[发明专利]一种激光位置监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程建设领域，尤其涉及一种激光位置监测装置。

背景技术

隧道工程属于地下工程的一种。与地面工程施工相比，地下工程施工具有施工环境差，施工空间受限严重，受地质和水文条件的影响较大等特点，因而施工难度比较大。除此之外，地下施工还存在着灰尘多、噪声大、水汽重、通视距离短等特点。

盾构法隧道工程施工测量的主要任务是确定盾构的方位与高程，标定隧道轴线的正确位置，使隧道沿着设计轴线前进，并保证隧道的贯通精度。此外，还要检核隧道衬砌的三维位置是否符合设计要求，使与工程有关的其它建筑物准确地建造在其设计位置上，保证它们不超出规定的隧道界限。在测量工作开始前，首先要做好各项准备工作，包括把各种测量仪器、设备及工具配备齐全，并按照国家测量规范要求做好仪器的检验校正工作以及测量技术人员的配备。然后根据工程设计要求，收集各种有关资料，再结合详尽的现场踏勘资料分析，

制定出一个合理、可行的测量技术方案。因此盾构隧道工程施工测量包括以下内容：

1.地面测量(地面控制测量、沉降观测和井位放样等)；

2.联系测量(方向传递、坐标传递和高程传递等)；

3.地下测量(地下控制测量、盾构导向测量、隧道沉降测量等)。

在各项测量工作中，最为重要的是地面控制测量、联系测量、地下控制测量和盾构导向测量和隧道沉降测量。这些测量内容决定着隧道能否达到设计要求，盾构能否准确进入接收井即出洞。由于盾构法隧道工程施工是从一侧竖井掘进至另一侧竖井，这就必然会在线路的纵向、横向、竖向出现贯通误差，其中以横向、竖向贯通误差对工程影响最大。纵向贯通误差影响隧道中线的长度，不影响隧道中线的方向，所以只要它不大于定测中线的误差即可。因此隧道控制测量的整个工作，都必须紧密地围绕着如何保证贯通误差在工程使用要求所允许的范围内。

随着盾构在国内外的大量应用，盾构技术得到飞速发展，施工的自动化、系统化程度也有了较大的提高。主要施工内容如下：

1.地面控制测量：采用高精度的GPS测量，地面平面控制点应尽量靠近车站但又不宜太靠近，以免受施工影响使点位变化。如果地面导线点离车站较远，或相邻车站点数较少，可以考虑选择过渡点，使新点与井口直接通视并与原线点构成简单图形，进行边角观测，通过平差处理得出新点的坐标和方位角，由于新点在两车站间是直接通视的，其相对精度可以达到很高。

2.竖井联系测量：目前均采用人工测量。在城市中受到施工条件的限制，联系测量必须在考虑现有条件的前提下保证将地面的坐标、方位角和高程精确地传递到地下隧道中。坐标和方位角的传递方法有联系三角形法、竖直导线法、投点仪法和全站仪直接传递法等。高程传递主要是通过钢尺配合水准仪或全站仪加弯曲目镜配专用的平面反射标志来进行。在现场施工中，由于施工条件的限制，测量要求人员技术水平高，测量精度低。

3.地下导线测量：目前采用人工测量。地下隧道开挖中，为了对开挖方向不断地进行标定和检核，以保证隧道能准确贯通，必须进行洞内的控制测量。受到地下空间施工条件的限制，一般布设成支导线形式。在布设时，先布设精度较低，边长较短的施工导线，在推进一段距离后，才能布置洞内的主要控制导线。为了保证测量数据的可靠性，往往采用附合导线。一般根据地层环境的要求，每隔一个月或者半个月就要复测一次，增加了现场工作人员的测量要求和工作量，且随着盾构机的不断向前掘进，导线的不断延长，测量的工作量不断增大。

4.盾构导向及姿态控制：为了保证盾构在掘进过程中能够按照设计路线推进，一般采用自动导向系统。人工测量方法主要是通过在盾构机上安装坡度板，在盾壳上焊接测量用的重锤线，并使重锤对准坡度板的零坡度位置，然后在盾构开挖以后根据重锤在坡度板上偏移的刻度来获取盾构的当前坡度值和旋转角。盾构刀盘中心坐标的测量方法是在盾构顶部垂直中心位置安装前后靶，把测量仪器安置在盾构后方隧道顶部的吊篮上，通过测量前后靶中心的坐标和距离，再加上从坡度板上得到的坡度值和旋转角，从而计算出盾构刀盘的中心和盾尾中心坐标，并与相应里程处的盾构设计线路数据相比较，该方法因人力投入大、测量时间较长、工作量大、对隧道推进干扰较大和数据后处理较慢等缺点，而且只能在每环结束时进行测量无法实时获知盾构的姿态和与设计的偏差，会使每次测量偏差较大，对于控制施工不大方便，精度低，目前己基本淘汰。