一种盾构施工组合式测量方法与流程

本申请涉及盾构机施工的领域，尤其是涉及一种盾构施工组合式测量方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快，轨道交通成为解决城市交通拥堵的重要手段之一，各大城市正持续推进地铁建设，盾构法施工逐渐成为地铁区间隧道施工方法的主流。

2、盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机，盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。机器主体包括机头、刀盘、推进油缸、控制室、排土系统、内壁支护系统等，刀盘位于机头的前段转动，推进油缸向机头施加推进力，使得刀盘具备向前方土层掘进的移动趋势。

3、推进油缸设置有多个，且多个推进油缸呈多方位、多角度布置，对机头进行推进时，各个推进油缸需协同工作相互配合，方可使机头平稳地向前移动，掘出符合施工预期的隧道；而随着掘进工作的不断进行，各个油缸的工作协同性和机头的姿态均将出现精度偏差，进一步导致设备掘进方向发生偏差。

技术实现思路

1、为了改善上述问题，本申请提供一种盾构施工组合式测量方法。

2、本申请提供的一种盾构施工组合式测量方法采用如下的技术方案：

3、一种盾构施工组合式测量方法，盾构机的机头上设置有若干陀螺仪，各个陀螺仪以机头的轴线为中心环形阵列排布，所述陀螺仪用于实时监测机头的姿态变化，所述陀螺仪与推进油缸的控制系统信号连接。

4、通过采用上述技术方案，各个陀螺仪用于对自身所在的机头上的位置点进行三维动态记录，而后将记录结果反馈至各个推进油缸的控制系统，随后控制系统再根据预设的掘进路线对各个推进油缸的推进量进行修正或调整，提高盾构机实际掘进角度与预设角度之间的一致性。

5、优选的，隧道内壁上且位于机头背离刀盘的一侧设置有全站仪，所述全站仪用于测量各个陀螺仪的距离，所述全站仪间歇性进行距离检测，其用于对陀螺仪的工作精度进行校准。

6、通过采用上述技术方案，在掘进工作进行的过程中，陀螺仪的精度或将出现偏差，因此盾构机的后方还设置有全站仪，全站仪用于对各个陀螺仪进行距离检测，以对陀螺仪的精度进行矫正。

7、优选的，所述全站仪设置有两个，两个所述全站仪沿隧道的长度方向交错布置，远离所述机头的全站仪还对靠近机头的全站仪进行距离探测。

8、通过采用上述技术方案，两个全站仪的设置增多了陀螺仪的观测位置，提高了观测容错率，也减小了隧道内壁和盾构机结构对全站仪的观测空间影响。

9、优选的，依次包括如下步骤：

10、s1：将其中一个全站仪设置在盾构机后距离为l的位置处，另一个全站仪设置在盾构机后距离为2l的位置处，而后盾构机开始掘进；

11、s2：当盾构机掘进距离为l时暂停掘进，将较远离盾构机的全站仪拆下，迁至盾构机后距离为l的位置处安装在隧道内；

12、s3：盾构机继续掘进。

13、通过采用上述技术方案，在盾构机掘进过程中两个全站仪轮番交替位置，全站仪与机头的位置始终保持在一个相对较小的距离范围内，进一步提高了检测精度。

14、优选的，所述全站仪通过安装机构与隧道内壁连接，所述安装机构包括安装架和调节组件，所述安装架与隧道内壁通过螺栓连接，所述全站仪与安装架相对移动，所述调节组件用于控制全站仪的移动，所述全站仪的移动方向与盾构机的掘进方向垂直。

15、通过采用上述技术方案，调节组件可对全站仪的位置进行调整，使操作者可寻找较佳的全站仪观测点。

16、优选的，所述调节组件包括连接台、控制螺柱和驱动源，所述控制螺柱与安装架相对转动，所述连接台和控制螺柱螺纹连接，所述全站仪与连接台固定连接，所述驱动源用于控制控制螺柱转动。

17、通过采用上述技术方案，驱动源使控制螺柱转动，螺纹副带动连接台沿控制螺柱的长度方向移动。

18、优选的，所述调节组件包括基础筒座，所述基础筒座与安装架转动连接，所述驱动源为电机，所述电机与安装架固定连接，所述电机和基础筒座通过齿轮传输扭矩，所述基础筒座通过法兰与控制螺柱同轴连接。

