一種盾構(gòu)管片姿態(tài)的計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于盾構(gòu)隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種盾構(gòu)管片姿態(tài)的計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市的不斷發(fā)展，城市地下空間利用率不斷提高。為滿足城市的發(fā)展速度，提 高人員出行效率，各大城市均在大力發(fā)展地鐵公共交通。
[0003] 盾構(gòu)法是使用盾構(gòu)機在地面W下建造隧道的一種施工方法。盾構(gòu)機在與隧道形狀 一致的盾構(gòu)外殼內(nèi)，裝備著推進機構(gòu)、擋±機構(gòu)、出±運輸機構(gòu)、安裝襯擱管片機構(gòu)等部件， 是隧道開挖施工專用機械。采用此法建造隧道，其埋設(shè)深度可W很深，而且不受地面建筑物 和交通的限制。地鐵盾構(gòu)的精密定向技術(shù)是盾構(gòu)施工進程中的一項重要內(nèi)容，在盾構(gòu)機掘 進過程中，對其實現(xiàn)實時高精度姿態(tài)定位測量，對于地鐵施工來說具有十分重要的意義。所 謂的盾構(gòu)機掘進過程中的姿態(tài)定位測量是指盾構(gòu)軸線的測量，盾構(gòu)的姿態(tài)和軸線的位置關(guān) 系是否是一致，包括上下、左右偏差值的測量。而盾構(gòu)管片姿態(tài)的定位測量則是指管片軸線 和隧道軸線的位置關(guān)系是否一致，同樣包括橫向偏差和高程偏差。
[0004] 目前，盾構(gòu)管片姿態(tài)的檢測一般都是利用檢測尺測出坐標，然后根據(jù)坐標，再利用 CAD求出管片的姿態(tài)，該種方法工作量較大，不適合大規(guī)模開展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種盾構(gòu)管片姿態(tài)的計算方 法，該計算方法根據(jù)采集點坐標進行計算，根據(jù)距離比，求出采集點所對應(yīng)的里程，進而利 用余弦定理求出采集點的橫向偏差和高程偏差。
[0006] 本發(fā)明目的實現(xiàn)由W下技術(shù)方案完成： 一種盾構(gòu)管片姿態(tài)的計算方法，其特征在于所述計算方法包括如下步驟： (1) 隧道S維軸線上等間距布設(shè)有若干坐標已知的特征點1、2、3…n…；在所述隧道中 利用檢測尺測出若干采集點的坐標； (2) 計算第一個采集點到所述S維軸線上特征點1的距離DiW及到特征點2的距離 〇2； (3) 若Di<D 2,則特征點1為到所述第一個采集點距離最短的特征點； 若Di> D 2,則計算所述第一個采集點到特征點3的距離依次進行，直至D。_1， 則特征點n為到所述第一個采集點距離最短的特征點； (4) 計算所述第一個采集點到特征點n+1的距離Dw; 若Dw> D。_1，則所述第一個采集點對應(yīng)于特征點n與特征點n-1之間的所述S維軸線 上，根據(jù)所述S維軸線上特征點n的里程，并根據(jù)余弦定理（0。_12+0。2-2 XD"_i XD"X COS a =狂 。_1-《。)2+化_1-￥。)2+狂。_1-2。)2反算出所述第一個采集點的里程、橫向偏差、高程偏差，其中〇 為所述第一個采集點與特征點n連線W及與特征點n+1連線之間的夾角； 若Dw< D。_1，則所述第一個采集點對應(yīng)于特征點n與特征點n+1之間的所述S維軸線 上，根據(jù)所述S維軸線上特征點n的里程，并根據(jù)余弦定理（Dw2+D"2-2XDwX^XC0Sa = OU-X。) 2+ (Yw-Y。) 2+狂W-Z。) 2反算出所述第一個采集點的里程、橫向偏差、高程偏差，其中 a為所述第一個采集點與特征點n-1連線W及與特征點n連線之間的夾角； (5)重復(fù)步驟（1)?（4)，進行下一個采集點的里程、橫向偏差、高程偏差的計算。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點是，可根據(jù)利用檢測尺采集的坐標，快速反算出采集點的里程、橫向 偏差、高程偏差，節(jié)約了時間和勞動強度；計算速度快，計算精度高，避免了 W往利用CAD量 出偏差的工作模式。
【附圖說明】
[000引圖1為本發(fā)明中采集點橫向及高程偏差示意圖； 圖2為本發(fā)明中采集點與特征點之間的位置示意圖A ; 圖3為本發(fā)明中采集點與特征點之間的位置示意圖B ; 圖4為本發(fā)明中采集點與特征點之間的位置示意圖C ; 圖5為本發(fā)明中利用檢測尺測量采集點坐標的示意圖。
【具體實施方式】
