CN107449407A - 用于土压平衡盾构机的自动测量导向***及方法 - Google Patents
用于土压平衡盾构机的自动测量导向***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107449407A CN107449407A CN201710701302.5A CN201710701302A CN107449407A CN 107449407 A CN107449407 A CN 107449407A CN 201710701302 A CN201710701302 A CN 201710701302A CN 107449407 A CN107449407 A CN 107449407A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shield
- total powerstation
- prism
- machine
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，在盾构施工前,在盾构机千斤顶底座顶板处设置目标棱镜一、三，在盾构机螺旋机上部设置目标棱镜二，在盾构机台车后部的测量平台上设置全站仪一，位于全站仪一后方固定的测量平台上设置后视棱镜，位于全站仪一前方的自动整平基座与全站仪二相连，并安放在可移动测量平台上，两个全站仪上设有地址通讯装置，计算机的接口上设置网络通讯装置，当两个全站仪工作时,两个全站仪通过三个目标棱镜以及全站仪上的棱镜测量盾构机不断前行的轨迹，并通过地址通讯装置和网络通讯装置将测量数据传输给计算机，由计算机及应用程序控制全站仪的运行，并计算得出盾构机切口、盾尾的平面偏差和高程偏差值。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构法隧道施工自动测量导向***，具体为一种用于土压平衡盾构机仪自动测量导向***及方法，属于盾构法隧道施工导向测量技术领域。
背景技术
随着我国隧道盾构发施工不断发展，现代化盾构机自动导向***也不断推陈出新，其左右可以在盾构推进的过程中实时测量，直接把信息反馈给操作人员，这不但减轻了测量人员劳动强度，还有测量数据反馈的实时性，做到随时都可以检查盾构机的位置和姿态，很好的提高了隧道控制的精确度。
由于盾构要不断向前推进，全站仪与目标棱镜和安装于盾构控制室内的计算机之间的距离增加，数据连接线需要不断加长，全站仪在一次测量中要分别搜索三个目标棱镜，目标棱镜随着盾构推进位置变化的时候，无法保持锁定棱镜的状态，直线段掘进时随着距离拉长，对棱镜目标点的搜寻很容易出错，尤其是盾构机在小半径、小管径的圆弧形隧道内掘进时，转弯较大，棱镜位置变化较快，目标棱镜容易被管片内壁以及台车顶部设备遮挡，导致全站仪搜索目标棱镜失败，有效观测距离大大缩短，频繁的更换迁移测量吊点，直接造成测量工作任务的繁重。 因此，研发具有自主知识产权的盾构掘进自动导向***，寻求一套独立的自动测量导向***和多元化测量模式，方便应用在各个隧道工程的施工条件中，是国内隧道施工管理和国产化盾构急需解决的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述自动测量导向***的缺陷，提供一种用于土压平衡盾构机的自动测量导向***及方法，该***及方法操作简单，能做到延长转站距离、不停机转站，有效提高测量进度、施工质量及施工进度。
为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，包括计算机、全站仪、自动整平基座、可移动测量平台，在盾构施工前,在盾构机千斤顶底座顶板处设置目标棱镜一和目标棱镜三，在盾构机螺旋机上部设置目标棱镜二，在盾构机台车后部的测量平台上设置全站仪一，位于全站仪一后方固定的测量平台上设置后视棱镜，位于全站仪一前方的自动整平基座与全站仪二相连，并安放在盾构机第一节台车的可移动测量平台上，全站仪一和全站仪二上设有地址通讯装置，计算机的接口上设置网络通讯装置，当两个全站仪工作时, 两个全站仪通过三个目标棱镜以及全站仪上的棱镜测量盾构机不断前行的轨迹,，并通过地址通讯装置和网络通讯装置将测量数据传输给计算机，由计算机及应用程序控制全站仪的运行，并计算得出盾构机切口、盾尾的平面偏差和高程偏差值。
所述盾构机不断前行的轨迹包括盾构机的水平角、垂直角和边长以及各棱镜的三维坐标。
所述全站仪一、二，通过全站仪专用Y线电缆连接地址通讯装置，所述地址通讯装置包括RS232串口转无线通信传输子盒和12V直流移动电源。
所述网络通讯装置包括RS232串口转无线通信传输母盒和220V交流电源，所述RS232串口转无线通信传输母盒通过串口连接线连接计算机。
一种用于土压平衡盾构机的自动测量导向***的使用方法，通过用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，实时获得盾构机相对于盾构区间设计中心线的偏差及其姿态，为盾构机严格按照设计路线前进提供重要施工依据，保证盾构施工的质量及盾构区间的准确贯通，该方法包括以下步骤：
