隧道中轴线辅助测量装置及其测量方法与流程

本发明涉及一种用于测量隧道中轴线的辅助测量装置及其方法，属于岩土工程监控量测技术领域。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，城市地下工程建设受地表构筑物的限制，地下隧道工程越来越多地采用盾构法施工方式。

盾构施工后需要采用管片拼装进行支撑，以保证隧道断面具备标准的坚固和稳定性能。为了保障盾构机沿着隧道设计的中轴线推进，盾构施工测量要随机提供盾构机掘进的瞬时姿态。同时，对于隧道衬砌环的安装质量，如衬砌破坏中心偏差和环的椭圆度、衬砌环的姿态等也需具备准确测定的能力，以便为盾构机操作人员提供盾构姿态的一些修正参数来进行更好的控制。

现有技术采取的测量方法作为施工过程中的施工工序，占用的工期较长、因测量作业时对环境要求较高而需先行排险、除尘、通风和照明等设定条件，且难以达到精确作业的测量结果，作业效率也不高。

有鉴于此，特提出本专利申请。

技术实现要素：

本发明所述的隧道中轴线辅助测量装置及其测量方法，在于解决上述现有技术存在的问题而提供一种简易便捷的辅助专用量具，用于精确地测量出隧道中轴线的垂向法线与隧道相交点的坐标，从而实现准确、快速地测算出中轴线上点的位置，最终标定出隧道中轴线。

为实现上述设计目的，

本技术：
所述的隧道中轴线辅助测量装置，包括有垂直连接的水平尺和高度测量尺；所述的高度测量尺具有套设于水平尺的固定部，以及与固定部连接的可垂向伸缩的活动部；在固定部顶端设置有反光片、上部滑轮和指针；在固定部侧向安装有数个固定螺栓；在活动部的底端连接有下部滑轮。

进一步地，在所述水平尺上设置有水准气泡，以用于通过肉眼观察而手动地调节水平尺保持两端横向水平。

在应用上述隧道中轴线辅助测量装置的基础上，本申请同时提出一种用于精确测量并标定出隧道中轴线的辅助测量方法，该方法包括有以下步骤：

1)、将水平尺的两端同时支撑于盾构管片的内壁上；

2)、通过上部滑轮调整高度测量尺的固定部在水平尺上的横向位置，直至指针指向水平尺的中间刻度，通过固定螺栓制动所述的固定部；

3)、调整高度测量尺的活动部，直至下部滑轮沿垂向向下接触至盾构管片的内壁；

4)、调整水平尺相对于盾构管片的内径保持横向水平，通过固定螺栓将活动部紧固于固定部，此时下部滑轮与盾构管片内壁接触；

5)、将全站仪架设在盾构管片中并调平，布设两个后视点，采用全站仪分别测量反光片和两个后视点的坐标、以及全站仪自身的空间坐标；

6)、根据步骤1)至4)调整后的辅助测量装置，记录下高度测量尺的高度数据，通过反光片与下部滑轮之间的垂向高度差，最终测算出下部滑轮与盾构管片内壁接触所在点的空间坐标，用于测量并标定出隧道中轴线。

如上所述，本申请隧道中轴线辅助测量装置及其测量方法具有的优点是：

1、本申请是一种专门用于辅助测量隧道中轴线的测量装置和方法，通过采用全站仪与改装置结合进行隧道轴线测量，通过测量仪器高程计算坐标，与预留坐标进行比对，对比设计与实际隧道轴线走向，通过精确调整使实际隧道轴线符合设计隧道轴线，可谓掌子面施工现场提供精确的基准线，方便施工人员现场标定设计轴线。

2、与现有技术对比，有效地减少现场测量作业量，周期较短且有利加快盾构掘进施工进度，适用于地下条件复杂的地况。

3、本申请测量装置较为简易、操作方便且无需进行人员专门的培训即可操作，无需

测量技术人员参与，可实现与其他工序交叉作业，无缝对接，节省了测量时间。

4、本申请测量装置可即时架设、即时收放，确保安全，测量精度高、经过现场检验，出错率极低，适用范围广。

附图说明

现结合以下附图进一步地说明本申请；

图1是应用本申请辅助测量隧道中轴线的方法示意图；

图2是使用本申请辅助测量装置进行现场布设的示意图；

图3是所述辅助测量装置的结构示意图；

图4是图3的侧向示意图；

在图1至图4中，反光片1、上部滑轮2、水平尺3、水准气泡4、高度测量尺5、下部滑轮6、固定螺栓7、指针8、盾构管片9、全站仪10、后视点11。

具体实施方式

为更进一步地阐述本申请为达成预定设计目的所采取的技术手段，现结合附图提出以下较为优选的实施方案。

实施例1，如图3和图4所示，本申请所述的隧道中轴线辅助测量装置，包括垂直连接的水平尺3和高度测量尺5。

其中，在所述水平尺3上设置有水准气泡4；

所述的高度测量尺5具有套设于水平尺3的固定部，以及与固定部连接的可垂向伸缩的活动部；在固定部顶端设置有反光片1、上部滑轮2和指针8；上部滑轮2可在水平尺3顶部横向地往复滑动，从而实现高度测量尺5整体相对于水平尺3进行横向位移；高度测量尺5横向位移过程中，通过指针8可读出反光片1指向水平尺3上的刻度值；在固定部侧向安装有数个固定螺栓7；在活动部的底端连接有下部滑轮6。