[0009] W下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，W 便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解： 如圖1-5,圖中標記a-c分別為：氣泡a、檢測尺b、采集點C。
[0010] 實施例：本實施例具體設(shè)及一種盾構(gòu)施工過程中的盾構(gòu)管片姿態(tài)的計算方法，該 計算方法可利用檢測尺采集的坐標，快速反算出采集點的里程、橫向偏差、高程偏差，W檢 核管片姿態(tài)。
[0011] 本實施例中盾構(gòu)管片姿態(tài)的計算方法具體包括如下步驟： (1) 如圖2-4所示，圖中曲線為隧道的S維軸線、圓點為S維軸線上的特征點、S角形 點則為第一個采集點；在隧道=維軸線上等間距分布有若干坐標已知的特征點1、2、3"， n…，各特征點的坐標分別為（x。yl，Zl)、（X2，y2，Z2)、（X3，y3，Z3)…（Xn，yn，Zn)…； 如圖5所示，在盾構(gòu)施工過程中，施工人員在隧道中利用全站儀和檢測尺b測量若干采 集點C的坐標，檢測時利用檢測尺b上的氣泡a使檢測尺b處于水平位置，用全站儀測量出 檢測尺b中心點的坐柄;（X測1, Yjij 1, Zjij 1 )、(X測2, Yj|j2, Zj|j2 )???,檢測尺中心點的Zjij坐標過日上中 屯、點距隧道圓屯、的距離h后，即為各采集點C計算時所用的坐標（X。Yi，Zi)、（X2, Y2, Z2)…， 也就是說義集點C計算時所用坐標中Zi= Zjj|i+h、Z2= Z測2+h…； (2) 根據(jù)隧道S維軸線，計算第一個采集點到S維軸線上特征點1的 距離DiW及到特征點2的距離D 2,其中，兩點之間的距離計算公式為：
【主權(quán)項】
1. 一種盾構(gòu)管片姿態(tài)的計算方法，其特征在于所述計算方法包括如下步驟： (1) 隧道三維軸線上等間距布設(shè)有若干坐標已知的特征點1、2、3…η···;在所述隧道中 利用檢測尺測出若干采集點的坐標； (2) 計算第一個采集點到所述三維軸線上特征點1的距離D1以及到特征點2的距離 D2; (3) D2，則特征點1為到所述第一個采集點距離最短的特征點； 若D1) D 2，則計算所述第一個采集點到特征點3的距離D3，依次進行，直至DnS D n_i， 則特征點η為到所述第一個采集點距離最短的特征點； (4) 計算所述第一個采集點到特征點η+1的距離Dn+1; 若Dn+1 > D n_i，則所述第一個采集點對應(yīng)于特征點η與特征點n-1之間的所述三維軸線 上，根據(jù)所述三維軸線上特征點η的里程，并根據(jù)余弦定理（DlriWDn2I XDlri XDnX COS α = (X M-Xy+aM-YjWZM-Zj2反算出所述第一個采集點的里程、橫向偏差、高程偏差，其中α 為所述第一個采集點與特征點η連線以及與特征點η+1連線之間的夾角； 若Dn+1< D n_i，則所述第一個采集點對應(yīng)于特征點η與特征點η+1之間的所述三維軸線 上，根據(jù)所述三維軸線上特征點η的里程，并根據(jù)余弦定理（Dn+12+Dn 2-2 XDn+1 XDnX COS α = (Χη+1-Κη)2+ (Yn+1-yn)2+ (Ζη+「Ζη)2反算出所述第一個米集點的里程、橫向偏差、尚程偏差，其中 α為所述第一個采集點與特征點η-1連線以及與特征點η連線之間的夾角； (5) 重復(fù)步驟（1)?（4)，進行下一個采集點的里程、橫向偏差、高程偏差的計算。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)管片姿態(tài)的計算方法，該計算方法包括如下步驟：在隧道三維軸線上等間距布設(shè)有若干坐標已知的特征點1、2、3…n…；然后根據(jù)采集點坐標進行計算，根據(jù)距離比對，求出采集點所對應(yīng)的里程，進而利用余弦定理求出采集點的橫向偏差和高程偏差，橫向偏差和高程偏差即為盾構(gòu)管片的姿態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點是，可根據(jù)利用檢測尺采集的坐標，快速反算出采集點的里程、橫向偏差、高程偏差，節(jié)約了時間和勞動強度；計算速度快，計算精度高，避免了以往利用CAD量出偏差的工作模式。
【IPC分類】G01C21-00
【公開號】CN104567859
【申請?zhí)枴緾N201410838821
【發(fā)明人】商科軍, 程文鋒, 高冰, 李林, 吳文奇, 何邦亮, 夏云
【申請人】中鐵上海工程局集團有限公司, 中鐵上海工程局集團有限公司城市軌道交通工程分公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日