[发明专利]一种确定盾构机在掘进过程中姿态的方法

说明书

本发明涉及盾构机施工技术领域，具体涉及一种确定盾构机在掘进过程中姿态的方法，包括步骤1，平面坐标测量及计算；步骤2，高度坐标测量及计算。所有特征点的采集均在盾构机的内部进行，规避了盾构机在掘进过程中特征点被遮挡的问题，且征点全部在盾构机盾尾部分选取，测量方便，干涉小，提高了盾构机的姿态确定效率。

技术领域

本发明涉及盾构机施工技术领域，特别是一种确定盾构机在掘进过程中姿态的方法。

背景技术

如图1所示，盾构机在掘进过程中，其自身轴线可能会与隧道轴线发生偏移，因此需要调整盾构机的姿态，在现有地铁隧道建设中，盾构机的姿态测量方法包括两种：一是盾构机的自动测量导向系统，二是通过特征点人工测量。这两种测量方法都是依赖始发前先测量盾构机外壳，然后将自动导向系统或特征点参照实测的盾构机外壳数据建立相对位置关系，从而反算出盾构机的实时姿态。

但是在掘进过程中会出现自动测量导向系统发生故障，且特征点又被遮挡或破坏的情况下，通过上述两种方法就不能测量出盾构机的空间位置，此时需要从盾构机内部出发对盾构机构的空间位置进行测量和计算。

然而盾构机内部结构复杂，特别盾首部分基本是实心状态，无法在盾首部分寻找特征点对盾构机的空间位置进行测量和计算。

所以，目前需要一种技术方案，以解决盾构机掘进过程中导向系统失效，且外部特征点被遮挡时，无法确定盾构机当前状态，导致盾构机掘进方向偏离隧道理论轴线的技术问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术存在盾构机掘进过程中导向系统失效，且外部特征点被遮挡时，无法确定盾构机当前状态，导致盾构机掘进方向偏离隧道理论轴线的技术问题，提供一种确定盾构机在掘进过程中姿态的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种确定盾构机在掘进过程中姿态的方法，包括如下步骤：

步骤1，平面坐标测量及计算：

1.1，在盾构机尾部端面的两侧上找出高度相同的A、B两点；

1.2，测量出A、B两点的坐标，并计算出A、B两点形成的直线在XOY平面上的方位角α，计算公式为：

α=arctg（（Y_A- Y_B）/（X_A- X_B））；

1.3，计算盾尾端面中心点O₂的平面坐标，计算公式为：

X_O2=（X_A+X_B）/2，Y_O2=（Y_A+Y_B）/2；

1.4，根据O₂的坐标、方位角α和盾构机的长度L，计算出盾构机前端面中心O₁的坐标，计算公式为：

X_O1= X_O2+L×cos（α-90°），Y_O1=Y_O2+ L×sin（α-90°）。

步骤2，高度坐标测量及计算：

2.1，在盾尾端面顶部选取C点，在盾构机内顶壁上选取D点；

2.2，测量出C、D两点的直线距离d、C点的高度坐标Z_C和D点的高度坐标Z_D；

2.3，根据 Z_C、Z_D、d和L，计算出盾构机前端面顶部E点的高度坐标Z_E，计算公式为：