关于盾构机实时姿态测量和计算方法的研究 随着社会经济的发展和城市建设的加快,城市规模不断扩大,人口不断增多,交通越来越来拥挤。一些地方的城市建设者为了治理交通拥堵,分散交通压力。不断寻求解决方式,修建地铁成为了一些城市建设者的主要的选择方式。但是在修建地铁的过程中,工程量非常大,施工难度相对较高。在地铁施工过程中,采用盾构技术,与传统的施工技术相比,有着许多优势,逐渐成为地铁修建过程中的主要施工方法。本文将主要分析盾构姿态的测量的原理和方法,探究盾构姿态的测量的精度分析。 盾构机姿态简介 盾构施工过程就像生活中的目标运动,先进行重心平移,然后在运动的过程中偏航,最后进行自身重心的滚动。因此,在盾构施工过程中,需要监测的数据是盾构机位置和姿态的参数。主要是三维坐标和滚动角、偏航角和俯仰角。 盾构机姿态的控制对整个工程施工意义重大,它决定着施工的质量和隧道推进方向的精度。一旦控制不好,容易导致隧道偏差过大和盾尾间隙过小而相碰。 盾构机液压系统 液压系统是盾构机的核心部分,盾构机的工作机构主要是由液压系统驱动完成,对盾构机系统的运行起着很大的作用。盾构机的液压系统主要包括两大系统,一是推进系统,二是主动铰接系统。 2.1.推进系统 盾构机的主要工作系统是推进系统,它主要是通过油缸作用于成型观片,以此来实现盾构前进。推进系统的动力单元是一台80L/min旋转柱塞泵,执行元件是24个油缸,调节和控制部分包括方向的控制、油缸电磁阀的选择、安全阀、节流阀等。盾构机工作时的最大工作压力是35MPa,液压泵最大推进流量是80L/min,推进油缸是240/180-1950(mm)。 2.1.1.推力计算 盾构机共有推进油缸24个,总推力是这24个油缸的推力之和,那么在液压系统的最大推力F最大-24×P×Sn中,P表示油缸的最大压强,S表示活塞面积,因此,F最大-24×35×106Pa ×3.14×0.122㎡≈37981t 2.1.2.推进速度计算 盾构机的最大推进速度就是油缸的最大伸长速度,S-1/T,T-V/S1,在这个公式中,S表示最大推进速度,T表示伸长1mm所需要的时间,V表示伸长1mm需要的油液体积,S1为推进流
长度测量的几种常见方法 在长度测量中,常遇到一些物体的长度不能直接用刻度尺测量,如球的直径、一张纸的厚度等。但是,根据具体情况采取不同的特殊方法是可以测出它们的长度的。下面是在测量中常用到的几种长度的特殊测量方法; 一、曲直法。利用其它工具把曲线变成直线,再用刻度尺测量。 例1 你能利用刻度尺测出排球的直径吗? 提示:用一条弹性很小的柔软棉线沿排球的“赤道”绕一周,然后量出棉线的长度,再应用周长公式算出排球的直径。 二、轮替尺法。对于长而弯的曲线的测量,可借助圆轮沿曲线滚动,记下轮子滚过的转数,然后测出轮的周长,再用轮的周长乘以转数就得曲线的长度。 例2 怎样用你的玩具滚轮和一把米尺近似地测出你们学校跑道的总长? 三、斜正法。利用几何知道,用三角板和直尺测量如圆锥的高、圆柱体的直径和球的直径等。 例3 用直尺和三角板,你如何测出茶杯的深度和三棱锥的高度? 四、聚积法。把完全相同的物体重叠起来,先测出它们的总长,再算出所求部分的长。 例4 你能用一支铅笔,一把刻度尺近似地测出一根粗细均匀的铜丝的直径吗?写出你的操作过程。 提示:将金属丝在铅笔杆上密绕几十圈(不要叠合),测出其总长,然后除以圈数就可得到铜丝的直径。 五、割补法。对不规则图形面积的测量,将其轮廓描在方格纸上,先数占满方格的格数,再对没有占满方格的部分,按残缺的大小相互补充填满,得到占满的格数,然后测出每格的长和宽,算出每格的面积,乘以总格数就得到图形的近似面积。 例5 怎样利用直尺和印有方格的玻璃纸测出我国任何一省的面积。 六、影长法。利用太阳光或灯光和米尺,分别测出物体影长和米尺影长,根据几何知识算出物高=1米×物体影长/米尺影长。
