海瑞克盾构机导向系统简介（PPT版）

海瑞克克盾构构机导导向系系统简简介2010年08月10日一、盾盾构隧隧道测测量的的内容容1、地面面平面面及高高程控控制测测量2、井下下联系系测量量3、洞内内平面面及高高程控控制测测量4、导向向系统统5、盾构构姿态态测量量6、管环环检测测二、导导向系系统1、VMT导向系系统概概述：：在隧道道掘进进的过过程中中,为了避避免盾盾构机机(TBM)发生意意外的的运动动及方方向的的突然然改变变,必须对对TBM的位置置和DTA(隧道设设计轴轴线)的相对对位置置关系系进行行持续续地监监控测测量，，使TBM能够按按照设设计路路线精精确地地掘进进。这这就是是TBM采用““导向向系统统”（（SLS）的原原因，，德国国VMT公司的的SLS-T系统就就是为为此而而开发发，该该系统统能为为TBM沿设计计轴线线（理理论轴轴线））掘进进提供供所需需的重重要数数据信信息，，且SLS-T系统功功能完完美，，操作作简单单。三、导导向系系统的的组成成与功功能1、导向向系统统是由由激光光全站站仪（（TCA）、中中央控控制箱箱、ESL靶、黄黄盒子子和计计算机机及掘掘进软软件组组成。。1.1全站仪仪(TCA)带有马马达驱驱动，，可以以自动动照准准和搜搜索目目标，，并可可发射射激光光束，，主要要用于于后视视定向向，测测量距距离、、水平平角和和竖直直角，，并将将测量量结果果传输输到计计算机机。1.2ELS靶也也称称光靶靶板，，是一一台智智能性性型的的传感感器。。ELS接收全全站仪仪发射射的激激光束束，测测定水水平和和垂直直方向向的入入射点点。偏偏角由由ELS上激光光的入入射角角确认认，坡坡度由由该系系统内内的倾倾斜仪仪测量量。ELS在盾构构机体体上的的位置置是确确定的的，即即对TBM坐标系系的位位置是是确定定的。。1.3中央控控制箱箱主要的的接口口箱，，它为为黄盒盒子（（继而而为激激光全全站仪仪）及及ELS靶提供供电源源。1.4黄盒子子它主要要为全全站仪仪供电电，保保证全全站仪仪工作作和与与计算算机之之间的的通信信和数数据传传输。。1.5计算机机掘进进软件件SLS-T软件是自自动导向向系统数数据处理理和自动动控制的的核心，，通过计计算机分分别与全全站仪和和ELS通信接收收数据，，盾构机机在线路路平、剖剖面上的的位置计计算出来来后，以以数字和和图形在在计算机机上显示示出来。。四、导向向基本原原理洞内控制制导线是是支持盾盾构机掘掘进导向向定位的的基础。。激光全全站仪安安装在位位于盾构构机右上上侧管片片拖架上上，后视视基准点点（后视视靶棱镜镜）定位位后，全全站仪自自动掉过过方向来来，搜寻寻ELS靶，ELS接收入射射的激光光定向光光束，即即可获取取激光站站至ELS靶间的方方位角、、竖直角角，通过过ELS棱镜和激激光全站站仪就可可以测量量出激光光站至ELS靶间的距距离。TBM的仰俯角角和滚动动角通过过ELS靶内的倾倾斜计来来测定。。ELS靶将各项项测量数数据传向向主控计计算机，，计算机机将所有有测量数数据汇总总，就可可以确定定TBM在坐标系系统中的的精确位位置。将将前后两两个参考考点的三三维坐标标与事先先输入计计算机的的DTA（隧道设设计轴线线）比较较，就可可以显示示盾构机机的姿态态了。五、导向向系统应应用1、始发托托架和反反力架定定位盾构机初初始状态态主要决决定于始始发托架架和反力力架的安安装，因因此始发发托架的的定位在在整个盾盾构施工工测量过过程中显显得格外外重要。。盾构机机在曲线线段始发发方式通通常有两两种：切切线始发发和割线线始发。。始发托架架的高程程要比设设计提高高约1~5㎝，以消除除盾构机机入洞后后“栽头头”的影影响。反反力架的的安装位位置由始始发托架架来决定定，反力力架的支支撑面要要与隧道道的中心心轴线的的法线平平行，其其倾角要要与线路路坡度保保持一致致。2、TBM重新始发发前SLS-t程序设置置在掘进一一条新的的隧道前前,为了对SLS-t导向系统统进行设设置,须事先对对软件的的部分文文件进行行更新。。