[发明专利]隧道吊柱法兰角度测量工具及角度测量方法

说明书

一种隧道吊柱法兰角度测量工具及角度测量方法，测量工具包括角度测量尺和法兰模拟板；所述法兰模拟板为刚性平面板状，与所要测量的隧道端面吊柱法兰的板面形状和大小一致，所述角度测量尺设于法兰模拟板的中部，角度测量尺的固定臂的外侧边与法兰模拟板贴合固定，角度测量尺的固定臂与法兰模拟板的底边垂直。在测量时测量工具直接对齐贴合在吊柱法兰的表面，测量尺的测量臂垂直即可直接读数。本发明彻底打破传统施工工法对吊柱法兰偏角的确定仍处在个别技术人员测算的层面上，使法兰角度测量能够推广至广大施工人员这一层面上，力求测量过程简单、快速、方便且测量精度高。

技术领域

本发明涉及铁路隧道工程施工技术，具体说是一种隧道吊柱法兰角度测量工具及利用该工具的吊柱法兰角度测量方法。

背景技术

铁路隧道施工地形复杂，所面临的不同具体情况超出了理论设定，例如兰渝铁路兰州至广元段途经甘、陕、川三省13个县(区)，正线长度501公里(其中桥梁126座/长74公里，长大隧道67座/长350公里)，隧道占比约70％。本线隧道断面主要有三大类：双线隧道断面、单线隧道椭洞断面、单线隧道TBM(全断面隧道掘进机)断面，在此基础上，又有细分，如西秦岭单线隧道断面就有28种之多。单线隧道接触网吊柱受净空及断面影响，不像双线隧道接触网吊柱布置在隧顶，吊柱法兰角度偏角较小，即使不合格调整工作量也较小；而单线隧道接触网吊柱则全部布置在隧道侧壁，致使法兰角度偏角较大，单线隧道断面如图5所示，下锚锚臂偏角亦是如此。另外，吊柱法兰底板在生产制作过程中为一次性焊接定型产品，不可改动，如果法兰角度测量不准确，将给施工安装及后续调整造成极大的困难和浪费。

在传统施工过程中，对吊柱法兰底板的偏角确定主要采用下列方法：

(1)激光测距仪测量法

利用激光测距仪进行数据测量并三角函数换算，隧道吊柱法兰倾斜角度由垂直线路方向和顺线路方向的最外侧两个螺栓中心距离来确定的。假设单线隧道断面为椭圆形结构，因吊柱侧面限界及净空的规范要求，接触网吊柱只能安装在隧道侧壁，则吊柱法兰必定有一倾斜角度才能装在椭圆斜面上，即吊柱法兰靠近隧道侧壁侧的应略低，靠近腕臂侧的应略高。利用激光测距仪先测出上排某一螺栓至轨面的垂直距离，如测量距离为7452mm；再测出下排某一螺栓至轨面的垂直距离，如测量距离为7158mm。吊柱法兰安装在隧道侧壁两螺栓的距离为350mm，上下排螺栓之间的高差为7452-7158＝294mm。由此可算出，法兰倾斜的角度为：θ＝acrcos(294/350)≈32.8°。

(2)标准断面图纸测量法

与设计单位(或站前单位)沟通并获取隧道断面的标准二衬断面图，并根据接触网相关设计参数，如侧面限界、导线高度、结构高度等参数，利用CAD断面图进行尺寸标准，进而确定理论参数的吊柱法兰倾斜角度。

例举的上述2种方法的相对测量误差都较大且适用性不高，第1种方法采用激光测距仪测量角度的适用性不高，需要专业技术人员去测绘计算，占用了技术人员大量的时间，效率低且数据采集误差率大，受钢轨调整限制极大；第2种方法采用标准断面图、理论参数等数据在CAD图上模拟测量出角度，因施工参数的随机性大，造成标准倾斜角度的误差率大且仅有技术人员知道算法，达不到全员参与施工的目的，法兰倾斜角度型号过多时，也无法快速复查，造成施工现场安装一片混乱，返工率极高。

综上所述，传统方法中对于吊柱法兰倾斜角度的确定仅停留在统一型上，比如单线隧道椭圆洞断面吊柱法兰倾斜角度统一为33°，单线隧道TBM断面吊柱法兰倾斜角度统一为25°，双线隧道断面吊柱法兰倾斜角度统一为5°等。施工现场一旦出现断面变化或施工参数误差，原先的标准吊柱法兰倾斜角度就不再合适，要么采用垫片填塞，要么重新采购，费时费料费成本。为此，创新发明一种便于施工人员测量且推广适用性高的角度测量工具势在必行。

发明内容