用于超长距离盾构法隧道贯通测量的装置及方法与流程

1.本发明涉及一种盾构隧道工程测量技术，具体是一种用于盾构法超长距离隧道贯通测量的装置及方法。


背景技术：

2.盾构法隧道是由盾构机在土体中掘进完成施工，盾构机是一个由刀盘切削土体，由圆柱状钢壳提供工作面保护，依靠在钢壳内拼装成环的管片给于呈圆周状布置的千斤顶组提供支撑，然后由千斤顶往前推动，从而实现在土体内前进的大型机器。盾构法隧道在最终到达接收井时，必须准确的进入到预设的钢洞门圈内，否则会照成巨大的风险和损失。因此盾构法隧道施工必须要严格按照设计轴线准确控制盾构机的实时位置，确保后续成型后的隧道符合设计要求，最终指导盾构机准确穿过钢洞门圈进入接收井。
3.而指导盾构机前进方向需要盾构施工测量技术，现有的测量技术是将地面坐标通过竖井联系测量传递到隧道内，并在隧道内布设支导线，利用支导线的数据测量盾构机布设在盾构纵轴方向上的测量标志，最后根据测量标志与盾构机头部尾部中心的关系，计算出盾构机的头部、尾部中心的三维坐标，比较它们与隧道设计轴线之间的偏差，从而指导盾构机很好的沿着设计轴线前进。
4.但是，由于测量误差的存在，对于超长距离盾构隧道，在隧道内支导线长度达到一定长度之后，测量误差就会慢慢累积到超出隧道设计要求，有可能导致成盾构机不能顺利进入接收井，造成工程巨大风险和损失，遇到这种问题通常情况下只能采用昂贵的高精度陀螺仪进行方向边定位测量，但该仪器由于国内应用少而且只能方向校核不能做到坐标的传递不能确保隧道百分之百完全贯通的不足，现有技术成本高、效率低，无法完全适用于超长距离的盾构法隧道。


