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1、铁道建筑24RailwayEngineeringJune,2006文章编号:1003-1995(2006)06-0024-03TBM隧道掘进中的激光导向系统王国辉,马莉(广东工业大学,广州510090)摘要:介绍TBM隧道掘进机激光导向系统的基本组成、激光导向的基本原理和功能,以及激光导向在TBM掘进中应注意的问题。关键词:TBM隧道施工激光导向中图分类号:U45517文献标识码:A中应当注意的一些问题。0引言1TBM激光导向系统的基本组成随着我国经济和社会的发展,长大铁路、公路隧道、引水隧洞、城市地铁等重大地
2、下工程建设项目越来TBM激光导向系统的基本组成主要由激光测量越多,特长、大断面、地质条件复杂的隧道施工技术难单元、后视棱镜和前视棱镜(激光靶)单元、测倾仪单度越来越大,而开挖速度、安全、环保、质量和效益的要元、控制单元、数据传输等单元组成。为便于清晰描述求也越来越高,传统的钻爆施工难以解决这些问题。激光导向系统的组成,本文以PPSTBM的激光导向系TBM(TunnelBoringMachine)掘进施工是解决这些问题统为例加以说明。图1是PPSTBM激光导向系统的示的有效手段,在秦岭铁路隧道等工程施工中的成功应
3、意图,其导向系统由可以自动瞄准目标的全站仪、后视用已充分展示了它的高效率,必将在今后长大隧道施棱镜、可自动打开和关闭的前视棱镜、纵向横向测倾工中发挥重要作用。仪、数据传输系统、工业用PC和办公用PC(可选设备)TBM隧道施工的高效率依赖机械设备的高性能以及与之相应的数据、图形处理软件等组成。全站仪和与之配套的先进的激光导向系统。激光导向系统能安置在事先测定出其空间位置的洞壁上,后视棱镜安自动精确测定TBM的三维空间位置和掘进方向,它还置在控制点上,随着掘进的推进,它们的位置不断向前给出TBM偏离设计中线的所有必
4、要的导向信息,计算移动。前视棱镜(激光靶)、纵向横向测倾仪、工业用机屏幕可显示令人满意的中线方向,能按照设计线路PC机安装在TBM上,办公用PC放置在洞外办公室指导已发生偏离的TBM返回到所设计中线的位置上,内。千斤顶用来支撑机身和调整掘进机的姿态与掘进使施工隧道顺利贯通。本文介绍了激光导向的基本原方向。理、系统组成和主要功能,并说明TBM掘进激光导向一起,以达到钢格栅超前支护能很好发挥作用,整体承3结论担隧道围岩应力。5)在钢格栅拱架和开挖岩面间用混凝土预制块填通过对隧道断层破碎带采用钢格栅拱架超前支护塞。措
5、施,使得整个隧道的开挖、临时支护任务得以安全、6)对整个钢格栅拱架支护断面进行喷射混凝土快速地完成,比设计要求提前一个月完成隧道开挖和10~15cm,达到超前支护对围岩形成柔性支撑,即允临时支护工作;采用系统砂浆锚杆,为建设单位节约了许围岩有一定的变形,也及时限制了围岩的变形增长。大笔资金,实践证明该技术具有很好的推广价值,已被因此,超前支护和围岩能很好形成一个受力整体,共同很多隧道工程采用。承担围岩压力和围岩变形,在一定程度上减小了作用修回日期:2006-03-10在钢格栅超前支护上的围岩应力。(责任审编王红
6、)2006年第6期TBM隧道掘进中的激光导向系统25图1PPSTBM激光导向系统示意图位置、纵向横向倾斜角度以及修正指令等信息输入导2TBM激光导向的基本原理向系统。软件系统将按照操作人员的指令对这些数据进行处理,施工隧道中线的纵向、横向偏差、掘进机的在开挖前,先用常规的测量方法准确测定安置全掘进姿态等可用表格和图形形式在计算机屏幕上加以站仪测站点的平面坐标(或三维坐标)、后视棱镜的三显示。实测数据和程序处理的结果还可通过传输电缆维坐标以及棱镜高度,并使TBM设备按设计要求安装传送到洞外的办公用PC上,并进行处
7、理、显示或打就位,再测定其实际位置,将其实际位置和隧道中线的印。设计位置输入计算机,计算机屏幕实时显示TBM掘进3.2数据处理与存储功能机的姿态、掘进方向以及与设计方向的偏差等。TBM激光导向系统中的软件系统自动处理测得在开挖过程中,带有自动瞄准的全站仪不断自动的两前视棱镜的三维坐标、纵向横向倾斜度等数据,得搜寻前视棱镜,两前视棱镜分别按照程序设计的先后到TBM的空间位置和一系列参数,并能将这些数据与顺序自动地打开或遮挡(关闭),还定期地瞄准后视棱设计值进行比较得到偏差参数,还可根据操作人员的镜。全站仪不断地测
8、定仪器对应于各棱镜的距离、竖指令和输入数据,结合当前的实测数据进行处理,得到直角以及后视棱镜、测站与前视棱镜间的水平角,自动修正参数,并自动将这些处理结果存储和输出。计算出前视棱镜的三维坐标,并将其坐标信息通过无3.3自动监测功能线传输到工业用PC。纵向横向测倾仪也不断测量刀TBM激光导向系统均具有自动监测功能。在隧盘的纵、横向倾斜角度,通过数据传输电缆将这些信息道掘进过程中全站仪不断