19、通过采用上述技术方案，控制螺柱和携带全站仪的连接台可从安装架上拆卸，便于操作者对设备进行模块化拆装和运输。

20、优选的，所述控制螺柱有两个，所述基础筒座有四个，每两个所述基础筒座并排设置，相邻两个所述基础筒座通过链传动实现扭矩传递。

21、优选的，所述安装架与隧道内壁贴合，所述安装架包括两个相互铰接的分体弯梁，两个所述分体弯梁的铰接轴与隧道的长度方向平行。

22、通过采用上述技术方案，安装架通过折叠来收缩尺寸，便于操作者对其进行运输和移动。

23、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

24、1.通过陀螺仪和全站仪的设置，陀螺仪用于实时检测机头的姿态变化，全站仪用于校正各陀螺仪的精度，推进油缸根据二者所反馈的信息进行相应的调整，由此对盾构机的机构进行角度纠正的调节，提高盾构机的掘进精度；

25、2.通过在盾构机掘进过程中两个全站仪轮番交替位置的设置，全站仪与机头的位置始终保持在一个相对较小的距离范围内，同时全站仪对陀螺仪的观察视角也具有多样性，进一步提高了检测精度。

技术特征：

1.一种盾构施工组合式测量方法，其特征在于：盾构机(1)的机头(11)上设置有若干陀螺仪(13)，各个陀螺仪(13)以机头(11)的轴线为中心环形阵列排布，所述陀螺仪(13)用于实时监测机头(11)的姿态变化，所述陀螺仪(13)与推进油缸的控制系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种盾构施工组合式测量方法，其特征在于：隧道(2)内壁上且位于机头(11)背离刀盘(12)的一侧设置有全站仪(21)，所述全站仪(21)用于测量各个陀螺仪(13)的距离，所述全站仪(21)间歇性进行距离检测，其用于对陀螺仪(13)的工作精度进行校准。

3.根据权利要求2所述的一种盾构施工组合式测量方法，其特征在于：所述全站仪(21)设置有两个，两个所述全站仪(21)沿隧道(2)的长度方向交错布置，远离所述机头(11)的全站仪(21)还对靠近机头(11)的全站仪(21)进行距离探测。

4.根据权利要求3所述的一种盾构施工组合式测量方法，其特征在于：依次包括如下步骤：

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的一种盾构施工组合式测量方法，其特征在于：所述全站仪(21)通过安装机构(22)与隧道(2)内壁连接，所述安装机构(22)包括安装架(3)和调节组件(4)，所述安装架(3)与隧道(2)内壁通过螺栓连接，所述全站仪(21)与安装架(3)相对移动，所述调节组件(4)用于控制全站仪(21)的移动，所述全站仪(21)的移动方向与盾构机(1)的掘进方向垂直。

6.根据权利要求5所述的一种盾构施工组合式测量方法，其特征在于：所述调节组件(4)包括连接台(44)、控制螺柱(43)和驱动源(45)，所述控制螺柱(43)与安装架(3)相对转动，所述连接台(44)和控制螺柱(43)螺纹连接，所述全站仪(21)与连接台(44)固定连接，所述驱动源(45)用于控制控制螺柱(43)转动。

7.根据权利要求6所述的一种盾构施工组合式测量方法，其特征在于：所述调节组件(4)包括基础筒座(41)，所述基础筒座(41)与安装架(3)转动连接，所述驱动源(45)为电机，所述电机与安装架(3)固定连接，所述电机和基础筒座(41)通过齿轮传输扭矩，所述基础筒座(41)通过法兰与控制螺柱(43)同轴连接。

8.根据权利要求7所述的一种盾构施工组合式测量方法，其特征在于：所述控制螺柱(43)有两个，所述基础筒座(41)有四个，每两个所述基础筒座(41)并排设置，相邻两个所述基础筒座(41)通过链传动实现扭矩传递。

9.根据权利要求7所述的一种盾构施工组合式测量方法，其特征在于：所述安装架(3)与隧道(2)内壁贴合，所述安装架(3)包括两个相互铰接的分体弯梁(31)，两个所述分体弯梁(31)的铰接轴与隧道(2)的长度方向平行。

技术总结
本申请涉及一种盾构施工组合式测量方法，属于盾构机施工领域，盾构机的机头上设置有若干陀螺仪，各个陀螺仪以机头的轴线为中心环形阵列排布，所述陀螺仪用于实时监测机头的姿态变化，所述陀螺仪与推进油缸的控制系统信号连接，隧道内壁上且位于机头背离刀盘的一侧设置有全站仪，所述全站仪用于测量各个陀螺仪的距离，所述全站仪间歇性进行距离检测，其用于对陀螺仪的工作精度进行校准。推进油缸根据二者所反馈的信息进行相应的调整，由此对盾构机的机构进行角度纠正的调节，提高盾构机的掘进精度。

技术研发人员：陈根林,刘宇,岳亚军,张涛,彭军,贾朝阳,许梼,胡付凯,李长达
受保护的技术使用者：中煤科工集团上海有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12