盾构姿态免搬站测量导向方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构姿态免搬站测量导向方法，通过棱镜位置的设置以及全站仪周期交替测量，解决现有技术测量成本高且可靠性低的技术问题。其包括如下步骤：（1）设置激光靶；（2）前后交错设置各棱镜；（3）设置全站仪于盾构机后配套车架；（4）初次设站；（5）全站仪观测激光靶；（6）再次设站并判断所搜索到的棱镜是否正确；（7）按照交替观测法进行观测，完成再次设站；（8）重复步骤（5）

【技术实现步骤摘要】
盾构姿态免搬站测量导向方法


[0001]本专利技术涉及测量
，具体涉及一种盾构姿态免搬站测量导向方法。

技术介绍

[0002]隧道盾构法开挖逐渐成为城市地下工程施工的主要手段，盾构机在向前推进以及转弯过程中，要通过导向系统时刻监控盾构机的位置信息，以确定盾构机的掘进轴线，通过调整盾构机的掘进姿态，保证掘进轴线与设计的理论轴线尽量吻合。
[0003]现有技术对盾构机的姿态管理主要采用激光导向系统，参见图1，其主要包含全站仪、激光靶和后视棱镜，全站仪与隧道管片固定连接，激光靶与盾构机中盾固定连接，在转弯过程中，随着盾构机的前进，全站仪位置保持不变，而固定在中盾上的激光靶相对全站仪的位置就会越来越远。在掘进一段距离和角度后，由于角度偏差或者盾构机内部设备阻挡，激光靶无法捕捉全站仪发射的激光，这时就需要全站仪向前搬站。全站仪搬站后要对其位置坐标重新进行标定，操作复杂；若在小半径曲线上，由于测量窗口开设较小，需要将全站仪的位置尽量靠前，但由于刚拼装完成的管片会发生上浮或转动，全站仪的位置也会随之发生变化，造成激光全站仪超出坐标误差，需要人员对其坐标重新标定，并造成一定的定位误差。
[0004]专利技术人知晓的 一种免换站式的盾构导向系统（CN215057377U）公开了该导向系统全站仪底端固定设有自动安平基座，所述全站仪通过自动安平基座固定安装在台车上，所述后视棱镜顶部设有垂直机构。
[0005]但本申请专利技术人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：设备复杂且可靠性低，该技术方案中后视棱镜为马达棱镜，测量时需要通过通讯接口与全站仪连接对其进行控制，不仅增加了成本，同时也增加了导向系统的故障发生率。
[0006]公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0007]鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种盾构姿态免搬站测量导向方法，通过棱镜位置的设置以及全站仪周期交替测量，解决现有技术测量成本高且可靠性低的技术问题。
[0008]根据本公开的一个方面，提供一种盾构姿态免搬站测量导向方法，包括如下步骤：（1）设置激光靶于盾构机测量窗口内，调整所述激光靶使其轴线与盾构机轴线平行；（2）固定棱镜一、棱镜二于隧道管壁上，且各棱镜于盾构前进方向上前后交错设置；（3）通过自动安平基座设置全站仪于盾构机后配套车架上，所述自动安平基座与
全站仪间设有减震螺栓；（4）初次设站，全站仪采用后方交会法设站，驱动全站仪分别观测两棱镜，获取全站仪距两棱镜的距离S1、S2及夹角α；（5）驱动全站仪观测激光靶，获取盾构机姿态信息；（6）再次设站，全站仪根据初始设站观测角度自动搜寻两棱镜，并通过全站仪前进距离L预估全站仪距两棱镜距离=S1+L、 =S2+L，根据全站仪距离两前后交错布设棱镜的距离差异，判断所搜索到的棱镜是否正确，若搜索正确，重复步骤（5），否则将此测量信息记录至另一棱镜下，且根据两棱镜间距离S，预估和 间夹角,并驱动全站仪转动 角度寻找另一棱镜；（7）根据上次设站最后观测棱镜，按照棱镜一
‑
棱镜二
‑
棱镜一或棱镜二
‑
棱镜一
‑
棱镜二的交替观测法进行三次观测，对于重复观测的棱镜信息进行均化计算，根据均化结果和另一棱镜测量信息完成再次设站；（8）重复步骤（5）
‑
步骤（7），根据激光靶的测量结果对盾构机前进姿态进行导向。
[0009]在本公开的一些实施例中，在所述步骤（2）中，所述两棱镜沿盾构前进方向上前后距离差值为30
‑
50m。
[0010]在本公开的一些实施例中，在所述步骤（3）中，所述全站仪安装位置保证其与所述两棱镜视野通透无遮挡。
[0011]在本公开的一些实施例中，在所述步骤（6）中，判断所搜索到的棱镜是否正确是通过比较该棱镜实际观测距离与预估距离，若二者间差值小于0.02m，则判断为搜索正确。
