海瑞克盾构机导向系统简介T版

海瑞克盾构机导向系统简介2010年08月10日一、盾构隧道测量的内容1、地面平面及高程控制测量2、井下联系测量3、洞内平面及高程控制测量4、导向系统5、盾构姿态测量6、管环检测二、导向系统1、VMT导向系统概述：

在隧道掘进的过程中,为了避免盾构机(TBM)发生意外的运动及方向的突然改变,必须对TBM的位置和DTA(隧道设计轴线)的相对位置关系进行持续地监控测量，使TBM能够按照设计路线精确地掘进。这就是TBM采用“导向系统”（SLS）的原因，德国VMT公司的SLS-T系统就是为此而开发，该系统能为TBM沿设计轴线（理论轴线）掘进提供所需的重要数据信息，且SLS-T系统功能完美，操作简单。三、导向系统的组成与功能1、导向系统是由激光全站仪（TCA）、中央控制箱、ESL靶、黄盒子和计算机及掘进软件组成。1.1全站仪(TCA)带有马达驱动，可以自动照准和搜索目标，并可发射激光束，主要用于后视定向，测量距离、水平角和竖直角，并将测量结果传输到计算机。

1.2ELS靶

也称光靶板，是一台智能性型的传感器。ELS接收全站仪发射的激光束，测定水平和垂直方向的入射点。偏角由ELS上激光的入射角确认，坡度由该系统内的倾斜仪测量。ELS在盾构机体上的位置是确定的，即对TBM坐标系的位置是确定的。1.3中央控制箱主要的接口箱，它为黄盒子（继而为激光全站仪）及ELS靶提供电源。

1.4黄盒子它主要为全站仪供电，保证全站仪工作和与计算机之间的通信和数据传输。

1.5计算机掘进软件SLS-T软件是自动导向系统数据处理和自动控制的核心，通过计算机分别与全站仪和ELS通信接收数据，盾构机在线路平、剖面上的位置计算出来后，以数字和图形在计算机上显示出来。四、导向基本原理洞内控制导线是支持盾构机掘进导向定位的基础。激光全站仪安装在位于盾构机右上侧管片拖架上，后视基准点（后视靶棱镜）定位后，全站仪自动掉过方向来，搜寻ELS靶，ELS接收入射的激光定向光束，即可获取激光站至ELS靶间的方位角、竖直角，通过ELS棱镜和激光全站仪就可以测量出激光站至ELS靶间的距离。TBM的仰俯角和滚动角通过ELS靶内的倾斜计来测定。ELS靶将各项测量数据传向主控计算机，计算机将所有测量数据汇总，就可以确定TBM在坐标系统中的精确位置。将前后两个参考点的三维坐标与事先输入计算机的DTA（隧道设计轴线）比较，就可以显示盾构机的姿态了。

五、导向系统应用1、始发托架和反力架定位盾构机初始状态主要决定于始发托架和反力架的安装，因此始发托架的定位在整个盾构施工测量过程中显得格外重要。盾构机在曲线段始发方式通常有两种：切线始发和割线始发。始发托架的高程要比设计提高约1~5㎝，以消除盾构机入洞后“栽头”的影响。反力架的安装位置由始发托架来决定，反力架的支撑面要与隧道的中心轴线的法线平行，其倾角要与线路坡度保持一致。2、TBM重新始发前SLS-t程序设置在掘进一条新的隧道前,为了对SLS-t导向系统进行设置,须事先对软件的部分文件进行更新。这是因为一条新的隧道有新的DTA的缘故，另外还需要把掘进号码归零。下面是掘进一条新隧道前对导向系统重新设置的程序。

