长距离和曲线顶管的导向

长距离和曲线顶管的导向在隧道掘进机的的精确导向问问题上有几个个因素是类似似工程所共有有的。这些因因素包括：客客户要求的校校准精度;开工前决定定挖掘工作面面的测量精度度;工程开始、建建设中、完工工以及蠕动测测量;设备操作员员所使用的临临时参照系统统；用以设备备操作员能够够精确定位的的参数表示等等。

虽然任何的的隧道都不可可能与设计隧隧道轴线(DTA)完全一致，我我们的目标是是尽可能地位位偏移量控制制在绝对的最最小偏移量之之内。

尽管在建设设中这些因素素都是导向系系统之外的事事，隧道掘进进机的蠕动测测量还是由许许多因素，包包括：进行必必要的测量所所需要的空间间；成功完成成测量所需要要的时间；所所需有资格测测量人员的来来源和经费；；掘进机的掘掘进进度。

过去，临时时工作参照系系的测量有简简单的方法(如用三根线线代表直线的的方法)和复杂的方方法(如用陀螺和和惯性系统的的方法)。可是，在在过去30年里激光一一直是最普通通最可靠的方方法，而且在在全球广泛使使用。

激光基基准点最初是是安装在起始始工作坑，后后来移到隧道道上相对稳定定的壁或衬板板上。它的位位置由测量人人员决定。激激光器发出的的可见光束提提供主要的参参考。光束典典型的发射距距离是100-2200m，由激光器器的功率、隧隧道条件以及及光束所经受受的折射量决决定。

激光束的投投射通过机器器中开口(激光窗)以及其他辅辅助设备到装装在掘进机前前部的目标靶靶上。

从激光器到到目标靶的有有效距离取决决于激光窗的的大小和隧道道的弯曲率。在在长距离顶进进的条件下，相相应的位置已已经确定，可可是激光并不不能到达目标标靶上。这时时应该把激光光前移到一个个新位置上。1VMT

在所有有VMT导向系统里里，激光是从从一个由Leica公司制造的VMT激光经纬仪仪上发射出来来的，经纬仪仪负责测定光光束的方位角角和标高。当当激光打中ELS目标靶时，精精确的光束的的中心相对目目标靶中心就就决定了。同同样激光打中中ESL靶的水平角角也就决定了了。安装在ELS靶上是一个个双轴倾斜传传感器，负责责监视ELS靶的倾斜和和起伏状况。ELS的前端是一一个后向反射射的棱镜。从从激光参考点点位置到ELS靶的距离由由倾斜仪中的的DEM测量。

利用这些信信息就可以测测出ELS相对于激光光参考点及其其重心的相对对位置和方位位。(在开机前机机器上的ELS目标靶的位位置已经测量量过。因此，挖挖掘设备相对对于激光参考考点的位置和和方位也就知知道了。这些些信息与驱动动部分的校淮淮精度一起就就能简单地告告诉设备操作作员设备现有有的位置和设设备应该所处处的位置。之之后，这些信信息将用来操操纵设备使之之准确地实现现相应的校准准水平。

顶管时，为为设备操作员员所提供的导导向信息有着着本质的不同同。因为设备备已经行进到到某个位置时时，激光束无无法从起始工工作坑激活ELS目标靶。

这时，激光光参照点必须须固定在移动动管内。一旦旦激光参考点点不再一个固固定的位置上上，这个因素素还必须考虑虑在内。

应该做下列列假设和记录录附加的信息息。对顶管基基本假设是"管子将紧跟跟着设备掘进进所形成的孔孔"。这种假设设不一定总是是有效，有时时还必须作相相应的计算和和调整。

设备的位置置将通过驱动动部分在一定定的时间间隔隔上作了纪录录。当要在某某一根移动管管子上安装激激光参考点时时，从记录上上我们就可以以知道管子的的中心位置，即即掘进机的位位置具有相同同的链距或驱驱动距离。然然而，管子的的方位将可以以肯定完全不不同于掘进机机的方位。

如果激光参参考点的位置置不是在管子子的正中管子子一回转将导导致激光参考考点的位置变变化。管子的的转动将由倾倾斜计测量，由由此便可以计计算出激光参参考点的更正正值。

为了保证激激光的方位在在一个恒定的的标高，因此此，排除管子子偏离计算值值所造成的影影响，特激光光经纬仪安装装在一个自矫矫正的平台上上，这将克服服管子回转和和倾斜导致的的任何运动，保保证经纬仪维维持在补偿器器设定的范围围。

