[发明专利]一种顶管机姿态三维测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种顶管机姿态三维测量系统及方法，该系统包括对顶管机机头的机头壳体后侧壁上三个测点的三维坐标分别进行测量的全站仪，全站仪位于机头壳体后侧的工作井内；刀盘与机头壳体呈同轴布设，刀盘的中心轴线与机头壳体前侧壁之间的交点为点A，刀盘的中心轴线与机头壳体后侧壁之间的交点为点B；三个测点分别为位于机头壳体后侧壁上的测点C、测点D和测点E，三个测点分别为△CDE的三个顶点；该方法包括步骤：一、顶进前准备工作；二、顶进及顶管机姿态同步测量。本发明设计合理、使用操作简便且使用效果好、测量准确，将全站仪与布设于顶管机机头特定位置的反射片相结合，对顶管机姿态进行简便、精确测量。

技术领域

本发明属于顶管施工技术领域，尤其是涉及一种顶管机姿态三维测量系统及方法。

背景技术

顶管施工是一种非开挖施工方法，顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道(即顶管)与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。实际进行顶管施工时，通常采用多个顶管管节进行顶进，一个顶管管节完成顶入土层之后，再进行下一节管子继续顶进，其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑(也称为工作井或始发井)内穿过土层(即出洞)一直推进到接收坑(也称为接收井)内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。非开挖工程技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。

顶管机为顶管施工中所采用的施工设备，目前采用的顶管机主要为液压顶管机，主要由旋转挖掘系统、主顶液压推进系统、泥土输送系统、注浆系统、测量设备、地面吊装设备和电气系统等组成。其中旋转挖掘系统(俗称“机头”)主要由机头壳体、切削刀盘、刀盘减速器、送排泥浆机构、液压动力装置、纠偏液压缸、防水圈、刀盘旋转轴、电气系统、自动控制系统以及附属装置等组成。

实际进行顶管施工时，尤其是长距离顶管施工过程中，参考以往长距离顶管施工经验，顶管机姿态的测量与控制和纠偏控制的效果直接决定了顶管轴线偏差的大小和管节偏转的程度。为了降低顶管轴线偏差和管节偏转，确保顶管质量优良，必须要做到顶管机姿态平稳，并对顶管机姿态进行及时、准确测量，并相应及时采取有效的纠偏调整方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种顶管机姿态三维测量系统，其结构设计合理、使用操作简便且使用效果好，将全站仪与布设于顶管机机头特定位置的反射片相结合，对顶管机姿态进行简便、精确测量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种顶管机姿态三维测量系统，其特征在于：包括对顶管机机头的机头壳体后侧壁上三个测点的三维坐标分别进行测量的全站仪，所述全站仪位于机头壳体后侧的工作井内；所述顶管机机头的刀盘安装在机头壳体的前侧壁上，所述机头壳体的前侧壁和后侧壁均与所述刀盘呈平行布设，所述刀盘与机头壳体呈同轴布设，所述刀盘的中心轴线与机头壳体前侧壁之间的交点为点A，所述刀盘的中心轴线与机头壳体后侧壁之间的交点为点B；三个所述测点分别为位于机头壳体后侧壁上的测点C、测点D和测点E，三个所述测点分别为△CDE的三个顶点。

上述一种顶管机姿态三维测量系统，其特征是：还包括与全站仪连接的上位处理器。

上述一种顶管机姿态三维测量系统，其特征是：每个所述测点上均设置有一个供全站仪测量用的反射片，所述反射片平贴在机头壳体的后侧壁上。

上述一种顶管机姿态三维测量系统，其特征是：所述反射片为反射镜片且其为圆形，每个所述反射片的圆心均位于一个所述测点上。

上述一种顶管机姿态三维测量系统，其特征是：所述工作井内设置有供全站仪安装的安装架，所述安装架呈竖直向布设且其底部固定在工作井底部。

上述一种顶管机姿态三维测量系统，其特征是：所述工作井为由上至下开挖形成的竖井；