★测试方法 一、编写用例的方法 等价类划分、边界值、因果图、判定表、正交排列法、场景法、状态转换图法、测试大纲方法 ☆等价类划分 1.应用场合: 只要有数据输入的地方,就可以应用等价类划分。 从很多的数据中,选取具有代表性的数据进行测试,可以提高测试效率,节约测试成本。 2.核心概念: (1)有效等价类: 对程序有意义、合理的输入数据 程序接收有效等价类数据,应该正确计算、执行 (2)无效等价类: 对程序无意义、不合理的输入数据 程序接收无效等价类数据,应该给出错误提示,或者根本不让输入 3.步骤: (1)根据需求,划分等价类 (2)细化等价类 再次检查,等价类能不能细分,一般依据的不是书面上的需求,而是基于对计算机数据存储、 处理方式的深入理解。——对正数和负数一般需要单独测试 (3)建立等价类表(熟练后,直接做这一步) 个人认为这一步是多余的。 (4)编写测试用例 从每个等价类中至少选取一个数据进行测试即可 4.边界值法 说明:一般不会单独说到用边界值,等价类和边界值是小情侣,结合使用设计一套较为完善的测试用
例。 边界值选取规则:得到需求的边界值时,取大于,等于,小于三个值设计测试用例。 5.等价类法经验 1)在一条用例中,可以尽可能多的测试(覆盖)不同控件的1个有效等价类(包括有效边界值)—— 对于不同控件的有效等价类(有效边界值)可以组合着去测。 2)在一条用例中,只测试一个控件的一个无效等价类(包括无效边界值)——无效等价类先不要组 合(无效等价类先单独测试,避免屏蔽现象,最后可以考虑无效等价类的组合) ☆因果图法 1.应用场合 在一个界面中,有多个控件,要考虑控件之间的组合,不同控件的组合会产生不同的输出结果组合,为了弄清输入组合和输出组合之间的对应关系,可以使用因果图(控件之间的组合) 2.因果图的核心 (1)因——原因,输入动作 (2)果——结果,输出结果 找出原因(输入)和结果(输出),以及它们之间的对应关系 3.图形符号 (1)基本符号 表达输入(因)和输出(果)的对应关系 (2)约束条件 约束的是同一类型(全部是输入或者全部是输出) 4.步骤 1)找出所有的原因(输入)和找出所有的结果(输出) 2)找到各输入的限制关系和组合关系和找出各输出的限制关系和组合关系
中铁三局西南公司盾构施工作业指导书 盾构施工控制测量 中铁三局西南公司盾构工程段
1.盾构施工控制测量 1.1 目的和适用范围 为了保证盾构机准确定位始发,根据设计蓝图计算出的隧道中心线在规范偏差允许范围内掘进并准确贯通,制定本作业指导书。 本作业指导书适用于采用盾构施工的区间隧道工程。 1.2 工作内容及技术要点 盾构施工测量主要分为四部分:地面控制、联系测量、洞内控制和竣工测量,具体内容及技术要求见表1.2-1。 表1.2-1 盾构施工测量内容及技术要点 1.3 测量前准备工作 1.3.1盾构施工前,项目部应成立专门的测量组织机构,测量人员应具备相应的测量技能等级及执业资格。 1.3.2项目应配置精度满足要求的测量仪器,全站仪测角精度不低于2″,测距精度不低于Ⅱ级(5~10mm)。
1.3.3盾构施工前,应编制测量方案,并按程序经过审查、批准后方可实施。1.4 测量作业 1.4.1 交接桩及复测 1 项目中标后,交接桩资料包括平面控制点坐标及高程以及相应的“点之记”,经业主方代表(或者业主委托的第三方测量(以下简称“业主测量队”)单位代表)、施工承包方代表签字确认后生效,并到各控制桩点现场确认。 2 施工承包方完成接桩后,应及时编写复测方案并组织实施。复测成果上报监理及业主(或业主测量队)审查。如发现有交桩控制点精度不满足要求,应在复测报告中明确申请业主测量队进行复测确认。 3 一条区间隧道交桩控制点应不少于6个,即在隧道两端各有2个以上平面控制点和1个以上水准点。 4 按照精密导线的要求进行控制导线复测,具体要求按照《城市轨道交通工程测量规范》(GB 50308-2008)“3.3精密导线测量”执行。 1.4.2 地面控制点加密 1 加密导线点与交桩控制点宜形成附合导线,附合导线的边数宜少于12个,相邻的短边不宜小于长边的1/2,个别短边的边长不应小于100m。 2 受条件限制,加密导线点与交桩控制点只能形成闭合导线时,应在《城市轨道交通工程测量规范》(GB 50308-2008)要求基础上增加至少一倍的观测频率。 