a.开机打开用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，首先进行数据通讯判断，若数据通讯无法连接，进行数据通讯检查，若数据通讯连接成功后进行测站与目标点位之间的学习，控制点上的全站仪一通过后视棱镜进行自身定位，控制点上的全站仪二以全站仪一上的棱镜作后视进行自身定位；
b.利用计算机程序驱动全站仪一先照准后视棱镜，然后照准站仪二上方的棱镜，进行正倒镜测量；完成全站仪一到全站仪二方位、距离信息的数据传递，全站仪一工作完成；利用计算机程序驱动全站仪二的旋转镜头搜索全站仪一上的棱镜，此时将全站仪一上的棱镜默认为后视，完成方位定向后转至盾构方向搜索盾构机上的目标棱镜一、目标棱镜二、目标棱镜三，并根据计算机程序依次瞄准测量盾构机上固定位置上目标棱镜一、目标棱镜二、目标棱镜三；进行正倒镜测量，通过测量得到与三个目标棱镜的斜距、水平角度和垂直角度，并传输给计算机；
c. 计算机通过程序计算得到目标棱镜一、目标棱镜二、目标棱镜三的三维坐标，并利用三个目标棱镜点的坐标进行坐标计算，得到盾构的切口中心坐标和盾尾中心坐标；计算机程序自动与预先输入计算机内的隧道设计轴线数据上等距离分布的点坐标，进行比较计算，得出此时的盾构机的切口和盾尾中心的位置误差即盾构机切口、盾尾的平面偏差和高程偏差，即最后的测量成果。
本发明同现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明通过采用两台全站仪进行自动导向测量并采用无线通讯模式，解决了目标棱镜容易被管片内壁以及台车顶部设备遮挡，导致全站仪搜索目标棱镜失败，加大了测量的有效观测距离，在盾构的曲线区间中优势尤为明显，大大拉长了测量吊点间距，直线段中更换一次测量吊点跟踪测量间距可达(180~200)m。减少测量人员人力成本，降低测量工作的劳动强度，提高盾构导向测量的工作效率与测量精度，提高盾构施工的工作效率与施工质量，通过本自动测量导向***的实时测量及数据分析处理，实时显示盾构位置的偏差值，方便项目施工方的下一步施工决策，从而最终保证盾构区间的贯通精度。
附图说明
图1是本发明的用于土压平衡盾构机的自动测量导向***示意图；
图2是本发明的计算机工作流程图；
图中：后视棱镜1； RS232串口转无线通信传输子盒2； 12V直流移动电源3；全站仪专用Y线电缆4； 全站仪一5；可移动测量平台6；自动整平基座7；全站仪二8；目标棱镜一9；目标棱镜二10；目标棱镜三11； RS232串口转无线通信传输母盒12；串口连接线13；工业计算机14。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，包括计算机14、全站仪、自动整平基座7、可移动测量平台6。在盾构施工前,在盾构机千斤顶底座顶板处设置目标棱镜一9和目标棱镜三11，在盾构机螺旋机上部设置目标棱镜二10，在盾构机台车后部的测量平台上设置全站仪一5，位于全站仪一5后方固定的测量平台上设置后视棱镜1，位于全站仪一5前方的自动整平基座7与全站仪二8相连，并安放在盾构机第一节台车的可移动测量平台6上，全站仪一5和全站仪二8上设有地址通讯装置，计算机14的接口上设置网络通讯装置，当两个全站仪工作时, 两个全站仪通过三个目标棱镜以及全站仪上的棱镜测量盾构机不断前行的轨迹,，并通过地址通讯装置和网络通讯装置将测量数据传输给计算机，由计算机及应用程序控制全站仪的运行，并计算得出盾构机切口、盾尾的平面偏差和高程偏差值。
盾构机不断前行的轨迹包括盾构机的水平角、垂直角和边长以及各棱镜的三维坐标。全站仪一、二5，8通过全站仪专用Y线电缆4连接地址通讯装置。地址通讯装置包括RS232串口转无线通信传输子盒2和12V直流移动电源3。网络通讯装置包括RS232串口转无线通信传输母盒12和220V交流电源，RS232串口转无线通信传输母盒12通过串口连接线13连接计算机14。
本发明采用自动导向测量***及计算机及应用工具、包括前后视的三维坐标、计算偏差的公式对本专业的人来说是十分清楚的，本发明的创新点在于公知技术的组合，采用RS232串口转无线通信传输设备进行两台全站仪来进行传递测量，并通过一台可移动全站仪来调节测量通道通视范围，并加大在盾构隧道内数据传输的距离，减少测量时人工排布通讯电缆线的时间，降低测量人员在盾构机上作业的风险，能极大加快测量工作的时间及效率，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
如图2所示，盾构自动测量导向***的使用方法如下：
通过自主研发的土压平衡盾构机自动测量导向***，能实时获得盾构机相对于盾构区间设计中心线的偏差及其姿态，为盾构机严格按照设计路线前进提供重要施工依据，保证盾构施工的质量及盾构区间的准确贯通，该方法包括以下步骤：
a.开机打开用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，首先进行数据通讯判断，若数据通讯无法连接，进行数据通讯检查，若数据通讯连接成功后进行测站与目标点位之间的学习，控制点上的全站仪一5通过后视棱镜1进行自身定位，控制点上的全站仪二8以全站仪一5上的棱镜作后视进行自身定位；
