一种适用于直线型隧洞轴线定位测量的装置及方法制造方法及图纸

一种适用于直线型隧洞轴线定位测量的装置及方法，主要为方法，通过采用全站仪布设直线型隧洞的中轴线控制点，将激光水平仪通过专用连接装置架设在可对中整平的测量三脚架上，将仪器精确对中于轴线控制点上，通过量测仪器高或与预留高程点比对，计算出仪器的视线高，从而实现了激光水平仪的三维绝对精确定位，可为隧洞掌子面施工现场提供两条高精度可见的高程基准线和轴线基准线，方便施工人员现场放样。该方法使用的设备低廉、操作简单、但精度高且适用范围广，放样时与其他工序可交叉作业，显著提高工效。

Device and method for positioning measurement of line type tunnel axis

A device and method for linear tunnel axis positioning measurement, the main method, through the control point of the axis of the total station layout of straight tunnel, the laser level through a dedicated connection device is erected on on the leveling measurement of three tripod, the instrument precision of the axis control point through the measuring instrument, with high or reserved elevation point comparison, calculate the instrument's line of sight, in order to achieve a three-dimensional laser level absolute positioning, can provide two high precision line height datum axis datum line is visible and tunnel face to the construction site, convenient construction personnel on-site lofting. The method has the advantages of low cost, simple operation, high precision, wide application range, cross operation with other processes when setting out, and remarkable improvement of work efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于直线型隧洞轴线定位测量的装置及方法
本专利技术涉及隧洞开挖领域，尤其是一种适用于直线型隧洞轴线定位测量的装置及方法。
技术介绍
在直线型隧洞钻爆法开挖施工的测量放样方法目前主要有两种，一种是全站仪逐点精确放样，适用于大断面开挖；另外一种是全站仪配合激光指向仪，适用于小半径圆形断面开挖。地下隧洞开挖施工时最频繁的测量作业是掌子面放样，掌子面放样的核心是保证轴线放样正确的前提下上测设开挖隧洞横断面的钻爆孔位，既确保隧洞的精确贯通又要保证开挖断面尺寸的精确，在允许范围内不超挖不欠挖。因此在隧洞开挖时测量放样工作非常重要，通常都是采用高精度全站仪精确逐点放样。测量作为一道施工工序直接占用直线工期，测量技术人员和施工人员经常因为无法无缝衔接而产生一些矛盾。因为测量作业时对环境要求高，需要排险、除尘、通风、照明等条件下精确作业，因此经常会出现测量人员等待施工人员完成上一道工序，或者施工人员等待测量作业，特别是开挖掌子面周边钻孔逐点放样消耗的时间长，效率不高。同时现场作业是测量人员及配合人员要求多，对测量仪器及测量人员的素质要求高。后来一些直线型小半径圆形断面隧洞施工过程中，出现了激光指向仪，在掌子面附近已开挖好的的隧道轴线上安装支架，在支架上架设激光指向仪，通过全站仪精确调整激光的发射方向，确保激光束指向隧洞的轴线，施工人员根据投影到掌子面的激光轴线点进行钻孔标定，2~3个循环后测量人员再进行精确调整。该方法的优点是不需要每个循环都要求测量人员现场进行测量放样，提高了的工效，但缺点是激光指向仪固定安装在掌子面附近，受爆破施工影响非常大，经常会被爆破时的飞石撞击而受损，此外安装支架锚固在开挖隧洞的顶部或腰部，自身受围岩的收敛变形影响常常出现位移变形，所以这种方法的精度经常难以保证，需要测量人员经常进行调校，反复安装支架，而且仅一个激光点，现场出错难以发现并纠正。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于直线型隧洞轴线定位测量的装置及方法，能够快速标定设计轴线中心点、开挖断面轮廓点和设计钻爆孔位，避免受爆破影响。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种适用于直线型隧洞轴线定位测量装置，包括激光水平仪，激光水平仪通过连接机构与三脚架对中连接；所述连接机构包括中空杆，中空杆包括上连接部和下连接部，其中，上连接部和下连接部上分别设有外螺纹和内螺纹，外螺纹和内螺纹分别与激光水平仪的对中螺旋孔、三脚架的螺杆相匹配；所述激光水平仪的可见激光下对点与隧洞中轴线的控制点重合。所述三脚架的支架为可伸缩结构。所述三脚架上设有可转换轮架，可转换轮架包括折型杆，折型杆的拐点与三脚架铰接，折型杆的较长段底端设有万向滚轮、较短段上设有把手，折型杆的较长段竖直时，三脚架离地且折型杆的较长段通过卡套卡紧。折型杆的较长段由上下螺纹套和中间螺纹杆连接而成所述上连接部外螺纹杆的外径与下连接部内螺纹孔的内径均为16mm。所述激光水平仪型号为EK-268GJ。一种适用于直线型隧洞轴线定位测量的方法，包括以下步骤：步骤一、测设隧道中轴线并标定：采取全站仪测设直线型隧道中轴线并在现场标定隧洞中轴线控制点；步骤二、精确架设，三维绝对定位激光水平仪：将激光水平仪通过连接机构与普通测量三脚架固定，通过微调移动激光水平仪的可见激光下对点，将激光水平仪架设在隧洞中轴线的控制点上，则激光水平仪中心的二维平面坐标已固定；再量测仪器高，可精确计算激光水平仪的视线高，从而实现了激光水平仪的三维绝对定位。步骤三、投测隧洞轴线和高程基准线：利用激光水平仪发射的两条高精度基准线，在施工现场投测出两条相互垂直可见激光线，通过精确调整，确保垂直基准线与其他标定的中轴线控制点重合，即可认定垂直基准为隧洞轴线，水平基准线的绝对高程为激光水平仪的视线高。步骤四、隧洞放样：依据设计要素，计算并标定掌子面轴线中心点或钻爆设计孔位。根据隧洞纵坡的设计参数及开挖横断面设计参数，必要时采用手持测距仪测量仪器至掌子面的距离，依次计算欲放样点位与基准线的差值，现场量测并标定。步骤五、加强过程检查和复核：首次放样时，需要采用高精度全站仪对放样的掌子面轮廓点和特征点进行现场复核；同时，用全站仪在隧洞的顶部可布设永久轴线点、在两侧布设腰线断面点和高程点，方便激光水平仪在测量过程进行检查复核，降低出错几率。所述步骤五中全站仪每隔3~4个钻爆循环后进行一次全面复核，同时布控下一阶段的轴线控制点。所述步骤四中的隧洞放样包括直线型无坡降的隧洞放样、直线型有坡降的隧洞放样，其中，直线型无坡降的隧洞放样根据欲放样点位与基准线的差值，现场量测并标定，可实现快速放样掌子面轴线中心点、设计轮廓点或钻爆设计孔位的具体位置；直线型有坡降的隧洞放样根据圆心高程与现场给定水平基准线的差值，可现场量测并标定，其后的工作与直线型无坡降的隧洞放样方法一样。所述直线型无坡降的隧洞放样包括马蹄形或城门洞型的开挖断面，该开挖断面除标定圆心外，还需要标定一些特殊轮廓点。本专利技术一种适用于直线型隧洞轴线定位测量装置及方法，具有以下技术效果：1）、本申请通过采用全站仪布设直线型隧洞的中轴线并埋设轴线控制点固定标志，利用激光下对点将仪器精确对中于轴线控制点上，通过量测仪器高或与预留高程点比对，计算出仪器的水平视线高，通过精确调整垂直线与中轴线重合，即可为掌子面施工现场提供两条高精度可见的高程基准线和轴线基准线，方便施工人员现场标定设计轴线中心点、开挖断面轮廓点和设计钻爆孔位。与全站仪逐点放样相比：全站仪工作量大、作业速度慢，严重影响施工进度，只适合大断面作业，而本申请所需人工及时间均比单独使用全站仪少很多，且作业更简单，快速方便，也不影响精度；与全站仪配合激光指向仪相比：采用精度较高的激光水平仪，可在与掌子面的作业距离大于50m外作业，避免爆破时与掌子面的作业距离大于50m，同时免受围岩收敛变形的影响，无需调校仪器和频繁埋设安装支架，精度高，进而提高效率。