技术实现要素：

5.本发明就是为了解决上述测量技术的不足，提出一种用于超长距离盾构法隧道贯通测量的装置及方法，该装置及主法在盾构贯通前通过垂直钢套管施工安装在地面与盾构隧道之间，对盾构隧道的定位具有决定性的意义，也是保障盾构隧道能够顺利贯通的重要手段。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.一种用于超长距离盾构法隧道贯通测量的装置，包括棱镜、地面测量架、全站仪、联络管装置、激光接收靶、真空泵、隧道密封式测量吊篮、旋转平台、投点仪，所述棱镜架设在地面测量架上部，所述地面测量架安装在联络管装置正上方；所述全站仪用于测量地面测量架上棱镜的坐标，所述联络管装置包括地面密封装置、可调节水平装置、圆形水泡、联络管管体、地下密封装置，所述地面密封装置安装在联络管管体的上部，顶部安装带有圆形水泡的激光接收靶，底部为可调节水平装置，所述真空泵安装在地面密封装置侧边，用于抽取联络管管体内的空气；所述地下密封装置安装在联络管管体在隧道中的底部，并固定于
隧道密封式测量吊篮上，所述隧道密封式测量吊篮安装在联络管管体在隧道中的底部，所述旋转平台固定在隧道密封式测量吊篮底部中心位置，所述投点仪安装在隧道密封式测量吊篮上的旋转平台上。
8.进一步，所述激光接收靶材质采用低折射玻璃。
9.进一步，所述联络管管体为压力管，通过真空泵抽取联络管管体内的空气，在类真空环境下增加投点仪投射至激光接收靶的精度。
10.进一步，所述投点仪通过遥控旋转平台转动0
°
、90
°
、180
°
、270
°
四个方向投向激光接收靶。
11.一种用于超长距离盾构法隧道贯通测量的方法，采用用于超长距离盾构法隧道贯通测量的装置，具体步骤包括如下：
12.1)完成地面控制网布设工作，将地面控制网坐标传递到测站z1；
13.2)在盾构区间套管法施工联络管装置完成后，在地面预留的联络管管体正上方安装地面测量架，架设棱镜至测量点位z2，将带有圆形水泡的激光接收靶安装在地面测量架正下方的地面密封装置上；通过圆形水泡调整可调节水平装置使地面密封装置水平，安装真空泵连接至地面密封装置；
14.3)在隧道内预留联络管管体的正下方安装密封式测量吊篮，在密封式测量吊篮上安装旋转平台和强制对中的地下待测量点z2-1，并注意在地下待测量点z2-1布设时，先确定待测点与地面是否通视；
15.4)在盾构隧道内的地下待测量点z2-1上架设好激光投点仪，检查联络管装置是否密封，在投点仪投点之前，真空泵对联络管管体内进行抽真空；
16.5)抽真空完毕后，进行向上投点测量，遥控投点仪架设的旋转平台转动0
°
、90
°
、180
°
、270
°
四个方向投向激光接收靶4，观测四组投点的成果取其平均值作为最终投射点；在地面测量架上架设棱镜照准最终的投射点激光投射点后整平，通过地面已知测点z1上的全站仪进行测量传递坐标值，测量地面测量架上架设的棱镜必须按照精密导线的要求进行多测回角度和距离测量；
17.6)通过测量地面测量架上棱镜的坐标值，即为地下投点仪投射点的坐标。
18.本发明的有益效果是：
19.由以上技术方案可知，本发明一种用于超长距离盾构隧道定位测量的装置及方法，操作简单，节省大量人力，有效减弱了测量误差，同时大幅度的提高测量的精度，该方法受环境因素影响小，在盾构贯通前通过安装垂直钢套管在地面与盾构隧道之间通过投点仪从隧道内向地面投点，该垂直钢套管采用密封式抽真空的方案，有效减少因风道效应从而产生的光线折射效应，该方案受环境因素影响小，测量效率显著提高，减少了工程时间的浪费，对于提升工程精度和效率具有积极意义。
附图说明
20.图1是本发明的用于超长距离盾构法隧道贯通测量的装置示意图；
21.图2是本发明的用于超长距离盾构法隧道贯通测量方法的示意图。
具体实施方式
22.以下将结合附图对本发明一种优选的实施方法作进一步详细说明。
23.如图1所示，本发明的一种用于超长距离盾构法隧道贯通测量的装置，包括棱镜1、地面测量架2、全站仪3、联络管装置、激光接收靶5、真空泵6、隧道密封式测量吊篮7、旋转平台8、投点仪9。
24.联络管装置包括：地面密封装置41、可调节水平装置42、圆形水泡43、联络管管体44、地下密封装置45。
25.棱镜1架设在地面测量架2上部，地面测量架2安装在联络管装置4正上方。全站仪3用于测量地面测量架上棱镜1的坐标。地面密封装置41安装在联络管管体44的上部，顶部安装带有圆形水泡43的激光接收靶5，底部为可调节水平装置42。真空泵6安装在地面密封装置41侧边，用于抽取联络管管体44内的空气。地下密封装置45安装在联络管管体44在隧道中的底部，并固定于隧道密封式测量吊篮7上，隧道密封式测量吊篮7安装在联络管管体44在隧道中的底部，投点仪9安装在隧道密封式测量吊篮7上的旋转平台8上。
26.优选的，联络管管体44为压力管，通过真空泵6用于抽取联络管管体44内的空气，在类真空环境下增加投点仪9投射至激光接收靶的精度。
27.优选的，投点仪9通过架设在旋转平台8通过遥控转动0
°
、90
°
、180
°
、270
°
四个方向投向激光接收靶。
28.如图2所示，本发明的一种用于超长距离盾构法隧道贯通测量的方法，具体步骤为：
29.1)完成地面控制网布设工作，将地面控制网坐标传递到测站z1；
30.2)在盾构区间套管法施工联络管装置完成后，在地面预留的联络管管体44正上方安装地面测量架2，架设棱镜1至测量点位z2，将带有圆形水泡43的激光接收靶5安装在地面测量架2正下方的地面密封装置45上，圆形水泡43调整可调节水平装置42使地面密封装置45水平；安装真空泵6连接至地面密封装置45；
31.3)在隧道内预留联络管管体44的正下方安装密封式测量吊篮7，在密封式测量吊篮7安装旋转平台8和强制对中的地下待测量点z2-1，要注意在地下待测量点z2-1布设时，先确定待测点与地面是否通视；
32.4)在盾构隧道内的地下待测量点z2-1上架设好投点仪9，检查联络管装置4是否密封，在投点仪9投点之前，真空泵6对联络管管体44内进行抽真空。
33.5)抽真空完毕后，进行向上投点测量，遥控投点仪9架设的旋转平台8转动0
°
、90
°
、180
°
、270
°
四个方向投向激光接收靶4，观测四组投点的成果取其平均值作为最终投射点；在地面测量架2上架设棱镜1照准最终的投射点激光投射点后整平，通过地面已知测点z1上的全站仪3进行测量传递坐标值，测量地面测量架2上架设的棱镜1必须按照精密导线的要求进行多测回角度和距离测量；
34.6)通过测量地面测量架2上棱镜1的坐标值，即为地下投点仪9投射点(地下待测量点z2-1)的坐标。
35.以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。