有關(guān)地鐵盾構(gòu)施工測(cè)量的施工測(cè)量方法?

時(shí)間：2024-01-17 14:54:01 | 來(lái)源：網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)

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有關(guān)地鐵盾構(gòu)施工測(cè)量的施工測(cè)量方法?：盾構(gòu)機(jī)裝完成始發(fā)前，實(shí)地或運(yùn)用相對(duì)局部坐標(biāo)系，或直接用大地坐標(biāo)系，在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)下用一定測(cè)量方法測(cè)出盾構(gòu)機(jī)中軸線及特征點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)。這些三維坐標(biāo)之間的關(guān)系本身就代表了特征點(diǎn)與盾構(gòu)機(jī)中軸線之間的關(guān)系。而這一關(guān)系即是我們建立特征模型的基礎(chǔ)。

一般我們將盾構(gòu)機(jī)定義為一個(gè)剛性圓柱體，其前端面圓心與后端面圓心的連線定義為盾構(gòu)機(jī)的中軸線。

1. 特征模型的建立

2.1特征點(diǎn)的制作

根據(jù)盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，特征點(diǎn)有時(shí)候需要我們自己根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的特征進(jìn)行制作，布設(shè)。最簡(jiǎn)單的方法就是用反射貼片直接貼在盾體的剛性結(jié)構(gòu)上，粘貼位置根據(jù)通視情況而定。當(dāng)然也可以采用螺桿焊接的方法，制作一些特殊裝置可以將棱鏡安裝在上面，如圖一所示。







圖1 盾構(gòu)機(jī)特征點(diǎn)制作簡(jiǎn)圖

2.2 盾構(gòu)機(jī)中軸線及特征點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量







圖2 特征斷面及測(cè)量點(diǎn)位分布圖

盾構(gòu)機(jī)的中軸線一般采用測(cè)切口及盾尾兩個(gè)截面的幾何中心求得，如圖2所示，一般在特征斷面（如切口和盾尾）上等距的測(cè)量如上圖中若干點(diǎn)位的三維坐標(biāo)（X,Y,Z）。再根據(jù)任何三點(diǎn)一定在一平面上，以及任何三點(diǎn)所構(gòu)成的三角形均有一個(gè)外接圓的幾何理論，我們可以將各測(cè)點(diǎn)組合成若干個(gè)三角形，然后得出若干個(gè)圓心，將這些圓心的坐標(biāo)進(jìn)行平差計(jì)算，得出最佳圓心。

當(dāng)然由于盾殼本身的材質(zhì)的粗糙度和制作工藝，不可能是正圓，另外測(cè)量過(guò)程中不可避免的會(huì)附帶測(cè)量誤差，導(dǎo)致我們的測(cè)量結(jié)果有一定的偏差，這就要求在實(shí)際操作中盡可能的去消除粗差。下面對(duì)測(cè)量過(guò)程中粗差的消除談?wù)勎易约旱男牡茫?br>
2.2.1準(zhǔn)備工作

盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量前準(zhǔn)備工作極為重要，首先需要復(fù)測(cè)主控導(dǎo)線，結(jié)果要符合規(guī)范及設(shè)計(jì)的要求；其次，聯(lián)系測(cè)量必須符合規(guī)范要求，包括平面和高程聯(lián)系測(cè)量。另外在條件允許的前提下，盡量使用強(qiáng)制對(duì)中裝置。

除此之外，測(cè)量前應(yīng)檢查所使用儀器的狀態(tài)，必要時(shí)實(shí)時(shí)參考濕度、溫度及氣壓參數(shù)。

2.2.2建站

建站是整個(gè)測(cè)量過(guò)程的基礎(chǔ)，其本質(zhì)就是確定儀器中心實(shí)際的平面坐標(biāo)及方位角和高程，所以一般情況下將建站分為兩部分：平面和高程。

目前行業(yè)中使用的大多是全站儀，拋去儀器本身的機(jī)械誤差，平面上人為可控的決定全站儀建站精度的無(wú)非對(duì)中精度和后視時(shí)確定的方位角的精度；儀中高程的確定可使用精測(cè)過(guò)儀高的對(duì)中桿反測(cè)高差進(jìn)行計(jì)算。如圖3所示。







圖3 儀中高程反測(cè)示意

2.2.3 碎部點(diǎn)測(cè)量

建站完畢后即可進(jìn)行碎部點(diǎn)的測(cè)量，這個(gè)過(guò)程要保證測(cè)得準(zhǔn)，測(cè)得合理，并能反映待測(cè)物體的幾何形狀。為此我們?cè)趯?shí)際操作中如圖4所示。







圖4 測(cè)點(diǎn)棱鏡擺放示意圖

擺放的要點(diǎn)是要使棱鏡頭下部端頭與盾殼外表面緊貼，盡量讓棱鏡頭中垂線接近盾殼外表面所在圓的法線方向。由于每個(gè)點(diǎn)均采用此法測(cè)量，所以在計(jì)算結(jié)果中半徑存在一致的誤差值，用游標(biāo)卡尺等工具精確測(cè)量棱鏡的高度Hl后，即可將此誤差降為最小。

在統(tǒng)一坐標(biāo)系下，按照上述方法采集盾構(gòu)機(jī)的中軸線及已經(jīng)做好的特征點(diǎn)的坐標(biāo)。

為了提高測(cè)量結(jié)果的精度，可以采用多次測(cè)量求平均值的方法，另外對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)都分別用盤左和盤右各測(cè)一個(gè)值，計(jì)算時(shí)取均值為此點(diǎn)坐標(biāo)。

