pps导向系统和tbm联合掘进应用实践

《pps导向系统和tbm联合掘进应用实践》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、PPS导向系统和TBM联合掘进应用实践摘要：TBM掘进方法，已经在较软岩层的隧道掘进中基本普及，因为TEM掘进系统的高速高效的特性，大部分隧道工程都会使用TBM掘进法作为主要掘进法。但是，TBM掘进系统的轴向偏差问题，一直是TBM掘进工艺中的难点。本文讨论PPS系统与TBM系统的联合使用对于隧道掘进轴向控制精度的促进作用。关键词：PPS导向系统；TBM掘进系统；掘进轴向精度控制；0.引言某铁路隧道为单头掘进，圆形断面，直径12.5米，长度83.5公里，采用以TBM掘进技术为主要技术，采用钻爆法为辅助技术的掘进施工方案。为了充分发挥TBM快速掘进的

2、优势，以及保证“快速掘进、保证质量、安全作业”的施工理念，我们采用两台TBM掘进机同时迎头掘进。为保证顺利贯通，我们要求隧道的水平偏差不超过±100mm,高程偏差不超过±60mm。但是，由于隧道掘进面临着较为复杂的地质条件，且掘进扰动过的岩层，会因为上浮岩层的压力，出现变形和扭曲，所以，掘进机的姿态经常会因为底鼓或者片帮发生扭动和翻滚，这就会使得掘进机的作业坐标系与地球坐标系出现偏差，甚至有时这种偏差会接近1°o为了避免这些偏差给掘进带来的不良影响，保证施工精度，我们釆用TPPS导向系统辅助TBM掘进的施工工艺，保证TBM沿着设计的轴线掘进。1.

3、PPS的组成及功能PPS系统全称PoltingerPrecisionSystem,中文名为定位导向系统。PPS系统的部署目的是供TBM的操作者随时知道设备的位置信息，从而可以有目的的调整TBM的工作姿态。该系统通过三维轴向坐标系的方法，通过仰俯角、横滚角和转向角的三个s参数对TBM进行较为精准的定位。(1)电棱镜PPS的实质是我们通过位于TBM前部的两个电棱镜给出两个确定点，通过测量这两个确定点的位置变化和相互位置关系，我们可以得到TBM的实际姿态。这两个已知的电棱镜提供的确定点，也就构成了TBM的自身轴向坐标系。布置这两个确定点的工作，必须在T

4、BM开始正式工作前完成。且TBM运行的过程中，我们对于棱镜系统的测量必须保持连续性。(2)双轴电动测斜仪双轴测斜仪可以直接给出TBM的翻滚情况，基于电子陀螺仪技术和重力感应技术，TBM上安装的双轴电动测斜仪，可以较为稳定的提供一个转动惯量环境，该环境在TBM的运行震动和近距离放炮的震动干扰下，不至于发生转向和破坏。而基于这个稳定的转动惯量环境，TBM可以随时知道自己在三维轴向轴向坐标系中的转动角度。实际上，双轴电动测斜仪，已经可以为TBM提供一个较为准确的角度定位数据,但是，因为陀螺仪本身的不稳定性，双轴电动测斜仪给出的角度转动幅度在PPS系统中

5、仅作为与全系统数据进行对比分析。(1)电动全站仪电动全站仪可以在计算机的驱动下，自动发现需要测量的棱镜并完成相应的测量工作。我们一般会把电动全站仪部署在TBM尾部。电动全站仪需要生根在刚开挖之后尚不稳定的洞壁上。电动全站仪在PPS系统中处于一个较为核心的地位，他的任务是不停的根据计算机的驱动控制，发现包括两个前端棱镜和远程棱镜，并且比对测量数据，得到这三个棱镜的相对位置，进而通过中控计算机计算出TBM的姿态和位置参数。电动全站仪的稳定性和可靠性是直接决定整个PPS系统稳定性和可靠性的最核心的环节，而电动全站仪的自动化系统的部署和电视辨认智能化软件

6、的联合应用，是PPS系统最大的科技优势所在。(2)远程棱镜远程棱镜固定一个稳定的已知点上，作为一个参照。这个参照一方面是参照TBM上的两个前端棱镜的相对位置，另一个是安装的不稳定洞壁上的电动全站仪如果发生了位移，也可以根据电动全站仪和远程棱镜之间的相对位置得到相应的位置关系。也就是说，远程棱镜提供给PPS系统的，不仅有发现TBM的运行状态和姿态参数，更有对PPS本身状态的校准。(3)中控计算机中控计算机通过获得双轴电动测斜仪和电动全站仪的输出结果，对系统本身的校准和TBM的状态信息进行综合计算，最终得到TBM的运行状态和调整建议，将最终结果输出到

7、TBM的操作员屏幕上。(1)操作员屏幕PPS的操作员屏幕上，显示了TBM的综合位置和姿态信息，这些信息包括双轴电动测斜仪的测量结果，以及PPS系统计算得出的TBM轴向与隧道设计轴向的交角情况。操作员可以根据PPS系统操作员屏幕的显示内容个，对于TBM系统进行姿态调整操作。1.PPS导向原理(1)使用电动全站仪，在程序的控制下，对远程棱镜进行测量，所得的数据输入中控计算机。(2)在远程棱镜测量数据中，系统通过计算，可以得到电子全站仪的坐标系状态，从而实现电子全站仪的水平校准。(3)在已经定位的电子全站仪坐标系中，对TBM的两个前端电棱镜进行测量，测

8、量的信息输入到中控计算机。(4)通过对于两个前端电棱镜的测量数据进行分析，我们可以得到这两个电棱镜的位置状态，进而得到TBM倾斜和反转的