盾构机姿态参数测量技术研究

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1、盾构机姿态参数测量技术研究摘要：根据三点决定一个平面的原理，通过在盾构机中体上布置测量控制点，对其三维坐标进行测量：根据空间解析几何原理，推导出盾构机刀盘中心三维坐标以及俯仰角、横摆角、扭转角的计算方法。文章利用计算机的伪随机函数对盾构机姿态参数的测量精度进行了模拟评价，探讨了提高测量精度的方法。结果表明，盾构姿态参数的测量误差均服从正态分析：采用精度为3mm的激光经纬仪测量控制点坐标，得到的盾构姿态参数的误差范围比规范要求小得多。关键词：盾构姿态；测量；误差分析Theresearchofthemeasurementtechnologyaboutth

2、eshieldpostureparametersAbstract:Accordingtothebasicprinciplethatthreepointsdecideaplane,wecanlaycontrolpointstomeasuretheirthree-dimensionalcoordinatesonashield.Basedontheprinciplesofanalyticalgeometry,themethodwasderivedtocomputethecoordinatesofthecenterinthecuttingdisc,pitch

3、angle,lateralswingangleandtorsionangle.Thepapercarriedoutasimulatedevaluationtomeasuretheprecisionoftheshieldpostureparametersbyusingthepseudorandomfimetionwiththecomputer,anddiscussedtheap-proachestopromotetheprecision.Theresultwasshownthatthemeasurementerrorsoftheshieldpostur

4、eparametersfollowedthenormaldistribution.Theerrorbandoftheshieldpostureparameters,whichwasobtainedbymeasuringthecoordinateofcontrollingpointswitha3mmprecisionlasertransit,wasfarlessthanthatrecommendedbythespecifications・Keywords:shield;posture;measurement;erroranalysis盾构法隧道施工具有

5、速度快、安全性高、质量好、对周围环境影响小等优点，已越來越多地在城市地铁隧道施工中得到应用。盾构隧道测量技术己rh原來人工为主测量方法发展到现在的激光经纬仪、GPS等全自动测暈技术。自动导向测量技术可以全天候对盾构机姿态进行测量控制、实时计算并显示盾构机姿态，且具有人力投入小、测量频率高、对隧道掘进干扰小、测量速度高和数据处理快、数据和图象模拟能实时显示等优点，已成为盾构隧道测量技术的发展方向。激光自动导向系统主要通过固定在隧道成形管片上的全自动激光经纬仪对盾构机姿态进行测量。市于施工过程中各种意外因素可能导致盾构机上的激光接收靶位置变化，同时盾构千

6、斤顶向后推力的水平或竖向分力往往会迫便已经就位的管片产生偏移甚至扭转，影响安装在管片上的激光经纬仪的位置变动，使所测量的盾构机姿态产生很大误差，甚至导致隧道超限，为此必须采用不同的测量方法对盾构机姿态进行复核，但如何対盾构姿态进行复核测量目前还无简单、快捷、准确的方法。本文针对常规复核测量法精度低、测量占用时间多等缺点，研处提出一种简单易行的盾构姿态测量及计算方法。1盾构姿态参数的描述在盾构施工过程中需经常监测盾构机位置和姿态的参数，包括盾构机刀盘中心三维坐标以及俯仰角、横摆角、扭转角等，见图1。俯仰角（（X）：盾构机轴线与水平面之间的夹角，它表征盾

7、构机在铅直面上所处的坡度，主要影响隧道的掘进坡度。它能反映盾构机轴线与线路方向相对偏差。横摆角（巾）：盾构机轴线与线路方向在水平而内的夹角，它表征盾构机在水平方向的方位，主要影响隧道在水平方向的转变方向。扭转角（0）:盾构机绕自轴线旋转的角度。扭转角主要是由于刀盘长时间朝同一方向旋转所致，推进千斤顶的不平衡推力也会导致盾构机绕自身轴线旋转。图1盾构姿态参数示意盾构机姿态的控制质量直接影响到隧道掘进方向的控制精度和隧道管片的拼装质量。姿态控制不好易导致隧道蛇行、与设计轴线偏差过大甚至侵限，偏差较大时还将出现盾尾间隙过小，盾尾碰、刮现象，从而导致管片错台

8、或开裂。在自动导向系统的计算机显示屏幕上，一般以坡度（mm/m）表示盾构机姿态角度。掘进过程对盾构机姿态的控