这是因因为一条条新的隧隧道有新新的DTA的缘故，，另外还还需要把把掘进号号码归零零。下面面是掘进进一条新新隧道前前对导向向系统重重新设置置的程序序。1）DTA—需要重新新导入并并创建DTA。在新隧隧道始发发前，须须通过DTA编辑器把把DTA文件载入入（LoadDTA）导向系系统中，，并创建建DTA（CreateDTA）。2）数据库—在一条隧隧道结束束以后，，在VMT导向系统统的数据据库中存存储了每每一环掘掘进的数数据信息息记录。。在掘进进一新隧隧道之前前，一般般需要载载入空的的数据库库文件，，使在掘掘进新的的隧道前前，掘进进号码归归零。第一步：：从TBM计算机的的slst文件夹中中将以前前slst.db备份第二步：：从VMT空的数据据库中拷拷备以下下三个文文件：slst.dbslsrb.dbslstcopy.db接着将以以上三个个文件拷拷入TBM计算机的的slst的文件夹夹中，将将电脑中中同名的的文件重重写。这这可以使使掘进号号码归零零，并将将TBM电脑中的的历史数数据删除除。3）日志文件件—此类文件件记录了了在隧道道施工的的过程中中出现的的问题，，以便于于追踪溯溯源。因因此对于于新的隧隧道没有有必要继继续保留留这些文文件。在在一个隧隧道结束束以后，，这些文文件会变变的比较较大，占占用比较较大的磁磁盘空间间，以至至于磁盘盘上没有有足够的的空间来来存放新新的文件件。一般般来说，，所有需需要的历历史数据据都能在在数据库库中找到到。因此此建议删删除所有有的slst路径中的的日志文文件。如如果有某某一方要要求此类类文件，，则可对对这些文文件进行行备份。。4）编辑器—重新始发发时，除除了激光光站和后后视点的的位置坐坐标需要要更新以以外，其其它的数数据保持持不变。。一旦激激光站及及后视点点的坐标标确定以以后，将将其输入入导向系系统，此此时导向向系统便便做好了了导向定定位的准准备。5）ELS—在结束一一个隧道道以后，，ELS如果在TBM拆卸的过过程中ELS被取下，，则对于于新的隧隧道，要要对ELS重新安装装，因此此有必要要对TBM重新进行行测量以以便确定定ELS参数的偏偏移量。。这可通通过测量量焊接在在TBM上的几个个点来实实现，将将测量的的结果发发给VMT公司，VMT将对测量量的结果果进行计计算以决决定偏移移的量。。3、移站3.1激光站人人工移站站盾盾构机机掘进时时的姿态态控制是是通过全全站仪实实时测设设ELS的坐标，，反算出出盾构机机盾首、、盾尾的的实际三三维坐标标，通过过比较实实测三维维坐标与与DTA三维坐标标，从而而得出盾盾构姿态态参数。。随着盾盾构机的的往前推推进，每每隔规定定的距离离就必须须进行激激光站的的移站。。一般在后后视靶托托架即将将脱出盾盾构机最最后一节节台车后后进行，，这样就就可以直直接站在在盾构机机上移站站，不需需要搭楼楼梯，既既安全又又方便。。把前视视棱镜安安装在后后视托架架后，测测量出棱棱镜中心心到托架架底板的的高程，，然后直直接从下下面的测测站采用用极坐标标测量方方式测出出托架的的三维坐坐标。然后在后后视靶托托架上设设站，前前视直接接采用极极坐标测测量方式式测出激激光站托托架的三三维坐标标。然后后把后视视棱镜安安装在后后视靶托托架上，，把激光光全站仪仪安装在在激光站站托架上上整平，，把黄盒盒子固定定好，给给全站仪仪接上电电源，手手动把全全站仪瞄瞄准后视视棱镜，，瞄准的的精度在在±10㎝㎝左右，然然后把全全站仪电电源关闭闭。接着着在主空空室里，，启动SLS-T，按“编编辑器—F2””进入编辑辑器窗口口，进入入激光站站编辑窗窗口，输输入激光光全站仪仪中心和和后视靶靶棱镜中中心的三三维坐标标。按““保存””键保存存，然后后关闭编编辑器窗窗口。再再按“定定位—F5””键，给激激光全站站仪定位位。定位位完成后后，再按按“方位位检查—F5””键，检查查激光站站和后视视棱镜的的坐标有有没有错错误。如如果超限限，将会会显示差差值，如如果不超超限，那那么将不不显示。。最后再再按“推推进—F4””就完成了了激光站站的人工工移站的的全过程程。