盾构姿态测量方法对比分析文献综述

 2021-09-28 19:57:08

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(一)国内外的研究现状:

盾构机姿态的实时正确测定是隧道顺利推进和确保工程质量的前提为了能够在隧道施工过程中及时纠偏国内外均有精密自动导向系统用于隧道工程中,国内隧道施工中测量盾构机姿态所采用的自动监测系统有:德国VMT公司的SLS-T方向引导系统;英国的ZED系统;日本TOKIMEC的TMG-32B陀螺仪方向检测装置等等,所采用的设备都是由国外进口来的【1】。据了解目前有些地铁工程施工中(如广州;南京)都使用SLS-T系统,但总的来看,工程中使用自动系统的较少,究其原因:一是设备费或租赁费较昂贵;二是对使用者要求高普通技术人员不易掌握;三是有些系统的操作和维护较人工方法复杂在精度可靠性上要辅助其他方法来保证【2】。

国外现有系统依据的测量原理,是把盾构机各个姿态量(包括:坐标量-X.Y.Z方位偏角;坡度差;轴向转角。)分别进行测定准确性和时效性受系统构架原理和测量方法限制其系统或很复杂而降低了系统的运行稳定性,加大了投入的成本,或精度偏低;或功能不足;需配合其他手段才能完成【3】。

(二)课题研究的意义:

盾构法由于具有其施工速度快、安全、质量好、对周围环境影响小等优点,已越来越多地在城市地铁隧道施工中得到应用。盾构隧道测量技术已由原来人工为主测量技术发展到现在的全自动激光经纬仪、GPS等高科技测量方法【4】。盾构姿态的测量方法可分为人工测量和自动测量两类。人工测量法人力投入大、测量频率高、测量工作量大、对隧道掘进干扰大、数据处理慢,无法实时获知盾构机的姿态和偏差。施工控制较困难,但设备投入少、成本较低,目前国内盾构隧道施工仍较多采用人工测量。自动导向仪器有激光全站仪导向和陀螺仪导向两种。自动导向测量技术可全天候对盾构机姿态进行测量、控制、实时计算并显示盾构机姿态,具有人力投入小、测量频率高、对隧道掘进干扰小、测量速度高和数据处理快、数据和图象模拟能实时显示等优点,已成为盾构隧道测量技术的发展方向【5】。

在盾构施工过程中需经常监测的有关盾构机位置和姿态的参数包括:盾构机刀盘中心三维坐标以及俯仰角、横摆角、扭转角等。

俯仰角:指盾构机轴线与水平面之间的夹角,它表征盾构机在铅直面上所处的坡度,主要影响隧道的掘进坡度。

横摆角:指盾构机轴线与线路方向在水平面内的夹角,它表征盾构机在水平方向的方位,主要影响隧道在水平方向的转变方向。

扭转角:指盾构机绕自轴线旋转的角度。扭转角主要是由于刀盘长时间朝同一方向旋转所致,推进千斤顶的不平衡推力也会导致盾构机绕自身轴线旋转【6】。

 测量原理及方法:在盾构机中体的固定位置上选择不在同一直线上的若干个(不少于3个)测量控制点(各控制点也可不在同一平面内),在各个测量控制点上贴上测量反射片。为了便于测量,这些点应尽可能与盾尾保持通视,并保证在整个施工过程反射片不脱落或移位。为了确定盾构机中体上测量控制点与盾构机刀盘中心以及盾构机初始姿态的相对关系,在盾构机安装就位后还必须在盾构机刀盘中心O点(前基准点)、位于盾构机轴线上的C点(后基准点)以及位于刀盘正上方的A点上各布置一个临时测量点。在盾构机就位后,始发前必须对所有的测量控制点和临时测量点的坐标初始值进行测量【7】。

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