1）DTA—需要重新导入并创建DTA。在新隧道始发前，须通过DTA编辑器把DTA文件载入（LoadDTA）导向系统中，并创建DTA（CreateDTA）。2）数据据库库—在一一条条隧隧道道结结束束以以后后，，在在VMT导向向系系统统的的数数据据库库中中存存储储了了每每一一环环掘掘进进的的数数据据信信息息记记录录。。在在掘掘进进一一新新隧隧道道之之前前，，一一般般需需要要载载入入空空的的数数据据库库文文件件，，使使在在掘掘进进新新的的隧隧道道前前，，掘掘进进号号码码归归零零。。第一一步步：：从从TBM计算算机机的的slst文件件夹夹中中将将以以前前slst.db备份份第二二步步：：从从VMT空的的数数据据库库中中拷拷备备以以下下三三个个文文件件：：slst.dbslsrb.dbslstcopy.db接着着将将以以上上三三个个文文件件拷拷入入TBM计算算机机的的slst的文文件件夹夹中中，，将将电电脑脑中中同同名名的的文文件件重重写写。。这这可可以以使使掘掘进进号号码码归归零零，，并并将将TBM电脑脑中中的的历历史史数数据据删删除除。。3）日志志文文件件—此类类文文件件记记录录了了在在隧隧道道施施工工的的过过程程中中出出现现的的问问题题，，以以便便于于追追踪踪溯溯源源。。因因此此对对于于新新的的隧隧道道没没有有必必要要继继续续保保留留这这些些文文件件。。在在一一个个隧隧道道结结束束以以后后，，这这些些文文件件会会变变的的比比较较大大，，占占用用比比较较大大的的磁磁盘盘空空间间，，以以至至于于磁磁盘盘上上没没有有足足够够的的空空间间来来存存放放新新的的文文件件。。一一般般来来说说，，所所有有需需要要的的历历史史数数据据都都能能在在数数据据库库中中找找到到。。因因此此建建议议删删除除所所有有的的slst路径径中中的的日日志志文文件件。。如如果果有有某某一一方方要要求求此此类类文文件件，，则则可可对对这这些些文文件件进进行行备备份份。。4）编辑辑器器—重新新始始发发时时，，除除了了激激光光站站和和后后视视点点的的位位置置坐坐标标需需要要更更新新以以外外，，其其它它的的数数据据保保持持不不变变。。一一旦旦激激光光站站及及后后视视点点的的坐坐标标确确定定以以后后，，将将其其输输入入导导向向系系统统，，此此时时导导向向系系统统便便做做好好了了导导向向定定位位的的准准备备。。5）ELS—在结结束束一一个个隧隧道道以以后后，，ELS如果果在在TBM拆卸卸的的过过程程中中ELS被取取下下，，则则对对于于新新的的隧隧道道，，要要对对ELS重新新安安装装，，因因此此有有必必要要对对TBM重新新进进行行测测量量以以便便确确定定ELS参数数的的偏偏移移量量。。这这可可通通过过测测量量焊焊接接在在TBM上的的几几个个点点来来实实现现，，将将测测量量的的结结果果发发给给VMT公司司，，VMT将对对测测量量的的结结果果进进行行计计算算以以决决定定偏偏移移的的量量。。3、移移站站3.1激光光站站人人工工移移站站盾盾构构机机掘掘进进时时的的姿姿态态控控制制是是通通过过全全站站仪仪实实时时测测设设ELS的坐坐标标，，反反算算出出盾盾构构机机盾盾首首、、盾盾尾尾的的实实际际三三维维坐坐标标，，通通过过比比较较实实测测三三维维坐坐标标与与DTA三维维坐坐标标，，从从而而得得出出盾盾构构姿姿态态参参数数。。随随着着盾盾构构机机的的往往前前推推进进，，每每隔隔规规定定的的距距离离就就必必须须进进行行激激光光站站的的移移站站。。一般般在在后后视视靶靶托托架架即即将将脱脱出出盾盾构构机机最最后后一一节节台台车车后后进进行行，，这这样样就就可可以以直直接接站站在在盾盾构构机机上上移移站站，，不不需需要要搭搭楼楼梯梯，，既既安安全全又又方方便便。。把把前前视视棱棱镜镜安安装装在在后后视视托托架架后后，，测测量量出出棱棱镜镜中中心心到到托托架架底底板板的的高高程程，，然然后后直直接接从从下下面面的的测测站站采采用用极极坐坐标标测测量量方方式式测测出出托托架架的的三三维维坐坐标标。。然后后在在后后视视靶靶托托架架上上设设站站，，前前视视直直接接采采用用极极坐坐标标测测量量方方式式测测出出激激光光站站托托架架的的三三维维坐坐标标。。然然后后把把后后视视棱棱镜镜安安装装在在后后视视靶靶托托架架上上，，把把激激光光全全站站仪仪安安装装在在激激光光站站托托架架上上整整平平，，把把黄黄盒盒子子固固定定好好，，给给全全站站仪仪接接上上电电源源，，手手动动把把全全站站仪仪瞄瞄准准后后视视棱棱镜镜，，瞄瞄准准的的精精度度在在±10㎝㎝左右右，，然然后后把把全全站站仪仪电电源源关关闭闭。。