[发明专利]基于滚轮计量的顶管姿态预测方法

说明书

本发明提供了一种基于滚轮计量的顶管姿态预测方法，包括以下步骤：测量上个阶段顶管姿态的切口坐标(X_切，Y_切，Z_切)，盾尾坐标(X_尾，Y_尾，Z_尾)，并采用滚轮计数法计数上个阶段顶管推进里程C_滚轮；提供所要预测的顶管姿态的切口里程C_预，计算所要预测的顶管推进距离D，所要预测的顶管推进距离D为C_预与上个阶段顶管推进里程C_滚轮之间的距离；根据获得的顶管推进距离D及切口坐标(X_切，Y_切，Z_切)与盾尾坐标(X_尾，Y_尾，Z_尾)构成的两点式空间直线方程，计算所要预测的顶管姿态的切口坐标和盾尾坐标。本发明便于纠正管片姿态、指导隧道施工。

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体来说涉及一种基于滚轮计量的顶管姿态预测方法。

背景技术

随着我国经济高速发展，城市顶管法施工隧道越来越多，顶管法施工具有施工速度快、对周围环境影响小、地层适应性强、工程质量高等优点。为了保证顶管法隧道的施工质量，必须要对隧道轴线进行严格控制，顶管姿态是顶管隧道施工过程中轴线控制的关键因素。

目前国内外顶管姿态主要采取单环施工完成后人工测量，不能做到施工过程实时测量，需要操作人员根据最近一次顶管姿态进行预估当前姿态，缺点是容易受到操作人员经验、能力等个人因素影响，较差的预测结果不仅无法满足顶管对设计轴线拟合，而且会导致顶管跑偏、管片破碎等不良后果。施工过程中顶管姿态不可能完全遵循拟合设计轴线，要给出恰当预测姿态，并根据该姿态进行纠偏。

国内目前管片选型系统有以下几个方面不足，阻碍了他们在隧道施工中的推广应用：

1)顶管推进完成后在拼装过程中，千斤顶要回缩，一回缩，顶管机会稍微向后退些，但是在计算顶管姿态时，不考虑千斤顶回缩对里程的影响，导致系统精度不高；

2)通用性差，对管片姿态不具有纠偏指导。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种基于滚轮计量的顶管姿态预测方法，解决现有的顶管姿态预测时不考虑千斤顶回缩对里程的影响，导致系统精度不高、且顶管姿态预测通用性差，对管片姿态不具有纠偏指导的缺陷。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种基于滚轮计量的顶管姿态预测方法，包括以下步骤：

测量上个阶段顶管姿态的切口坐标(X_切，Y_切，Z_切)，盾尾坐标(X_尾，Y_尾，Z_尾)，并采用滚轮计数法计数上个阶段顶管推进里程C_滚轮；

提供所要预测的顶管姿态的切口里程C_预，计算所要预测的顶管推进距离D，所要预测的顶管推进距离D为C_预与上个阶段顶管推进里程C_滚轮之间的距离；

根据获得的顶管推进距离D及切口坐标(X_切，Y_切，Z_切)与盾尾坐标(X_尾，Y_尾，Z_尾)构成的两点式空间直线方程，计算所要预测的顶管姿态的切口坐标和盾尾坐标。

本发明实施例中，所述采用滚轮计数法计数顶管推进里程C_滚轮的步骤包括：

在顶管机以外的固定参照物上安装滚轮定位机构，并将滚轮与所述滚轮定位机构活动连接，所述滚轮的滚动面抵压于所述顶管机上；