[发明专利]一种隧道开挖快速放样装置和放样方法

说明书

本发明公开了一种隧道开挖快速放样装置及放样方法。该放样装置包括集成箱和固定集成箱的支撑系统；集成箱内安装有控制装置、扫描装置、投影装置和电源，扫描装置的发射镜头、接收镜头以及投影装置的投影镜头均位于集成箱表面，扫描装置和投影装置均通过数据线与控制装置连接。该放样方法为利用扫描装置将隧洞测量控制基准点以及隧洞掌子面，获取隧洞测量控制基准点以及隧洞掌子面信息，控制装置将隧洞测量控制基准点以及隧洞掌子面信息与事先输入到控制装置的隧道的轴线、断面形状、炮眼布置等信息进行处理分析，得到炮眼在掌子面上的位置数据和分布图形，再通过投影单元将炮眼分布图形投影到开挖掌子面，即实现快速施工放样。

技术领域

本发明属于隧道开挖施工技术领域，具体涉及一种隧道开挖快速放样装置，本发明还涉及利用该装置放样的方法。

背景技术

开挖面的施工放样是隧道开挖过程中一道重要的工序，控制着隧道开挖方向和开挖后的形状。当前，工程中开挖施工放样大多采用全站仪与棱镜组合进行放样，需要在逐个隧道掌子面放样点且用实体标点或油漆标示出放样点，这样的作法不仅耗时、实体标点容易遭到破坏，而且放样人员长时间在隧道掌子面下工作大大增加了放样过程危险程度。所以，需要研究开发一种设备和相应的放样方法，以缩小施工放样的时间，增加施工放样精度，实现隧道工程开挖施工放样的自动化，加快施工放样速度、缩减工程。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道开挖快速放样装置，实现隧道在开挖过程中不同隧道形状、尺寸掌子面以及隧道轴线的自动化快速放样。

本发明的另一个目的是提供一种隧道开挖快速放样方法，可大大减少施工放样的时间和增加施工放样精度，并实现隧道工程开挖施工自动化放样。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种隧道开挖快速放样装置，包括集成箱和固定集成箱的支撑系统；集成箱内安装有控制装置、扫描装置、投影装置和电源，扫描装置的发射镜头、接收镜头以及投影装置的投影镜头均位于集成箱表面，扫描装置和投影装置均通过数据线与控制装置连接；

进一步地，集成箱上还设置有控制装置显示屏。

进一步地，支撑系统为安装有转动云台的三脚架，所述集成箱安放在转动云台上。

进一步地，扫描装置为三维激光扫描仪，

进一步地，投影装置为激光投影器。

本发明所采用的另一个技术方案是，采用上述装置进行放样的方法，包括以下步骤：

(1)将待放样隧道的轴线、断面形状、炮眼布置信息输入到所述放样装置的控制装置中；

(2)将所述放样装置带入距隧道掌子面一定距离处；

(3)以集成箱的底面为基面对集成箱作简单的整平，使得集成箱转动时大体绕某一铅直轴线水平转动；

(4)开启所述放样装置的电源，启动控制装置，转动集成箱，使扫描装置发射镜头、扫描装置接收镜头对准隧洞测量控制点，并对测量控制点进行扫描，测量控制基准点信息被存储到控制装置中；

(5)转动集成箱并将扫描装置发射镜头、扫描装置接收镜头对准隧洞掌子面，对掌子面进行扫描，掌子面和开挖轮廓的三维信息经扫描校正处理后存储到控制装置中；

(6)控制装置将步骤(1)初始输入的信息和步骤(4)、(5)扫描到的信息进行匹配处理，分析得到炮眼在掌子面上的位置数据和分布图形；

(7)所述投影装置将步骤(6)得到的位置数据和分布图形进行投影校正处理，然后投影到掌子面上，根据掌子面上投影的炮眼位置标注孔位，完成放样。