利用测量标志点坐标复核盾构机姿态

利用测量标记点坐标研究盾构机姿态毛俊涛黄小斌王强(浙江省大成建设集团有限公司杭州；杭州港地铁有限公司杭州)以德国VMT生产的SLS-T自动制导系统为对象，考虑了盾构施工测量的实际情况，提出了数学的矢量、法向矢量球面方程等知识点的盾构机坐标解释方法。与导向系统的分析结果相比，该分析原理的正确性和可靠性得到了肯定，可以在Excel中编辑盾构掘进坐标分析程序，将其应用于自动导向系统坐标分析研究和手动方法的盾构姿态重测。【关键词】盾构结构自动诱导系统解决原理coordinate revision of the shield machine posture using the survey symbol information茂6月陶黄小斌王进(浙江大成建设集团有限公司，20个文山路，杭州；杭州市杭州MTR)Abstract : in this paper，We put forward the principle of coordinate calculation of vmt SLS-t automatic guidance system produced by gergersweb edited the shield attitude solver in excel to calculate the real-time tunnell b Oring machine attitude，which can be applied to coordinate reeditionkey words : shield machine posture；Automatic guidance systemprinciple of coordinate calculation引言1现阶段，中国各大城市正在紧张地进行城市建设，盾牌建设成为城市地铁建设的主要手段。在盾构施工过程中，盾构掘进姿态控制成为整个施工过程中的重要组成部分，控制盾构掘进姿态质量，确保隧道顺利贯通是比什么都重要的方法。本文结合屏蔽结构的实际情况，主要介绍德国VMT公司生产的SLS-T自动制导系统的坐标解算方法。2盾构机自动导向系统简介德国VMT生产的SLS-T制导系统是herick shield machine的辅助测量系统，由具有自动瞄准目标的全站仪(激光观测台)、电子激光系统、目标(ELS)、计算机和隧道软件以及黄色框四部分组成2。盾牌末端有25个固定测量标记点，其几何坐标在工厂中设置，在使用过程中保持不变，通过测量这些标记点的三维坐标，与数学矢量、法向矢量球面方程等知识点相结合，对盾机的三维坐标进行解释，并对盾机自动导引系统的姿态进行复查。盾构机模型和测量标记点分布如图1所示。图13盾构机自动导向系统解决方法3.1盾构机自动诱导系统解决方案的核心观点在盾构施工隧道施工过程中，盾构机的测量标记点和盾头、盾尾的相对位置关系始终保持不变。空间中不共线的三点(a、b、c)可以确定具有无限多个垂直矢量的唯一平面，但是平面上的一点(o)和与该平面垂直的拓扑只有一个(将垂直设置为m)。图2以上几点可以构成在盾构机掘进过程中保持相对位置关系的空间模型(图2)。相对位置关系稳定性准确地是独立坐标系与施工坐标系转换的完美联系，是本文所述方法的核心。3.2盾构机自动导向解决方案原理分析3.2.1盾构机独立坐标系的构建VMT的独立坐标系：盾牌原点(0，0，0)，盾牌尾(-L，0，0)，盾构机的轴为x轴，盾构机的轴垂直和左侧为y轴，盾构机的轴垂直和上部为z轴(图3)。图33.1.2 M点独立坐标解决方案VMT制作的heck shield machine是目前市场上比较常见的盾牌机器，VMT的SLS-T具有25个测量标记点，其中3个点a () b()，c()参与了解释。平面法向矢量的解根据a，b，c三点的独立坐标，根据矢量的求积原理，得出平面的法向矢量。公式(1)正在样式中：求解平面方程如果平面的法线向量已知，则可以根据a、b、c的任意点，得出由a、b、c三点组成的平面的方程式。公式(2)样式：a、b、c和值相同。盾牌和平面之间的距离和解决方法求的平面方程与盾头部的独立坐标相结合，根据点到点的距离解释公式，得出盾起始到平面的距离d。公式(3)样式：a、b、c和值相同。盾牌的第一个独立坐标。法向矢量乘以系数k()，因为求的法向矢量的模块和盾的第一点到平面的距离d不同。