3.2激光站自自动移站站VMT导向软件件SLS——T有激光站站自动移移站功能能，移站站的过程程除了托托架和全全站仪及及后视棱棱镜的安安装，其其它测量量工作都都可以通通过此功功能完成成。程序的启启动及后后续测量量工作在在主控室室进行。。此时SLS-T软件处于于“管片片拼装””状态，，按功能能键F3，关闭测测量后，，通过功功能键““激光站站移站—F6””来启动程程序。在在初始窗窗口中，，按下按按钮“测测量开始始—F2””，启动方方位检测测程序。。方位检检测被成成功的执执行后，，显示检检测结果果，在得得到理想想的结果果后，按按下F2确认后方方位检测测的结果果。在测定新新激光站站点坐标标前，事事先在信信息输入入窗口中中输入如如下信息息：水平平与垂直直方向上上偏移的的近似值值及新激激光站点点的大致致里程；；当前棱棱镜的高高度及仪仪器的高高度；新新站点的的点位编编码。在在信息输输入窗口口下，按按下F2键启动程程序。全全站仪自自动搜索索到前视视棱镜（（即新激激光站点点）后，，自动瞄瞄准棱镜镜进行测测量。屏屏幕显示示计算出出来的新新激光站站点坐标标。在测测定新激激光站坐坐标时，，为避免免获得错错误的数数据，须须遮盖住住其他的的反射棱棱镜。新新激光站站点的坐坐标测定定后，将将全站仪仪和后视视棱镜转转移到新新的位置置。全站站仪和后后视棱镜镜转移到到新的位位置后，，主控室室按功能能键F2进行确认认，新的的信息窗窗口会显显示新激激光站点点三维坐坐标，然然后将新新激光站站点上的的全站仪仪手动转转向新的的后视点点即原先先的激光光站，按按下F2，重新调调整定位位全站仪仪上的刻刻度。成成功执行行上述的的步骤后后，出现现一新的的信息窗窗口。通通过按下下F2功能键完完成激光光站移站站程序。。3.3激光站的的人工检检查在推进的的过程中中，可能能会由于于安装托托架的管管片出现现沉降、、位移或或托架被被碰动，，使激光光站点或或后视靶靶的位置置发生变变化，从从而全站站仪测得得错误的的盾构机机姿态信信息。为为了保证证激光全全站仪的的准确定定位，在在SLS-T软件的状状态为““推进””时，通通过功能能键F5对全站仪仪的定位位进行检检查，如如果测得得的后视视靶的值值超过了了在编辑辑器中设设定的限限值时，，需要对对激光站站进行人人工检查查。检查查方法是是利用洞洞内精密密导线点点对激光光站点及及后视靶靶点位置置进行测测量，重重新确定定两点的的三维坐坐标。五、盾构构姿态人人工复测测1、盾构姿姿态人工工检测概概述在在盾构构施工的的过程中中，为了了保证导导向系统统的正确确性和可可靠性，，在盾构构机掘进进一定的的长度或或时间之之后，应应通过洞洞内的独独立导线线独立的的检测盾盾构机的的姿态，，即进行行盾构姿姿态的人人工检测测。2、盾构机机参考点点的测量量在在进行盾盾构机组组装时，，VMT公司的测测量工程程师就已已经在盾盾体上布布置了盾盾构姿态态测量的的参考点点(共21个)，如图。。并精确确测定了了各参考考点在TBM坐标系中中的三维维坐标。。我们在在进行盾盾构姿态态的人工工检测时时，可以以直接利利用VMT公司提供供的相关关数据来来进行计计算。其其中盾体体前参考考点及后后参考点点是虚拟拟的，实实际是不不存在的的。盾构机参参考点的的布置盾构姿态态人工检检测的测测站位置置选在盾盾构机第第一节台台车的连连接桥上上,此处通视视条件非非常理想想,而且很好好架设全全站仪。。只要在在连接桥桥上的中中部焊上上一个全全站仪的的连接螺螺栓就可可以了。。测量时时，应根根据现场场条件尽尽量使所所选参考考点之间间连线距距离大一一些，以以保证计计算时的的精度，，最好保保证左、、中、右右各测量量一两个个点，这这样就可可以提高高测量计计算的精精度。例例如在S285选择盾构构机的参参考点时时，即是是选择的的8、12、21三点作为为盾构姿姿态人工工检测的的参考点点。3、盾构姿姿态的计计算首先把VMT公司测量量工程师师已测参参考点的的相对坐坐标（至至少3个点）输输入至CAD文件中；；然后把把我们每每次所测测相同编编号参考考点的三三维绝对对坐标输输入到同同一CAD文