[0012]在本公开的一些实施例中，在所述步骤（6）中，所述夹角 。
[0013]在本公开的一些实施例中，在所述步骤（7）中，所述均化计算包括计算两次观测距离值的平均数、计算两次观测方位角的平均值。
[0014]在本公开的一些实施例中，在所述步骤（8）中，由于盾构机转弯导致全站仪与任一棱镜间不通透或者当全站仪连续出现棱镜搜寻错误三次以上且确认全站仪与棱镜间无遮挡时，需要按步骤（2）所述布设方法前移棱镜。
[0015]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：1.再次设站前根据全站仪随盾构机前进距离进行预估计算，且各棱镜在沿盾构前进方向上前后交错布设，提供了棱镜搜寻结果的判断依据，因此有效解决了现有技术中采用马达棱镜所导致的安装布线及移动时繁琐复杂的操作、成本增加、系统故障率提升的问题，进而实现了普通棱镜代替马达棱镜，在降低施工成本的同时保证测量导向效果。
[0016]2.采用了交替测量法设站，将全站仪随盾构机前进的动态过程引入，通过对同一棱镜的首尾两组测量数据均化处理，有效减小全站仪位置移动所导致的测量误差，保证了测量数据的可靠性。
[0017]3.全站仪与自动安平基座间采用减震螺栓连接，较大程度的减小了掘进震动对全站仪稳定状态的影响，解决了自动安平底座只能在大倾斜角度下才能进行调整，且无法实现减震的技术问题，实现了全站仪相对稳定状态的保持，进而保证了导向系统工作的连续
性和稳定性。
附图说明
[0018]图1为现有盾构姿态导向系统结构示意图。
[0019]图2为本申请一实施例中盾构姿态免搬站导向方法流程图。
[0020]图3为本申请一实施例中全站仪与自动安平基座连接结构示意图。
[0021]图4为本申请一实施例中全站仪、棱镜及激光靶的布设示意图。
[0022]图5为本申请一实施例中棱镜布设及预估算法示意图。
[0023]以上各图中，1为隧道管壁，2为盾构机刀盘，3为后视棱镜，31为棱镜1，32为棱镜2，4为全站仪，40为移动后的全站仪，5为激光靶，6为中央控制箱，7为工业电脑，8为无线收发模块，9为自动安平基座，10为减震螺栓，11为盾构机后车架。
具体实施方式
[0024]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位，因此不能理解为对本申请的限制。
[0025]以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本
的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。
[0026]以下实施例中所涉及的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构姿态免搬站测量导向方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）设置激光靶于盾构机测量窗口内，调整所述激光靶使其轴线与盾构机轴线平行；（2）固定棱镜一、棱镜二于隧道管壁上，且各棱镜于盾构前进方向上前后交错设置；（3）通过自动安平基座设置全站仪于盾构机后配套车架上，所述自动安平基座与全站仪间设有减震螺栓；（4）初次设站，全站仪采用后方交会法设站，驱动全站仪分别观测两棱镜，获取全站仪距两棱镜的距离S1、S2及夹角α；（5）驱动全站仪观测激光靶，获取盾构机姿态信息；（6）再次设站，全站仪根据初始设站观测角度自动搜寻两棱镜，并通过全站仪前进距离L预估全站仪距两棱镜距离=S1+L、=S2+L，根据全站仪距离两前后交错布设棱镜的距离差异，判断所搜索到的棱镜是否正确，若搜索正确，重复步骤（5），否则将此测量信息记录至另一棱镜下，且根据两棱镜间距离S，预估 和 间夹角，并驱动全站仪转动 角度寻找另一棱镜；（7）根据上次设站最后观测棱镜，按照棱镜一
‑
棱镜二
‑
棱镜一或棱镜二
‑
棱镜一
‑
棱镜二的交替观测法进行三次观测，对于重复观测的棱镜信息进行均化计算，根据均化结果和另一棱镜测量信息完成再次设站；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建林，陈文明，刘创，覃旭，汪慧琴，王延辉，李政，王云峰，刘宗良，程永康，
申请(专利权)人：中铁隧道股份有限公司上海米度测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：