【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土木工程盾构隧道施工应用领域，具体涉及一种盾构隧道管片上浮自动化测量方法。
技术介绍
1、随着盾构法隧道大规模的建设，在施工过程中管片错台、开裂和上浮等成型质量问题也越发突出。其中管片上浮是管片轴线相对于拼装成型时的轴线出现向上移动的现象，影响管片上浮的因素众多，包括浆液压力、地下水浮力、地层回弹力等，目前大多研究认为管片上浮主要是由于同步注浆浆液对于管片的压力所造成的。管片上浮可能造成许多不良影响，如管片上浮造成管片环缝错台，影响管片环缝防水；管片上浮可能造成管片破损、开裂；管片上浮较大影响影响成型隧道轴线，后期需调坡修正。同时，当管片出现管片上浮时，还没有较为成熟的方法进行处治。
2、在施工过程中，可通过实时测量管片上浮量，实时调整施工参数，如调整同步注浆浆液配比或者类型，调整盾构姿态，降低盾构机掘进速度等措施可在一定程度上控制管片上浮。因此，实时对管片上浮进行测量，对于评估管片状态，决定后期施工参数尤为重要。管片上浮出现在管片脱出盾尾有限距离内，该距离长度一般与浆液凝结时间相关，由于盾构机连接桥和台车的阻碍，隧道内部空间很小，导致测量实时管片上浮不能采用常规的全站仪架站测量，若要进行测量上浮量，需要增设许多设备，导致建设费用增加。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种盾构隧道管片上浮自动化测量方法，能够利用盾构机导向系统全站仪自动测量，无需增设多于设备，实时对管片上浮进行测量，并克服隧道内部作用空间狭小问题。
2、本专利
3、一种盾构隧道管片上浮自动化测量方法，采用导向系统全站仪和棱镜进行测量，包括以下步骤，
4、s01、将导向系统全站仪安装在已拼装且稳定的管片环内；
5、s02、盾构机进行管片拼装成环，当盾构机还未向前掘进时，在保证棱镜测点到导向系统全站仪之间的可视条件下，在拼装完成的拼装环顶部和肩部位置布置多个棱镜测点，将棱镜固定在棱镜测点上；
6、s03、在盾构机还未向前掘进时，测量人员使用导向系统全站仪对准棱镜的镜片中心，操作导向系统电脑测量管片初始坐标值，并设置测点编号保存，管片拼装完成各测点的初始坐标为，其中下标为测点编号，下标1代表测点第一次测量坐标；
7、s04、在盾构机掘进过程中，操作导向系统全站仪完成各时间点或者掘进距离下的测点坐标测量，掘进过程中通过导向系统全站仪测量测点坐标为，其中下标为测点编号，下标代表第次测点测量坐标值；
8、s05、根据测点数量以及测点坐标，得到该管片的上浮量；
9、s06、盾构机对下一环拼装完成后重复步骤s02-s05，并对上一环管片环测点也进行跟踪测量。
10、进一步的，在步骤s05中，当测点数量小于5个时，
11、选取距离拼装环距离顶部最近的测点初始坐标为，其中代表距离拱顶最近测点，后续测量坐标为，上浮量可根据下式计算：
12、。
13、进一步的，在步骤s05中，当测点数量为5个时，
14、假设拼装环的管片横断面为椭圆，根据5个测点的初始坐标计算拼装环对应椭圆的几何中心，在x-z平面内椭圆方程为：
15、；
16、式中为椭圆参数，将5个测点的初始坐标代入上式：
17、；
18、上式为五个方程组成的方程组，可求解得出椭圆参数，根据下式求解得出初始测量坐标下的椭圆几何中心坐标：
19、；
20、利用上述同样方法计算后续测量坐标对应的椭圆几何中心，
21、假设拼装环的管片横断面为椭圆，根据5个测点的后续测量坐标计算拼装环对应椭圆的几何中心，在x-z平面内椭圆方程为：
22、；
23、式中为椭圆参数，将5个测点的后续测量坐标代入上式：
24、；
25、上式为五个方程组成的方程组，可求解得出椭圆参数，根据下式求解得出后续测量坐标下的椭圆几何中心坐标：
26、；
27、则上浮量可根据下式计算：
28、。
29、进一步的，在步骤s05中，当测点数量多于5个时，采用最小二乘法对管片横断面对应的椭圆进行拟合，对椭圆方程进行处理可得到下式：
30、
31、可采用下式对椭圆方程参数进行求解，其中测点数量为个：
32、，
33、求解后，可根据下式计算椭圆几何中心点：
34、；
35、当i=1时，
36、则上浮量可根据下式计算：
37、。
38、进一步的，在步骤s02中，将棱镜通过改性丙烯酸酯ab胶粘接到棱镜测点上。
39、进一步的，棱镜通过棱镜支架到棱镜测点上。
40、本专利技术与现有技术相比所取得有益效果如下：
41、1、通过本专利技术所述的盾构隧道管片上浮自动化测量方法，可通过实时对管片上浮进行测量，并克服隧道内部作用空间狭小问题，不增设多余设备增加建设费用，可在盾构隧道建设中推广使用；
42、2、根据棱镜测点数量对管片上浮量进行计算，当测量数量小于5时，选取靠近隧道顶部测点作为管片上浮计算点，计算方法为该测点竖直方向坐标点测量值与初始值差值即为管片上浮量；当测点数量等于5时，将5个测点的垂直平面内的坐标，带入椭圆方程，求解椭圆方程参数，进而求解椭圆几何中心，将椭圆几何中心竖直方向坐标点测量值与初始值差值即为管片上浮量；当测点数量大于5时，将测点的垂直平面内的坐标，对椭圆方程进行拟合，求解椭圆方程参数，进而求解椭圆几何中心，将椭圆几何中心竖直方向坐标点测量值与初始值差值即为管片上浮量，如此方法进行计算，上浮量的计算更加准确。
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1.一种盾构隧道管片上浮自动化测量方法，其特征在于，采用导向系统全站仪和棱镜进行测量，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片上浮自动化测量方法，其特征在于，在步骤S05中，当测点数量小于5个时，
3.根据权利要求1所述的盾构隧道管片上浮自动化测量方法，其特征在于，在步骤S05中，当测点数量为5个时，
4.根据权利要求1所述的盾构隧道管片上浮自动化测量方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的盾构隧道管片上浮自动化测量方法，其特征在于，在步骤S02中，将棱镜通过改性丙烯酸酯AB胶粘接到棱镜测点上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的盾构隧道管片上浮自动化测量方法，其特征在于，棱镜通过棱镜支架到棱镜测点上。
【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道管片上浮自动化测量方法，其特征在于，采用导向系统全站仪和棱镜进行测量，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片上浮自动化测量方法，其特征在于，在步骤s05中，当测点数量小于5个时，
3.根据权利要求1所述的盾构隧道管片上浮自动化测量方法，其特征在于，在步骤s05中，当测点数量为5个时，
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳亮，秦楠，张哲，王晓琼，武文清，赖用满，陈建福，王军可，柳献，
申请(专利权)人：中铁十四局集团大盾构工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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