b.利用计算机程序驱动全站仪一5先照准后视棱镜1，然后照准2站仪二8上方的棱镜，进行正倒镜测量；完成全站仪一5到全站仪二8方位、距离信息的数据传递，全站仪一5工作完成；利用计算机程序驱动全站仪二8的旋转镜头搜索全站仪一5上的棱镜，此时将全站仪一5上的棱镜默认为后视，完成方位定向后转至盾构方向搜索盾构机上的目标棱镜一9、目标棱镜二10、目标棱镜三11，并根据计算机程序依次瞄准测量盾构机上固定位置上目标棱镜一9、目标棱镜二10、目标棱镜三11；进行正倒镜测量，通过测量得到与三个目标棱镜的斜距、水平角度、垂直角度，并传输给计算机14；
c. 计算机通过程序计算得到目标棱镜一9、目标棱镜二10、目标棱镜三11的三维坐标，并利用三个目标棱镜点的坐标进行坐标计算，得到盾构的切口中心坐标和盾尾中心坐标；计算机程序自动与预先输入计算机内的隧道设计轴线数据上等距离分布的点坐标，进行比较计算，得出此时的盾构机的切口和盾尾中心的位置误差即盾构机切口、盾尾的平面偏差和高程偏差，即最后的测量成果。
实施例二：
以潘广路~逸仙路电力电缆隧道工程二标工程为例。该工程隧道全长5.18Km，分四个工作井进行施工，其中10#~11#、11#~12#区间隧道各采用一台Φ6340土压平衡盾构机，隧道内径为5.5m。隧道轴线分为直线段、左转弯段、右转弯段三种形式。由于盾构区间转弯半径小，盾构机前方设备较多，测量空间狭小，造成隧道内通视条件差，测量条件恶劣，故采用本方法进行自动导向测量。
由于该段盾构区间转弯半径小，导致传统自动导向测量需要频繁转站，而每一个测站的距离又很短，不能保证相对测量的相对精度。利用自动测量导向***的同时，还需人工测量进行复核，从而进一步确定该方法的优缺点、精度等问题。
Claims (5)
1.一种用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，包括计算机(14)、全站仪、自动整平基座(7)、可移动测量平台(6)，其特征在于：在盾构施工前,在盾构机千斤顶底座顶板处设置目标棱镜一(9)和目标棱镜三(11)，在盾构机螺旋机上部设置目标棱镜二(10)，在盾构机台车后部的测量平台上设置全站仪一(5)，位于全站仪一(5)后方固定的测量平台上设置后视棱镜(1)，位于全站仪一(5)前方的自动整平基座(7)与全站仪二(8)相连，并安放在盾构机第一节台车的可移动测量平台(6)上，全站仪一(5)和全站仪二(8)上设有地址通讯装置，计算机(14)的接口上设置网络通讯装置，当两个全站仪工作时, 两个全站仪通过三个目标棱镜以及全站仪上的棱镜测量盾构机不断前行的轨迹,，并通过地址通讯装置和网络通讯装置将测量数据传输给计算机，由计算机及应用程序控制全站仪的运行，并计算得出盾构机切口、盾尾的平面偏差和高程偏差值。
2.根据权利要求1所述的用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，其特征在于：所述盾构机不断前行的轨迹包括盾构机的水平角、垂直角和边长以及各棱镜的三维坐标。
3.根据权利要求1所述的用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，其特征在于：所述全站仪一、二（5，8）通过全站仪专用Y线电缆(4)连接地址通讯装置，所述地址通讯装置包括RS232串口转无线通信传输子盒(2)和12V直流移动电源(3)。
4.根据权利要求1所述的用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，其特征在于：所述网络通讯装置包括RS232串口转无线通信传输母盒12和220V交流电源，所述RS232串口转无线通信传输母盒(12)通过串口连接线(13)连接计算机(14)。
5.一种权利要求1-4任一所述的用于土压平衡盾构机的自动测量导向***的使用方法，其特征在于，通过用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，实时获得盾构机相对于盾构区间设计中心线的偏差及其姿态，为盾构机严格按照设计路线前进提供重要施工依据，保证盾构施工的质量及盾构区间的准确贯通，该方法包括以下步骤：
a.开机打开用于土压平衡盾构机的自动测量导向***，首先进行数据通讯判断，若数据通讯无法连接，进行数据通讯检查，若数据通讯连接成功后进行测站与目标点位之间的学习，控制点上的全站仪一(5)通过后视棱镜(1)进行自身定位，控制点上的全站仪二(8)以全站仪一(5)上的棱镜作后视进行自身定位；
b.利用计算机程序驱动全站仪一(5)先照准后视棱镜(1)，然后照准(2)站仪二(8)上方的棱镜，进行正倒镜测量；完成全站仪一(5)到全站仪二(8)方位、距离信息的数据传递，全站仪一(5)工作完成；利用计算机程序驱动全站仪二(8)的旋转镜头搜索全站仪一(5)上的棱镜，此时将全站仪一(5)上的棱镜默认为后视，完成方位定向后转至盾构方向搜索盾构机上的目标棱镜一(9)、目标棱镜二(10)、目标棱镜三(11)，并根据计算机程序依次瞄准测量盾构机上固定位置上目标棱镜一(9)、目标棱镜二(10)、目标棱镜三(11)；进行正倒镜测量，通过测量得到与三个目标棱镜的斜距、水平角度和垂直角度，并传输给计算机(14)；
