利用测量标志点坐标复核盾构机姿态

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1、利用测量标志点坐标复核盾构机姿态【摘要】针对德国VMT公司生产的SLS-T自动导向系统，顾及盾构法施工测量的实际情况，结合数学的向量、法向量求平面方程等知识点提出盾构机坐标解算的方法。通过与导向系统的解算结果对比，肯定了此解算原理的准确性和可靠性，通过在Excel中编辑盾构掘进坐标解算程序来计算盾构机掘进时的三维坐标，可以应用于自动导向系统坐标解算复核和人工法复测盾构姿态等。【关键词】盾构法施工自动导向系统解算原理中图分类号：U455文献标识码：ACoordinatecalculayionoftheshieldmachinepostureusingthesurveysymbo

2、linformationMaoJun-tao①HUANGXiao-bin②WANGQiang①(d)ZhejiangDachengConstructionGroupCo.,Ltd.,20WensanRoad,Hangzhou310012；②HANGZHOUMTR,Hangzhou310017)Abstract:Inthispaper,weputforwardtheprincipleofcoordinatecalculationofVMTSLS-TAutomaticguidancesystemproducedbyGermany,takingtheactualsituationo

3、ftheshieldmethodinconstruetionsurveyintoaccount,combinedwiththemathematicalvectorandthenormalvectoroftheplaneequation.Comparedwiththeguidancesystenfssolution,weaffirmedtheaccuracyandreliabilityofthiscalculationtheory.Weeditedtheshieldattitudesolverinexceltocalculatethereal-timetunnelboringm

4、achineattitude,whichcanbeappliedtocoordinatereviewandmanualmeasurementoftunnelboringmachineattitudeandsoon.Keywords:shieldmachineposture；automaticguidancesystem；principleofcoordinatecalculation0引言现阶段中国各个大城市在紧张的进行城市建设，盾构法施工成为城市地铁建设的主要手段。盾构施工过程中，控制盾构机掘进姿态成为整个施工过程中的一个重要环节，而控制盾构机掘进姿态的质量以确保隧道顺利贯

5、通，人工复核盾构机姿态无疑成为一个主要的方法。本文结合盾构法施工的实际情况，主要介绍德国VMT公司生产的SLS-T自动导向系统坐标解算的方法。1盾构机自动导向系统简介德国VMT公司生产的SLS-T导向系统是海瑞克盾构机的配套测量系统，由具有自动照准目标的全站仪（激光测站）、ELS（电子激光系统，目标靶）、计算机及隧道掘进软件和黄色箱子四本分组成【2】。在盾尾处有25个固定的测量标志点，其几何坐标在出厂时就设定好且在使用过程中保持不变，在施工掘进过程中，通过测量这些标志点的三维坐标，结合数学的向量、法向量求平面方程等知识点可以解算盾构机三维坐标，对盾构机自动导向系统进行姿态复核

6、。盾构机模型与测量标志点分布如图一。图一2盾构机自动导向系统解算方法2.1盾构机自动导向系统解算的核心观点①在盾构施工掘进过程中，盾构机上的测量标志点与盾首、盾尾的相对位置关系始终保持不变；②空间任意不共线的三个点（A、B.C）可以确定唯一一个平面，且该平面的法向量有无限多个，但是过平面外的一点（0）且垂直该平面的法相量有且只有一个（设垂足为M）；图二③由以上各点可以组成一个空间模型（如图二），该空间模型在盾构机的掘进过程中其相对位置关系始终保持不变；相对位置关系稳定恰好是独立坐标系与施工坐标系转换的完美衔接，是本文所阐述的方法的核心。2.2盾构机自动导向解算原理的解析2.2

7、.1盾构机独立坐标系的建立VMT的独立坐标系的建立：盾首为坐标原点（0,0,0）、盾尾为(-L,0,0)、盾构机的轴线为X轴、与盾构机的轴线垂直且左右方向的为Y轴、与盾构机轴线吹垂直且上下方向的为Z轴(图三)。图三2.1.2M点独立坐标求解VMT公司生产的海瑞克盾构机是目前市面上比较常见的一款盾构机，VMT的SLS-T常用测量标志点有25个，取其中的三个点A(),B(),C()来参与其解算。①平面法向量的解算根据A、B、C三个点的独立坐标，根据向量的向量积原理可以求得平面的法向量：公式(1)式中：②平面