公式(4) M点独立坐标和三点距离解决方案的一端与平面外的点(盾牌头部)重合，另一端与平面的交点为m点，从而获得m点的独立坐标。公式(5)如果m已知，则根据4点的独立坐标，可以得出从m点到a、b、c的距离。公式(6)3.1.3 M点施工坐标解决方案基于盾构机姿态重新测试的a () b () c()三点的构造坐标参与后续计算过程。构造坐标系下平面方程的法向矢量解根据上述2.1.2的、阶段法，可以在构造坐标系中求出平面的法向矢量：公式(7)正在样式中：法向矢量乘法系数K及其解法结果构造平面法向矢量的模块和盾的第一点到平面的距离d不同，因此法向矢量乘以系数K 。():公式(8) M点施工坐标解决方案根据m点到a、b、c三点的距离，可以列出三个表达式，简化后可以得到表达式(，).以下方程式可以根据法线向量和平面内任意向量的乘积，即0列示：可扩展：.样式：值与中的值相同。()m点的大地坐标；表示点之间的距离。m点的构造坐标被解释为(1)、联立方程式()；3.1.4盾构的施工坐标解决方案在m点的构造坐标已知的情况下，合并以获得盾o点的构造坐标：公式(9)盾尾施工坐标与盾头求解方法一样，可以根据相似的步骤求出盾尾的施工坐标。如果盾头、盾尾的距离总和大于盾机的长度，则盾头和盾尾都位于平面的同一侧，因此在计算盾头、盾尾的三维坐标时，需要注意的是，盾头和盾尾与平面的两侧不同。本文均提供了盾头、盾尾在平面两侧的条件下获得的数据。4项目实例南京地铁4号线一期工程惠通路站灵山站区间隧道从栖霞区仙林惠通路到江宁区长颈鹿灵山根村，线路沿惠通路、计划麒麟路东线到达灵山站；区间右侧线路设计起始和终止英里为右侧DK33 352.900-右侧DK34 239.500，长度886.6米；左侧线路设计起始和终止里程为左侧DK33 352.900-左侧DK34 239.500，长度885.444(短链1.156m)；包括)；区间隧道设计为标准缓和曲线，连接半径为1500m是。区间隧道使用单面坡度从环形通道站出来后，以2，12.3(左12.317)的坡度到达灵山站。为了验证本文所述方法的可行性，在直线、缓和曲线和圆形曲线段上分别测试数据集，然后根据本文所述方法计算出的结果与盾形机械解释结果进行了比较，如表3所示。表3中的a、b分别表示盾构机SLS-T诱导系统和文本计算结果表1棱镜标志点几何坐标VMT测量标记点相对坐标棱镜点编号标记点坐标xyz1-3.8711-1.44282.32822-3.86850.35452.67743-3.87041.68591.4460表棱镜标记点测量坐标VMT测量标记点大地坐标序号棱镜1号棱镜2号棱镜3号xyzxyzxyzI.686.25023.272.884.17023.604.568.09022.360.485.88519.312.687.80619.658.362.72618.423.084.19722.262.288.11422.607.961.02921.372表3盾牌，盾牌尾部坐标结果比较表面向VMT的系统结果比较序号盾牌第一个坐标盾尾坐标xyzxyzIa.0806.021220.886.2874.733520.935b.0812.021220.886.2880.733520.935a.8656.655516.935.0691.367616.986b.8654.655116.937.0691.367216.988a.4585.959119.878.6721.671819.936b.4561.959119.880.6708.671919.9385结束语表3中的数据比较结果表明，本结算原理在工程应用中是可行的，在后续实施过程中，可以参与对其他软件结果的匹配、审查。利用VB、Excel和其他编辑软件，可以根据该原理编辑分析程序，并在盾构掘进过程中检查盾构机的掘进姿态，以确保隧道掘进的顺利通过。对盾构施工有一定的参考意义。参考文献：1黄小斌、方杰等盾构机自动导向系统坐标解决方案及实现效果分析J。映射信息和工程，2010，(6) :32-33。2 niuxuejun。城市地铁盾构施工测量中若干问题的探讨D。武汉大学硕士学位论文，2005年。陈昌丽。城市轨道交通工程测量M。北京：中国建筑产业出版社，2008。4潘国荣，汽车建仁。城市地铁施工测量技术J。江西科学，2006，(4) :52-