c. 计算机通过程序计算得到目标棱镜一(9)、目标棱镜二(10)、目标棱镜三(11)的三维坐标，并利用三个目标棱镜点的坐标进行坐标计算，得到盾构的切口中心坐标和盾尾中心坐标；计算机程序自动与预先输入计算机内的隧道设计轴线数据上等距离分布的点坐标，进行比较计算，得出此时的盾构机的切口和盾尾中心的位置误差即盾构机切口、盾尾的平面偏差和高程偏差，即最后的测量成果。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710701302.5A CN107449407A (zh) | 2017-08-16 | 2017-08-16 | 用于土压平衡盾构机的自动测量导向***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710701302.5A CN107449407A (zh) | 2017-08-16 | 2017-08-16 | 用于土压平衡盾构机的自动测量导向***及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107449407A true CN107449407A (zh) | 2017-12-08 |
Family
ID=60492508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710701302.5A Pending CN107449407A (zh) | 2017-08-16 | 2017-08-16 | 用于土压平衡盾构机的自动测量导向***及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107449407A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109000625A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-12-14 | 上海市基础工程集团有限公司 | 用于圆形沉井下沉姿态自动测量***及方法 |
| CN111706333A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-25 | 上海市基础工程集团有限公司 | 应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量***及方法 |
| CN111828027A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-27 | 中交隧道工程局有限公司 | 基于移动转点的全站仪换站方法 |
| CN113063403A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-07-02 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种封闭狭长环境的全站仪远程控制方法 |
| CN114199225A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-03-18 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 矿井定位机器人及定位方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1584290B (zh) * | 2004-05-27 | 2010-05-05 | 上海市第二市政工程有限公司 | 盾构三维姿态监测*** |
| CN104764434A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-08 | 徐州市市政设计院有限公司 | 一种盾构姿态快速解算***及方法 |
| CN105571574A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-11 | 上海市基础工程集团有限公司 | 用于盾构自动导向***的可移动全站仪测量平台 |
-
2017
- 2017-08-16 CN CN201710701302.5A patent/CN107449407A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1584290B (zh) * | 2004-05-27 | 2010-05-05 | 上海市第二市政工程有限公司 | 盾构三维姿态监测*** |
| CN104764434A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-08 | 徐州市市政设计院有限公司 | 一种盾构姿态快速解算***及方法 |