激光参考点点的方位角将将根据后视目目标靶来决定定。当后视目目标靶安装在在一个固定位位置上时，计计算方位角就就是一目了然然的事了。然然而，一旦需需要在移动的的管子上安装装后视目标靶靶时，就必须须依靠在给定定链测距离内内掘进机位置置的记录值来来确定安装后后视目标靶的的管子在给定定链值上的位位置。同样也也必须通过倾倾斜仪来监视视管子的旋转转以便计算出出后视目标靶靶的旋转矫正正值。

利用这些值值来精确确定定激光参考系系的位置和方方位，同样就就可以给操作作员指出掘进进机在给定的的校准精度下下的相对位置置。

实际上，精精度的实现取取决与下列假假设和外界因因素，如管子子加工的不规规则性，挖掘掘过度或曲率率半径过小的的弯曲矫正并并不能足以达达到驱动器所所容许的公差差。因此，有有必要定时地地控制测量，用用测量值代替替设备的纪录录值。这类控控制测量的间间隙应该不大大于每一百米米一次。

同样也曾经经发现管子的的动态行为大大不一样，如如因为地层条条件的变化或或掘进机工作作时液压系统统压力的变化化，它的值与与静态控制测测量时的值由由相当大的区区别。因此，有有必要更新控控制测量之间间管子行程的的纪录值。

可移动式激激光经纬仪的的出现使得在在控制测量的的间隙内进行行更经常的自自动测量循环环。这种测量量循环不仅能能给出激光的的更新位置和和方位，而且且还能给出管管子超前于激激光一段距离离的位置和方方位。将这段段作为参考管管子的位置纪纪录并储存起起来作为参考考线的一部分分，系统将把把它当作管线线位置的工作作纪录。

使用者还可可以对这段参参考线进行修修正(使之平滑)，即把精确确测量时产生生的非正常因因素考虑进去去，使之成为为驱动导向的的实际参考线线。

VVMTSLLS-RV系统不仅能能提供一种在在某个时间里里测定全断面面隧道掘进机机(TBM)准确位置的的方法，特别别别是在行进进过程中；而而且它还能给给操作人员提提供一个清晰晰、准确，便便于对这些结结果进行必要要更正的方法法。整个系统统安装在隧道道的前部，在在那里折射往往往不会导致致太大的问题题。这样除了了节省大量的的时间之外，使使用DTA还能隧道掘掘进平滑一致致地进行。

与其它复杂杂的系统一样样，只要维护护得好它就能能很好地运行行下去。因此此，用户有责责任是系统的的各个部件处处于良好的工工作状态。这这包括但不只只限于下列因因素，例如给给系统提供一一个好的动力力系统，保持持目标靶屏、棱棱镜和经纬仪仪的清洁，防防止电缆损坏坏等。HYPERLINK"/new_page_52.htm""/new_page_52.htm"（跳转转至卷首）2说明

TBMM掘进隧道能能给后继的管管子一个相对对比较精确的的位置和标高高。这就意味味着在某个特特定的隧道车车站里IBM的测量位置置相对于后继继的管子并没没有多大的变变化，所有后后继管子的位位置和标高将将由TBM挖掘的隧道道决定。

SSLS-RVV系统安装在在管线的前部部，包括下列列仪器：一套套处于激活状状态的电子激激光系统(ELS)，安装在1BM上作为目标标靶；用于测测量电子波长长的棱镜，直直接安装在ELS目标靶的下下方；在ELS后方30-600m(取决于隧道道中线的曲率率)安装在支架架上的激光站站和带瞄准器器的leicccaTCAA1100司服总站。总总站还包括安安装在视线轴轴心的平行线线上的一个集集成二极管激激光系统。经经纬仪还安装装有传感器(ATR11)，使之能自自动对准棱镜镜。在激光总总站的后方大大约相等的距距离上安装有有一个棱镜作作为后视目标标靶。

两个前方棱棱镜，也称作作参考目标靶靶，安装在参参照管上约在在激光总站前前方2m。其目的是是使测量掘进进中隧道的位位置能够更直直接超前于激激光站的位置置，以便决定定在同一站点点里TBM的理论位置置与管子的实实际测量位置置的变化。

一个自动的的三角苔用来来消除激光站站的翻转。这这使得激光经经纬仪永远保保持在一个水水平位置。稍稍有一点因为为翻转引起的的径向倾斜都都会被安装在在激光站上的的倾斜计监测测到并引入计计算中。激光光束不断地击击向处于活跃跃状态的目标标靶的表面，这这可以连续监监测TBM的位置，即即使在施工过过程中。

在一个预设设的时间或距距离内，系统统将自动引导导指向后视目目标靶，然后后通过两个参参考标靶立即即决定参照管管的位置和TBM的实际位置置。通过这一一过程，管线线稍有一点平平滑将能够被被检测到并考考虑进去。

