差、高程偏差的计算。

本发明的优点是，可根据利用检测尺采集的坐标，快速反算出采集点的里程、横向偏差、高程偏差，节约了时间和劳动强度；计算速度快，计算精度高，避免了以往利用CAD量出偏差的工作模式。

附图说明