| CN105571574A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-11 | 上海市基础工程集团有限公司 | 用于盾构自动导向***的可移动全站仪测量平台 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109000625A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-12-14 | 上海市基础工程集团有限公司 | 用于圆形沉井下沉姿态自动测量***及方法 |
| CN111706333A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-25 | 上海市基础工程集团有限公司 | 应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量***及方法 |
| CN111828027A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-27 | 中交隧道工程局有限公司 | 基于移动转点的全站仪换站方法 |
| CN113063403A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-07-02 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种封闭狭长环境的全站仪远程控制方法 |
| CN114199225A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-03-18 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 矿井定位机器人及定位方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107525497A (zh) | 用于泥水平衡盾构机的自动测量导向***及方法 | |
| CN107449407A (zh) | 用于土压平衡盾构机的自动测量导向***及方法 | |
| CN104878701B (zh) | 一种下穿既有线桥涵顶进水平导向纠偏*** | |
| CN103114732B (zh) | 铸钢相贯管节点空间定位方法 | |
| CN107700280B (zh) | 既有双线铁路线位重构方法 | |
| CN104762883B (zh) | 一种短线匹配法预制桥梁的匹配测量方法 | |
| CN106123776B (zh) | 一种顶管智能顶进测量***以及测量方法 | |
| CN104101326B (zh) | 一种基于空间几何分析的盾构姿态自动测量方法及装置 | |
| CN106840129B (zh) | 一种快速测量地铁管片中心三维坐标的方法 | |
| CN111623757A (zh) | 带有接收井的长大隧道洞内cpii控制网测量方法 | |
| CN102937437A (zh) | 全站仪棱镜组和隧道施工的顶管机导向***及其导向方法 | |
| CN202938814U (zh) | 全站仪棱镜组和隧道施工的顶管机导向*** | |
| WO2021218152A1 (zh) | 一种铺轨机的导航控制方法、铺轨机及铺轨机*** | |
| CN105909270A (zh) | 一种盾构机轴线控制*** | |
| CN102518013A (zh) | 无砟轨道基准网grp测设施工方法 | |
| CN103712616B (zh) | 自动全站仪和陀螺仪组合导向盾构姿态自动测量方法及装置 | |
| CN103017742B (zh) | 基于全站仪和倾斜仪的联合严密解算定姿信息处理方法 | |
| Ten et al. | Application of modern geodetic tools in the operation of railway reconstructions | |
| CN109403984A (zh) | 长距离曲线顶管自动导向*** | |
| CN103983148B (zh) | 隧道光面***全自动炮孔放样方法 | |
| CN109341675B (zh) | 一种掘进机三维空间定位箱、***以及定位方法 | |
| CN109211183B (zh) | 长大隧道深竖井边角交会测量方法 | |
| CN109112937A (zh) | 一种路面平整度精细化快速测量方法 | |
| CN109268015A (zh) | 基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向***及方法 | |
| CN102322854B (zh) | 隧道监控量测点及tsp炮孔布设装置与方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171208 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |