【技术实现步骤摘要】
管片拼装方案选取方法及系统
本专利技术涉及隧道施工
，特指一种管片拼装方案选取方法及系统。
技术介绍
我国过去盾构隧道工程中曾采用普通衬砌环，在隧道设计轴线转弯处需要使用特殊形式的楔形管片，需要设计加工额外的模具，费用较高。近年来使用的通用环管片，是指在整条隧道施工中只使用一种具有一定楔形量的衬砌环，通过圆环旋转组合，仅用一种管片就可以适应隧道设计轴线(DTA)直线，大大降低了成本。这样一来，通用管片的排版设计和纠偏是盾构隧道施工过程中轴线控制的关键，但是，由于通用管片通过旋转拼装的点位多，不恰当的组合方法、点位设计很可能使得盾构管片轴线偏离设计轴线，进而导致盾构机偏离、盾尾刷损坏等不良结果。另外，由于管片楔形量、旋转角度的存在，管片点位的选择的形态是复杂的空间几何问题，既要考虑到DTA的拟合、偏离轴线之后的纠偏，又要考虑管片和盾尾的相对位置关系，盾构机姿态和管片排版的动态调整。目前往往采用最小二乘法模型或平-竖曲线定点算法确定管片拼装的旋转角度，但这两种方法都是通过管片中心点坐标位置表示整个管片的拼装情况，其空间信息是不充分的，其没有同时考虑到管片宽度、楔...
【技术保护点】
1.一种管片拼装方案选取方法，其特征在于，包括以下步骤：获得隧道的设计轴线矢量；进行已拼管片环姿态检测，得到已拼管片环完成面的中心位置及法向量；根据管片拼装面中心与完成面中心的距离以及当前管片环中心轴矢量与所述法向量的夹角得出多组当前管片环中心轴矢量及当前管片环完成面的中心位置，每组当前管片环中心轴矢量及当前管片环完成面的中心位置对应一个拼装方案；计算得到所述当前管片环完成面的中心位置与所述设计轴线矢量的距离ΔDTA、所述当前管片环完成面的中心位置与盾构轴线的距离ΔS以及所述当前管片环中心轴矢量与所述设计轴线矢量的夹角αDTA；设定所述ΔDTA、ΔS以及αDTA的权重，将每...
【技术特征摘要】
1.一种管片拼装方案选取方法，其特征在于，包括以下步骤：获得隧道的设计轴线矢量；进行已拼管片环姿态检测，得到已拼管片环完成面的中心位置及法向量；根据管片拼装面中心与完成面中心的距离以及当前管片环中心轴矢量与所述法向量的夹角得出多组当前管片环中心轴矢量及当前管片环完成面的中心位置，每组当前管片环中心轴矢量及当前管片环完成面的中心位置对应一个拼装方案；计算得到所述当前管片环完成面的中心位置与所述设计轴线矢量的距离ΔDTA、所述当前管片环完成面的中心位置与盾构轴线的距离ΔS以及所述当前管片环中心轴矢量与所述设计轴线矢量的夹角αDTA；设定所述ΔDTA、ΔS以及αDTA的权重，将每个方案对应的ΔDTA、ΔS以及αDTA的数值与其权重相乘得到每个方案的综合数值，对得到的综合数值进行比较，选取综合数值最小的方案作为最优拼装方案。2.如权利要求1所述的管片拼装方案选取方法，其特征在于，所述的进行已拼管片环姿态检测，得到已拼管片环完成面的中心位置及法向量具体包括以下步骤：利用激光法或棱镜法确定盾尾中心在所述三维坐标系中的坐标，并建立以盾尾中心为坐标中心的相对坐标系；通过获取设于盾尾油缸处的传感器的坐标，利用最小二乘法处理所述传感器的坐标并拟合得到已拼管片环完成面的平面方程，得到相对坐标系中的已拼管片环完成面的法向量；测量多个盾尾间隙，利用最小二乘法处理所述盾尾间隙并拟合出已拼管片环完成面的曲线，继而计算得到相对坐标系中的已拼管片环完成面的中心坐标；将相对坐标系中的已拼管片环完成面的中心坐标和法向量转化到三维坐标系，得到三维坐标系中的已拼管片环完成面的中心位置及法向量。3.如权利要求1所述的管片拼装方案选取方法，其特征在于，还包括：在计算拼装方案的综合数值之前，对拼装方案进行筛选，具体包括以下步骤：根据当前管片环完成面的中心位置，确定当前管片环旋转的角度，进而根据已拼管片旋转的角度计算得到两环通缝数和三环通缝数，将所述两环通缝数和三环通缝数与设定的允许通缝数比较，当得到所述两环通缝数或三环通缝数大于对应的允许通缝数的判断结果时，排除对应的拼装方案。4.如权利要求1所述的管片拼装方案选取方法，其特征在于，所述的计算得到所述当前管片环完成面的中心位置...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙连，吕建中，王胜勇，吴兆宇，
申请(专利权)人：上海隧道工程有限公司，上海盾构设计试验研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31
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