在调整水平尺3保持横向水平的前提下，当指针8指向水平尺3的中间刻度时，下部滑轮6与盾构管片接触的点，即是隧道中轴线的垂向法线与隧道相交的点。则通过上述辅助测量装置，可由反光片1和相关激光扫描测量仪获取上述隧道中轴线的垂向法线与隧道相交点的空间坐标，从而精确地测算标定出隧道中轴线。

基于上述隧道中轴线辅助测量装置的设计应用，本申请提出如下隧道中轴线的辅助标定测量方法：

1)、如图2所示，根据盾构管片9的内径大小，将水平尺3的两端同时支撑于盾构管片9的内壁上；

2)、通过上部滑轮2调整高度测量尺5的固定部在水平尺3上的横向位置，直至指针8指向水平尺3的中间刻度，通过固定螺栓7制动所述的固定部；

3)、调整高度测量尺5的活动部，直至下部滑轮6沿垂向向下接触至盾构管片9的内壁；

4)、调整水平尺3相对于盾构管片9的内径保持横向水平，在这里可通过肉眼观察水准气泡4并手动调节水平尺3的两端，通过固定螺栓7将活动部紧固于固定部，此时下部滑轮6与盾构管片9内壁接触的点坐标，即是本申请所要精确测量的隧道中轴线上的点所对应的垂向法线与隧道相交点的空间坐标值；

5)、将全站仪10架设在盾构管片9中并调平，布设两个后视点11，采用全站仪10分别测量反光片1和两个后视点11的坐标、以及全站仪10自身的空间坐标；

6)、根据步骤1)至4)调整后的辅助测量装置，记录下高度测量尺5的高度数据，通过反光片1与下部滑轮6之间的垂向高度差，最终测算出下部滑轮6与盾构管片9内壁接触所在点的空间坐标，用于测量并标定出隧道中轴线。

如上所述，结合附图和描述给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明的结构的方案内容，均仍属于本申请技术方案的权利范围。

技术特征：

1.一种隧道中轴线辅助测量装置，其特征在于：包括垂直连接的水平尺和高度测量尺；所述的高度测量尺具有套设于水平尺的固定部，以及与固定部连接的可垂向伸缩的活动部；在固定部顶端设置有反光片、上部滑轮和指针；在固定部侧向安装有数个固定螺栓；在活动部的底端连接有下部滑轮。

2.根据权利要求1所述的隧道中轴线辅助测量装置，其特征在于：在所述水平尺上设置有水准气泡。

3.根据权利要求1或2任一所述隧道中轴线辅助测量装置的测量方法，其特征在于：包括有以下步骤，

1)、将水平尺的两端同时支撑于盾构管片的内壁上；

2)、通过上部滑轮调整高度测量尺的固定部在水平尺上的横向位置，直至指针指向水平尺的中间刻度，通过固定螺栓制动所述的固定部；

3)、调整高度测量尺的活动部，直至下部滑轮沿垂向向下接触至盾构管片的内壁；

4)、调整水平尺相对于盾构管片的内径保持横向水平，通过固定螺栓将活动部紧固于固定部，此时下部滑轮与盾构管片内壁接触；

5)、将全站仪架设在盾构管片中并调平，布设两个后视点，采用全站仪分别测量反光片和两个后视点的坐标、以及全站仪自身的空间坐标；

6)、根据步骤1)至4)调整后的辅助测量装置，记录下高度测量尺的高度数据，通过反光片与下部滑轮之间的垂向高度差，最终测算出下部滑轮与盾构管片内壁接触所在点的空间坐标，用于测量并标定出隧道中轴线。

技术总结
本发明所述的隧道中轴线辅助测量装置及其测量方法，提供一种简易便捷的辅助专用量具，用于精确地测量出隧道中轴线的垂向法线与隧道相交点的坐标，从而实现准确、快速地测算出中轴线上点的位置，最终标定出隧道中轴线。辅助测量装置包括有垂直连接的水平尺和高度测量尺；所述的高度测量尺具有套设于水平尺的固定部，以及与固定部连接的可垂向伸缩的活动部；在固定部顶端设置有反光片、上部滑轮和指针；在固定部侧向安装有数个固定螺栓；在活动部的底端连接有下部滑轮。

技术研发人员：杨东仁;李兆彬;黄习习;彭华东;臧国强;李耀;苏秀婷
受保护的技术使用者：青岛海大建科岩土工程有限公司
技术研发日：2020.08.05
技术公布日：2020.11.17