[发明专利]一种免搬站盾构机导向方法及系统

说明书

本发明属于盾构机导向领域，具体涉及一种免搬站盾构机导向方法及系统。本发明中的全站仪随盾构机运动，棱镜和全站仪相互作为参照物进行定位，仅对棱镜进行搬移，实现盾构机免搬站，简化导向流程，节省人力消耗。并且盾构机每当掘进油缸达到最大位移或停止掘进达到设定距离时就及时确定全站仪的新坐标，又能够解决免搬站的导向系统在盾构机进行掘进时，全站仪由于安装在盾构机拖车上随盾构机掘进一起移动，导致自身坐标不断变化，无法实现对激光靶进行定位，进而无法使用激光导向系统对盾构机进行导向的问题。每次确定全站仪新坐标的同时判断棱镜位置是否影响到全站仪定位，及时移动棱镜，因此能够得到更可靠的定位结果。

技术领域

本发明属于盾构机导向领域，具体涉及一种免搬站盾构机导向方法及系统。

背景技术

为保证盾构机掘进线路和设计轴线不能有较大偏差，盾构机导向系统需要具有较高的导向精度。现有的导向系统由全站仪、激光靶、棱镜等组成，激光靶与盾构机固定连接，全站仪和棱镜与位置相对固定的管片固定连接，通过全站仪发射激光打到激光靶上对盾构机位置进行实时导向。

然而，随着盾构机的掘进激光靶和全站仪的相对位置越来越远，超过导向系统能够精准定位的最大距离，或由于盾构机在进行转弯时的角度偏差，导致全站仪发射的光束不能到打到激光靶上，则此时需要对全站仪和棱镜进行搬站。棱镜安装在全站仪后方，搬站过程中棱镜安装在全站仪当前位置，全站仪向前搬站，全站仪搬站后，又需要利用棱镜对其坐标进行重新标定，才能够完成搬站，继续进行导向。因此，现有的导向系统全站仪在进行搬站的过程中，操作复杂，盾构机需要停机较长时间才能重新掘进，影响工程进度，且在搬站过程中全站仪和棱镜的位置变化也有可能导致一定的定位误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种免搬站盾构机导向方法及系统，用于解决现有技术中的导向系统需要经常对全站仪进行搬站，操作流程复杂、耗费大量人力的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种免搬站盾构机导向方法，包括以下步骤：

1)将激光靶安装在盾构机中盾处，将全站仪安装在盾构机拖车上，将第一棱镜和第二棱镜分别安装在盾构机管片上，其中，第一棱镜和第二棱镜的安装位置间隔一定距离；

2)在掘进开始前确定全站仪初始坐标，并根据全站仪初始坐标得到此时的第一棱镜、第二棱镜坐标和激光靶坐标；

3)盾构机以激光靶坐标为基准进行掘进，使用油缸进行导向；

4)当油缸达到最大位移或停止掘进时，开始拼装管片，此时根据第一、第二棱镜分别与全站仪的连线，获取两条连线之间的夹角以及全站仪与第一、第二棱镜的距离，从而确定当前的全站仪坐标；

5)根据当前的全站仪坐标，确定当前的激光靶坐标，返回步骤3)；后续导向过程重复步骤3)-5)。

该导向方法中全站仪随盾构机移动，并且根据双棱镜和全站仪之间的相对位置关系实现定位，实现盾构机免搬站；而使用油缸进行导向且每次当油缸达到最大位移或停止掘进时，就进行一次全站仪定位，又解决了免搬站导向系统在盾构机进行掘进时，全站仪由于安装在盾构机拖车上导致自身坐标不断变化，无法实现对激光靶进行定位，进而无法使用激光导向系统对盾构机进行导向的问题，提高了盾构机施工效率，降低了施工成本。

进一步地，步骤4)中，当前的全站仪坐标通过下述公式得到：

x₀＝x₂+l₂*cos A

y₀＝y₂+l₂*sin A

其中，A为全站仪与第二棱镜的连线与第二棱镜所在的水平面的夹角，(x0，y0)为当前的全站仪坐标，(x2，y2)为第二棱镜坐标，l₂为全站仪与第二棱镜的距离。