另外激光水平仪具有两条基准线，可进行复核，测量准确性可得到有效保证。2）、仪器设备低廉，操作简单，现场施工人员经过简单培训即可操作，无需测量技术人员参与，可实现与其他工序交叉作业，无缝对接，节省了测量时间。3）、利用该装置进行测量不受爆破及其他工序影响，仪器可即时架设、即时收放，确保安全。且该方法精度高、现场检核条件多，出错几率低，适用范围广。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为专利技术的示意图。图2为专利技术中连接机构的示意图。图3为专利技术中折型杆较长段局部示意图。图4为专利技术工作状态示意图。图5为专利技术中马蹄形或城门洞型的开挖断面放样图。图中：激光水平仪1，连接机构2，三脚架3，中空杆4，上连接部4-1，下连接部4-2，外螺纹4-3，内螺纹4-4，万向滚轮5，转动把手6，卡套7，折型杆8，控制点9,水平基准线10，隧洞轴线基准线11，钻孔设计点位12，圆形端面设计圆心13。具体实施方式如图1-3所示，一种适用于直线型隧洞轴线定位测量装置，包括激光水平仪1，激光水平仪1型号为EK-268GJ，当与掌子面的作业距离大于50m时，其最大偏心差小于±10mm，其相对精度满足一般土建施工放样的要求。这样，在爆破时可避免受到飞石撞击或围岩的收敛变形影响。所述激光水平仪1通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于直线型隧洞轴线定位测量的装置，其特征在于：包括激光水平仪（1），激光水平仪（1）通过连接机构（2）与三脚架（3）对中连接；所述连接机构（2）包括中空杆（4），中空杆（4）包括上连接部（4‑1）和下连接部（4‑2），其中，上连接部（4‑1）和下连接部（4‑2）上分别设有外螺纹（4‑3）和内螺纹（4‑4），外螺纹（4‑3）和内螺纹（4‑4）分别与激光水平仪（1）的对中螺旋孔、三脚架（3）的螺杆相匹配；所述激光水平仪（1）的可见激光下对点与隧洞中轴线的控制点重合。

【技术特征摘要】
1.一种适用于直线型隧洞轴线定位测量的装置，其特征在于：包括激光水平仪（1），激光水平仪（1）通过连接机构（2）与三脚架（3）对中连接；所述连接机构（2）包括中空杆（4），中空杆（4）包括上连接部（4-1）和下连接部（4-2），其中，上连接部（4-1）和下连接部（4-2）上分别设有外螺纹（4-3）和内螺纹（4-4），外螺纹（4-3）和内螺纹（4-4）分别与激光水平仪（1）的对中螺旋孔、三脚架（3）的螺杆相匹配；所述激光水平仪（1）的可见激光下对点与隧洞中轴线的控制点重合。2.根据权利要求1所述的一种适用于直线型隧洞轴线定位测量装置，其特征在于：所述三脚架（3）的支架为可伸缩结构。3.根据权利要求1所述的一种适用于直线型隧洞轴线定位测量装置，其特征在于：所述三脚架（3）上设有可转换轮架，可转换轮架包括折型杆（8），折型杆（8）的拐点与三脚架（3）铰接，折型杆（8）的较长段底端设有万向滚轮（5）、较短段上设有把手（6），折型杆（8）的较长段竖直时，三脚架（3）离地且折型杆（8）的较长段通过卡套（7）卡紧。4.根据权利要求3所述的一种适用于直线型隧洞轴线定位测量装置，其特征在于：所述折型杆（8）的较长段由上下螺纹套（8-1）和中间螺纹杆（8-2）连接而成。5.根据权利要求1所述的一种适用于直线型隧洞轴线定位测量装置，其特征在于：所述上连接部（4-1）外螺纹杆的外径与下连接部（4-2）内螺纹孔的内径均为16mm。6.根据权利要求1所述的一种适用于直线型隧洞轴线定位测量装置，其特征在于：所述激光水平仪（1）型号为EK-268GJ。7.一种适用于直线型隧洞轴线定位测量的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、测设隧道中轴线并标定：采取全站仪测设直线型隧道中轴线并在现场标定隧洞中轴线控制点；步骤二、精确架设，三维绝对定位激光水平仪：将激光水平仪通过连接机构与普通测量三脚架固定，通过微调移动激光水平仪的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱章云，王义兵，田雪芝，曹鹏亮，孙泽凤，李铁生，王小战，雷志兵，马多，刘伟，
申请(专利权)人：中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42