[发明专利]一种盾构机姿态复核计算方法

说明书

技术领域

本发明属于盾构机掘进技术领域，具体涉及一种盾构机姿态复核计算方法。

背景技术

随着城市的不断发展，城市地下空间利用率不断提高。为满足城市的发展速度，提高人员出行效率，各大城市均在大力发展地铁公共交通。

盾构法是使用盾构机在地面以下建造隧道的一种施工方法。盾构机在与隧道形状一致的盾构外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌管片机构等部件，是隧道开挖施工专用机械。采用此法建造隧道，其埋设深度可以很深，而且不受地面建筑物和交通的限制。地铁盾构的精密定向技术是盾构施工进程中的一项重要内容，在盾构机掘进过程中，对其实现实时高精度姿态定位测量，对于地铁施工来说具有十分重要的意义。所谓的盾构机掘进过程中的姿态定位测量是指盾构轴线的测量，盾构的姿态和轴线的位置关系是否是一致，包括上下、左右偏差值的测量。

目前，盾构机掘进过程中的姿态复核一般都是由现场测量并发给导向系统厂家计算或用CAD三维画图求出，前一种复核方法复核费用较高，而后一种复核方法则工作量较大。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种盾构机姿态复核计算方法，该计算方法通过TBM坐标系中特征点坐标和施工坐标系中特征点坐标，求出盾首或盾尾中心在施工坐标系中的坐标，以达到盾构机姿态复核的目的。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种盾构机姿态复核计算方法，其特征在于所述计算方法包括如下步骤：

   （1）在所述盾构机的盾首中心选取特征点A，并在所述盾构机的尾盾内壁上选取三个特征点B、C、D，已知特征点A、B、C、D在所述盾构机TBM坐标系中的坐标，分别为A_TBM（x₁,y₁,z₁）、B_TBM(x₂,y₂,z₂)、C_TBM(x₃,y₃,z₃)、D_TBM(x₄,y₄,z₄)；此外已知A点与B、C、D三点的距离分别为：

    |AB|=d₁=                                               

    |AC|=d₂=

|AD|=d₃=；

（2）利用全站仪测量出三个特征点B、C、D在施工坐标系中的坐标，分别为B_施工（X₂，Y₂，Z₂）,C_施工（X₃，Y₃，Z₃）,D_施工（X₄，Y₄，Z₄），在施工坐标系中未知坐标的特征点A用A_施工（X₁，Y₁，Z₁）来表示；组建方程组：

其中，d表示特征点A到平面BCD的距离；

A= y₁-y₃×z₂-z₄-z₂-z₃×y₂-y₄；

B=z₂-z₃×x₂-x₄-x₂-x₃-x₃×z₂-z₄；

C=x₂-x₃×y₂-y₄-y₂-y₃×x₂-x₄；

D=-A×x₁-B×y₁-C×z₁；