接接着着在在主主空空室室里里，，启启动动SLS-T，按按““编编辑辑器器—F2””进入入编编辑辑器器窗窗口口，，进进入入激激光光站站编编辑辑窗窗口口，，输输入入激激光光全全站站仪仪中中心心和和后后视视靶靶棱棱镜镜中中心心的的三三维维坐坐标标。。按按““保保存存””键键保保存存，，然然后后关关闭闭编编辑辑器器窗窗口口。。再再按按““定定位位—F5””键，，给给激激光光全全站站仪仪定定位位。。定定位位完完成成后后，，再再按按““方方位位检检查查—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”就完成了激激光站的人人工移站的的全过程。。3.2激光站自动动移站VMT导向软件SLS—T有激光站自自动移站功功能，移站站的过程除除了托架和和全站仪及及后视棱镜镜的安装，，其它测量量工作都可可以通过此此功能完成成。程序的启动动及后续测测量工作在在主控室进进行。此时时SLS-T软件处于““管片拼装装”状态，，按功能键键F3，关闭测量量后，通过过功能键““激光站移移站—F6”来启动程序序。在初始始窗口中，，按下按钮钮“测量开开始—F2”，启动方位位检测程序序。方位检检测被成功功的执行后后，显示检检测结果，，在得到理理想的结果果后，按下下F2确认后方位位检测的结结果。在测定新激激光站点坐坐标前，事事先在信息息输入窗口口中输入如如下信息：：水平与垂垂直方向上上偏移的近近似值及新新激光站点点的大致里里程；当前前棱镜的高高度及仪器器的高度；；新站点的的点位编码码。在信息息输入窗口口下，按下下F2键启动程序序。全站仪仪自动搜索索到前视棱棱镜（即新新激光站点点）后，自自动瞄准棱棱镜进行测测量。屏幕幕显示计算算出来的新新激光站点点坐标。在在测定新激激光站坐标标时，为避避免获得错错误的数据据，须遮盖盖住其他的的反射棱镜镜。新激光光站点的坐坐标测定后后，将全站站仪和后视视棱镜转移移到新的位位置。全站站仪和后视视棱镜转移移到新的位位置后，主主控室按功功能键F2进行确认，，新的信息息窗口会显显示新激光光站点三维维坐标，然然后将新激激光站点上上的全站仪仪手动转向向新的后视视点即原先先的激光站站，按下F2，重新调整整定位全站站仪上的刻刻度。成功功执行上述述的步骤后后，出现一一新的信息息窗口。通通过按下F2功能键完成成激光站移移站程序。。3.3激光站的人人工检查在推进的过过程中，可可能会由于于安装托架架的管片出出现沉降、、位移或托托架被碰动动，使激光光站点或后后视靶的位位置发生变变化，从而而全站仪测测得错误的的盾构机姿姿态信息。。为了保证证激光全站站仪的准确确定位，在在SLS-T软件的状态态为“推进进”时，通通过功能键键F5对全站仪的的定位进行行检查，如如果测得的的后视靶的的值超过了了在编辑器器中设定的的限值时，，需要对激激光站进行行人工检查查。检查方方法是利用用洞内精密密导线点对对激光站点点及后视靶靶点位置进进行测量，，重新确定定两点的三三维坐标。。五、盾构姿姿态人工复复测1、盾构姿态态人工检测测概述在在盾构施工工的过程中中，为了保保证导向系系统的正确确性和可靠靠性，在盾盾构机掘进进一定的长长度或时间间之后，应应通过洞内内的独立导导线独立的的检测盾构构机的姿态态，即进行行盾构姿态态的人工检检测。2、盾构机参参考点的测测量在在进进行盾构机机组装时，，VMT公司的测量量工程师就就已经在盾盾体上布置置了盾构姿姿态测量的的参考点(共21个)，如图。并并精确测定定了各参考考点在TBM坐标系中的的三维坐标标。我们在在进行盾构构姿态的人人工检测时时，可以直直接利用VMT公司提供的的相关数据据来进行计计算。其中中盾体前参参考点及后后参考点是是虚拟的，，实际是不不存在的。。盾构机参考考点的布置置盾构姿态人人工检测的的测站位置置选在盾构构机第一节节台车的连连接桥上,此处通视条条件非常理理想,而且很好架架设全站仪仪。只要在在连接桥上上的中部焊焊上一个全全站仪的连连接螺栓就就可以了。。测量时，，应根据现现场条件尽尽量使所选选参考点之之间连线距距离大一些些，以保证证计算时的的精度，最最好保证左左、中、右右各测量一一两个点，，这样就可可以提高测测量计算的的精度。例例如在S285选择盾构机机的参考点点时，即是是选择的8、12、21三点作为盾盾构姿态人