1. 建立模型

如圖5所示，通過(guò)測(cè)量1-7號(hào)三維坐標(biāo)計(jì)算點(diǎn)坐標(biāo)，同理可得點(diǎn)坐標(biāo)。在同一坐標(biāo)系下再測(cè)得A、B、C、D坐標(biāo)。這些點(diǎn)即可組成所需的特征模型。







圖5 特征點(diǎn)—盾構(gòu)機(jī)中軸線模型示意圖

3.1 利用Auto CAD計(jì)算點(diǎn)坐標(biāo)

將經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單平差過(guò)的1-7號(hào)點(diǎn)三維坐標(biāo)展入CAD，同時(shí)將DTA數(shù)據(jù)也展入CAD中。

按照如下操作建立用戶UCS：工具—>新建UCS…—>三點(diǎn)

命令: _ucs

當(dāng)前 UCS 名稱: *沒(méi)有名稱*

指定 UCS 的原點(diǎn)或 [面(F)/命名(NA)/對(duì)象(OB)/上一個(gè)(P)/視圖(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 軸(ZA)] <世界>: _3

指定新原點(diǎn) <0,0,0>: *以下根據(jù)提示依次指定新原點(diǎn)、X軸及Y軸。

在正 X 軸范圍上指定點(diǎn) <1,0,0>:

在 UCS XY 平面的正 Y 軸范圍上指定點(diǎn) <0,1,0>:

結(jié)果如圖6所示。

接下來(lái)按如下操作繪制經(jīng)過(guò)三點(diǎn)的圓：繪圖—>圓—>三點(diǎn)

以上述7個(gè)點(diǎn)鐘的1、4、7號(hào)點(diǎn)為例，做圓O1。如圖6所示。

然后再退回原大地坐標(biāo)系。操作：工具—>新建UCS…—>上一個(gè)

在這個(gè)坐標(biāo)系下讀取圓心的坐標(biāo)，即在以1、4、7號(hào)點(diǎn)確定的平面上外接于這三點(diǎn)連線組成的三角形的圓的圓心坐標(biāo)。







圖6 用戶坐標(biāo)系UCS

通過(guò)組合1~7號(hào)點(diǎn)，上述方法可以求得很多個(gè),的坐標(biāo)，將這些坐標(biāo)取均值作為最佳坐標(biāo)。

3.2 建立特征模型

將及A、B、C、D各點(diǎn)坐標(biāo)重新展入CAD，這些點(diǎn)組成的圖形即為所需的特征模型。并將其粘貼為三維圖形塊保存。

4、運(yùn)用AutoCAD計(jì)算盾構(gòu)姿態(tài)

綜上可知，A、B、C、D為特征點(diǎn)，我們可以通過(guò)測(cè)量任意最少三個(gè)特征點(diǎn)的大地坐標(biāo)結(jié)合特征模型確定盾構(gòu)機(jī)中軸線的大地坐標(biāo)。下面對(duì)過(guò)程分步概述。

4.1盾構(gòu)掘進(jìn)設(shè)計(jì)軸線繪制

一般施工中盾構(gòu)中線按照每整米里程計(jì)算一個(gè)中線三維坐標(biāo)，該數(shù)據(jù)稱為DTA——中線數(shù)據(jù)文件。

在記事本中將DTA數(shù)據(jù)粘貼成如下格式：

line X1,Y1,Z1

X2,Y2,Z2

X3,Y3,Z3

Xn,Yn,Zn +[Space或Enter]

備注：最后一行Xn,Yn,Zn后需加空格或回車，否則最后一點(diǎn)不能成功展點(diǎn)。

將記事本的后綴“.txt”改為CAD腳本文件“.scr”格式，在Auto CAD中選擇“工具->運(yùn)行腳本…”，則可將上述文件中各點(diǎn)坐標(biāo)逐點(diǎn)展入。

4.2模型引入

將粘貼為塊的特征模型粘貼到繪制好的隧道中線模型圖中。







圖7 特征模型引入

如圖7所示，A’,B’C’為在大地坐標(biāo)系下實(shí)測(cè)盾構(gòu)機(jī)上的特征點(diǎn)。利用CAD中的“對(duì)齊”工具將圖中虛線框中的特征模型參照A、B、C三點(diǎn)對(duì)齊到圖7下部的隧道中線模型上，結(jié)果如圖8所示。

對(duì)齊操作如下：

命令: 3dalign

選擇對(duì)象: 選擇特征模型

指定源平面和方向 ... *選擇三點(diǎn)確定源平面和方向

指定基點(diǎn)或 [復(fù)制(C)]: *選擇A點(diǎn)

指定第二個(gè)點(diǎn)或 [繼續(xù)(C)] <C>: *選擇B點(diǎn)

指定第三個(gè)點(diǎn)或 [繼續(xù)(C)] <C>: *選擇C點(diǎn)

指定目標(biāo)平面和方向 ... *選擇三點(diǎn)確定目標(biāo)平面和方向

指定第一個(gè)目標(biāo)點(diǎn): *選擇A’點(diǎn)

指定第二個(gè)目標(biāo)點(diǎn)或 [退出(X)] <X>: *選擇B’點(diǎn)

指定第三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)或 [退出(X)] <X>: *選擇C’點(diǎn)

說(shuō)明：*后為操作說(shuō)明。