设备的位置置将用图形和和数字的方法法在驾驶员位位置上的电脑脑上显示出来来。其他附加加的数字，如如水平和垂直直趋势、链数数、管子数、操操作员的名字字以及激光经经纬仪和ELS标靶的出错错状态也会一一并显示出来来。

定期对隧道道段进行的主主要控制测量量往往可以指指出参考线相相对于系统储储存的校准线线的微小偏差差。测量值与与储存的值进进行比较。如如果偏移值相相对比较大，新新测量的值将将输入PC里作为现有有的隧道顶进进值。新轴线线将作为下一一次顶进的参参考线。在老老轴线的值被被新轴线的值值替换之前将将做一个备份份。如果有必必要，原先储储存的顶进线线还可以在以以后重新找出出。因此，隧隧道的校准可可以在任何时时候通过TBM手工控制。HYPERLINK"/new_page_52.htm""/new_page_52.htm"（跳跳转至卷首）3工作程序

在最初阶段(阶段1)，激光站安安装在起始井井上的柱子或或平台上，位位于主千斤顶顶油缸之间的的隧道轴线上上。参考方向向由前面的参参考柱标出，上上面安装有一一个棱镜。参参考点应该尽尽可能地远离离支持整个站站的平台。如如果起始井的的深度允许，参参考点应该在在井外。头一一个50-800m是由固定激激光站测量的的。因此激光光束是不断地地指向目标靶靶，在头一个个顶进过程中中紧跟着TBM。取得的位位置参数将保保存在一个文文档里。

在过渡到第第二阶段时，隧隧道上将安装装一个支架，上上面有经纬仪仪、自动三角角台和倾斜计计，使得在激激光站和ELS目标靶之间间始终有一条条可视的直线线。

在激光支架架的前方(约12m)处安装两个个前参考标靶靶。在这种情情况下，第一一阶段激光站站形成的测量量井柱将成为为后视目标靶靶。随着激光光站与管子的的前进，它的的位置将从前前面储存的参参考点位置得得出，这些点点已经由链数数进行了标示示。

激光站的信信息将由起始始井上的距离离测量系统不不断地进行更更新。当一个个测量周期被被激发后，自自动地由预设设的距离或时时间间隔激发发或通过按键键激发，激光光站接到后置置参照目标靶靶的信号。经经纬仪上的自自动定位系统统会准确地指指向棱镜，距距离便会测出出。这些信息息将传向个人人计算机。

从后视目标标靶测到的距距离将用于计计算激光站的的准确位置。这这些值在作完完激光站的翻翻转修正后将将用于从前面面储存的参考考行程中计算算出当前激光光站的位置。上上一次测量的的目标靶的参参考点的位置置在计算机里里还将继续有有效。激光经经纬仪将按先先前测出的方方位自动转向向目标靶上的的点并激活目目标靶。目前前的ELS目标靶的测测量数据将用用于计算TBM的位置并与与上述的测量量计算结果一一起储存起来来。ELS目标靶平面面上的轴线点点的三维坐标标现在将储存存起来作为TBM目前的顶进进线路。因为为有了固定的的后视目标靶靶，在第二阶阶段里可以单单独地确定顶顶进站之间激激光站的链数数，因此能根根据轴向测量量更精确地协协调各参考点点。

随着激光与与后视目标靶靶距离的增加加，最终将无无法进行任何何测量，因为为有折射的影影响、空气的的阻尼或路径径的弯曲度。发发生这种情况况时第二阶段段就已经完成成了。

要继续引导TBM现在需要进进入第三阶段段。这时后视视目标靶必须须安装在管子子的支架上，而而且尽可能地地远离激光站站，并考虑剩剩余工隧道的的校正因素。支支架上也必须须安装倾斜计计，以便计算算时考虑管的的翻转。

同前一样，总总站的链数还还是由距离测测量系统(LMS)上的脉冲来来测定。由于于后视目标靶靶是随着安装装的管线一起起前移，在每每一个测量循循环里都必须须重新确定它它的链数。这这可以从激光光站的链数减减去后视目标标靶的测量距距离得出。同同样还需通过过相应的信号号考虑顶进站站之间的伸缩缩长度。还需需进行一次主主控测量以便便确定系统三三个主要点的的地球坐标：：目标靶、激激光靶和后视视目标靶，也也需根据测得得的数据作三三维变换更新新系统点而调调整储存的参参考线。顶进进工作将继续续根据校正的的参考线进行行。

有关掘进机机的驱动部分分，至关重要要的是检查隧隧道掘进机(TBM)的位置，参参考隧道设计计轴线尽早采采取偏移校正正措施，以防防止TBM超出公差范范围。顶进时时，重要的是是避免方向的的突然变化，以以防止管子接接头上的间隙隙和保证阻力力最小。虽然然没有隧道完完全与