[发明专利]基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向系统及方法，采用光纤陀螺和双轴传感器组成导向靶，从而将该导向靶安装于顶管机的机头内，来实现狭小的联络通道施工空间内的导向，利用光纤陀螺获得导向靶在施工坐标系统中的方位角，利用双轴传感器获得导向靶的坡度角和滚角，结合施工掘进前精确标定出的机头中心局部坐标值和尾部中心局部坐标值，无需全站仪的观测即可解算出机头和尾部中心的施工三维坐标，从而获取顶管机的姿态信息，实现对顶管机的导向。在无需全站仪观测的情形下即可得到顶管机的姿态信息，从而解决了观测台(用于安装全站仪的平台)的稳定性差造成的测量准确性低的问题，也解决了施工中目标遮挡的问题。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特指一种基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向系统及方法。

背景技术

顶管导向随着顶管施工的发展，由人工导向过度到了自动导向，目前世界范围来讲通用性最好、最成熟的顶管导向系统，就是德国VMT公司开发的型号为SLS-RV的顶管导向系统。SLS-RV导向系统利用安装在移动的管节壁上的带隧道激光发射器自动全站仪发出的激光对顶管机的掘进提供稳定的基准，而自动全站仪的定位通过倾斜仪、参考棱镜和距离传感器实现，但由于顶管的施工工艺，因此对于长距离顶进的顶管施工必须必须定期校核，一般100m一次。

目前在国内使用较多的顶管导向系统主要有以下两种，这两种都应用了激光测量装置，激光测量装置是当前顶管施工中应用最普遍的姿态测量装置。

第一种为中国在先专利(申请号为03229232.5，发明创造名称为微型顶管机的机头姿态激光测量装置)公开的一种激光测量装置，如图1所示，主要由激光光源1a、光靶2a、测量环3a、摄像机4a、计算机5a、倾斜仪6a组成，光靶2a设置在测量环3a上，摄像机4a朝光靶2a方向设置，辅以适当的照明，倾斜仪6a固定于微型顶管机机头中，其信号经过微型顶管机机头内PLC可编程控制器送到控制台的计算机5a，摄像机4a的信号直接送到计算机5a。控制台上能够监视光点的位置，并通过计算机5a取得顶管机同推进轴线的偏差以及相关施工参数。

第二种为伊势机公司中小口径泥水平衡顶管机TCZ，TCS所配备的RSG反射型方向诱导装置，如图2所示，也是一种应用激光技术的姿态测量装置，它包括激光光源1b、摄像机2b、光靶二3b、光靶一4b、反射镜5b、计算机6b。它由两块光靶组成，光靶一显示的是实际偏差值，光靶二是反射光靶，激光透过光靶一射向前方的反射镜，然后反射到光靶二上，根据两点成直线的原理，RSG反射型方向诱导装置在得到实际偏差的同时也可以实时得到顶管机机头的水平方位角和俯仰角。

但是，针对顶管法施工左右双线隧道间连接的联络通道的工况，由于顶管机的后靠设置在隧道的管片上，在顶管机掘进施工时，该后靠位置处的管片的稳定性差，无法保证安装在该后靠位置处的观察台的稳定性，从而影响测量的准确性；另外，在顶进施工中，顶管空间狭小，由于运输等施工工序会造成目标遮挡的情况，使得现有上述两种测量装置均难以适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向系统及方法，解决现有的联络通道的狭小空间施工中观测台的稳定性差造成的测量准确性低及施工中目标遮挡而导致常用的测量装置难以适用的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向方法，包括如下步骤：

提供一导向靶，所述导向靶包括光纤陀螺和双轴传感器，且所述光纤陀螺的敏感轴与所述双轴传感器的坡度轴平行设置，将所述导向靶安装于顶管机的机头内；

在导向靶上选定一原点并以所述敏感轴所在的直线为轴建立导向靶坐标系；