3 加密水准点应设置在施工影响范围之外且比较稳固的地方,至少每半年对加密水准点与交桩水准点进行一次联测。 1.4.3 平面联系测量 1 平面联系测量一般可采用一井定向(如图 1.4.3-1)、两井定向(如图 1.4.3-2),投点方式可采用钢丝或者投点仪。 2 一井定向联系三角形测量具体要求按照《城市轨道交通工程测量规范》(GB 50308-2008)“9.3联系三角形测量”执行。 3 两井定向联系测量 1)在盾构施工时,可以利用车站两个端头井或者是一个端头井和中间的出土口位置进行两井定向。 2)左右线的地下控制边可以同时测量,但应分开计算。
复合地层长距离小半径曲线隧道盾构姿态控制 一、工程概况 大连市地铁二号线西安路站~交通大学站区间,本区间隧道起讫里程为DK16+803.630~CK18+462.893。本区间主要采用盾构法施工,在靠近交通大学站一端采用矿山法。本盾构区间隧道起讫里程为DK16+803.630~DK18+130.000,右线全长1326.370m,区间在DK16+796.63处设盾构始发井,在DK18+135.5处设盾构接收井。 西安路站至交通大学站区间平面线路出西安路站后沿南北向向南,通过半径为300m的曲线转入偏东西方向,再通过半径450m曲线接入黄河路,到达交通大学站。区间纵断布置形式呈“V”字形,最大纵坡为25‰。区间为双线地下隧道,左右线路为上下重叠至区间终点左右线逐渐分离并行。盾构段隧道开挖断面直径为6m,盾构隧道衬砌的管片采用厚300mm,宽1200mm,每环由6片管片拼装而成,拼装方式采用错缝拼装。 图1-1 西安路站至交通大学站区间平面
二、工程重、难点 2.1小半径(300m半径)曲线始发 由于受线路和现场条件限制,盾构机设计在线路为300m小半径曲线段上的竖井始发进洞,保证开挖隧道轴线在规范允许范围内是一项技术难题。 2.2复合地层长距离小半径R300曲线掘进 在硬岩地层或岩土复合地层小半径曲线掘进,对盾构掘进姿态的控制提出极高的要求。主要问题有: (1)风化岩地层基本无压缩性,在风化岩中刀具磨损较快,当边缘滚刀磨损5-8mm后盾构即出现卡盾及转向困难趋势;在曲线外侧超差时盾构需要以更小的转弯半径才能回正; (2)掘进中对盾构姿态控制的要求高,操作者对超差趋势需极其敏感。边缘滚刀的磨损检查及更换频率高。 (3) 推进油缸的推力方向为线路的切线方向,因此对管片有1个向外的分力,导致管片发生偏移,故油缸推力要合理设置 (4) 转弯过程中,盾尾和管片有一定的夹角,导致盾尾密封刷局部防水效果不理想,易发生盾尾漏浆。 (5)盾尾密封刷局部受压容易使盾尾密封损坏,同时管片外边缘易受损,铰接油缸及纠偏强度需合理设置 2.3长距离硬岩段掘进施工 相比上软下硬、砂层推进中可能导致的地面环境灾害,在长距离硬岩段中掘进主要的困难在于盾构穿越硬层时会出现刀具磨损快、掘进效率低下以及管片上浮等问题。硬岩段地层推进时管片脱出盾尾后上浮现象明显,下坡变坡段时尤盛。出现管片上浮的原因在于赋存与岩层中的地下水、壁后注浆浆液以及向工作面注入的改良性液体等汇集到盾尾处,这些带有一定压力的液体会使脱出盾尾的管片悬浮。在此过程中,应根据管片测量成果,对盾构姿态进行预压,保证在管片浮动后,成型隧道轴线与设计轴线偏差保持在规范允许范围内。
盾构机姿态人工测量方案 由于ELS靶被送往德国进行例行的检修,大汉盾构区间右线暂时无法使用SLS-T 导向系统,为保证盾构日常掘进的需要,确保盾构机按设计轴线前进,拟采用人工测量的办法测量出盾构机当前的姿态,以指导盾构机的掘进。以下对盾构机姿态的人工测量方案进行说明: §1原理 盾构机在出厂时,开发SLS-T导向系统的VMT公司就根据盾构机的设计与加工尺寸,在盾构机中体的隔板上布置了12~16个测点,所有的测点都在出厂前详细测设了每一个测点与刀盘中心的相对位置。盾构机姿态人工测量就是利用人工直接采用控制导线的测量办法详细测出这些测点中的部分点位的绝对坐标,然后根据测点与刀盘中心的空间关系,反算出刀盘中心坐标,最后根据设计线路参数与刀盘中心的绝对坐标的空间关系推算出盾构机的三维控制姿态。 §2适用范围 2.1盾构机始发姿态测量 盾构机始发姿态便是由人工测量出的盾构机姿态。盾构机始发定位时需精确测定ELS靶相对于盾构机主机的相对位置关系,其方法便是根据人工测量出的盾构机姿态,在SLS-T导向系统的微机中调整ELS靶的位置参数,以改变微机上显示的盾构机姿态,当盾构机上显示的姿态与人工测量出的盾构机姿态一致时,便可认为当前ELS靶的位置参数是正确的,ELS靶始发定位调试顺利完成。 2.2对S L S-T导向系统的复核 在掘进施工中,利用人工测量的办法测量出盾构机当前的姿态,与SLS-T导向系统显示的盾构机姿态进行比较,来复核导向系统的测量成果。 2.3盾构掘进施工测量 利用人工测量出的盾构机姿态可指导盾构机的掘进施工,保证盾构机按设计轴线前进。盾构掘进施工中,人工测量盾构机姿态的测量频率为每环1次。
1.一般规定 1.1图根点是直接供测图使用的平面和高程控制点,可在各等级控制点上采用经纬仪交会法、测距导线法、全站仪坐标法、三角高程、水准测量、GPS等方法测量。 1.2图根点或测站点的精度以相对于邻近控制点的中误差来衡量,其点位中误差不应超过图上±0.1㎜;其高程中误差不应超过测图基本等高距的1/10。 1.3为了节约,图根点可以采用临时地面标志。 1.4图根点的密度因测图使用的仪器不同要求也不同,只要能够保证碎部点的平面高程精度即可。 1.5测站点可以在测图过程中根据需要随时测放。 2.图根点测量(略) 三、地形测量测绘内容及取舍 地形图应表示测量控制点、居民地和垣栅、工矿建筑物及其他设施、 交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植被等各项地物、地貌要素,以及地理名称注记等。并着重显示与测图用途有关的各项要素。 地物、地貌的各项要素的表示方法和取舍原则,除应按现行国家标准地形图图式执行外,还应符合如下有关规定。 1.测量控制点测绘 1.1测量控制点是测绘地形图和工程测量施工放样的主要依据,在图上应精确表示。 1.2各等级平面控制点、导线点、图根点、水准点,应以展点或测点位置为符号的几何中心位置,按图式规定符号表示。 2.居民地和垣栅的测绘 2.1居民地的各类建筑物、构筑物及主要附属设施应准确测绘实地外围轮廓和如实反映建筑结构特征。 2.2房屋的轮廓应以墙基外角为准,并按建筑材料和性质分类,注记层数。1:500与1:1000比例尺测图,房屋应逐个表示,临时性房屋可舍去;1:2000比例尺测图可适当综合取舍,图上宽度小于0.5mm的小巷可不表示。2.3建筑物和围墙轮廓凸凹在图上小于0.4mm,简单房屋小于0.6mm时,可用直线连接。 2.4 1:500比例尺测图,房屋内部天井宜区分表示;1:1000比例尺测图,图上6mm2以下的天井可不表示。 2.5测绘垣栅应类别清楚,取舍得当。城墙按城基轮廓依比例尺表示,城楼、城门、豁口均应实测;围墙、栅栏、栏杆等可根据其永久性、规整性、重要性等综合考虑取舍。 2.6台阶和室外楼梯长度大于3M毫米,宽度大于1M毫米的应在图中表示。 2.7永久性门墩、支柱大于1M毫米的依比例实测,小于1M毫米的测量其中心位置,用符号表示。重要的墩柱无法测量中心位置时,要量取并记录偏心距和偏离方向。 2.8建筑物上突出的悬空部分应测量最外范围的投影位置,主要的支柱也要实测。 3.工矿建(构)筑物及其它设施的测绘 3.1工矿建(构)筑物及其它设施的测绘,图上应准确表示其位置、形状和性质特征。 3.2工矿建(构)筑物及其它设施依比例尺表示的,应实测其外部轮廓,并配置符号或按图式规定用依比例尺符号;不依比例尺表示的,应准确测定其定位点或定位线,用不依比例尺符号表示。 4.交通及附属设施测绘 4.1交通及附属设施的测绘,图上应准确反映陆地道路的类别和等级,附属设施的结构和关系;正确处理道路的相交关系及与其它要素的关系;正确表示水运和海运的航行标志,河流和通航情况及各级道路的通过关系。 4.2铁路轨顶(曲线段取内轨顶)、公路路中、道路交叉处、桥面等应测注高程,隧道、涵洞应测注底面高程。 4.3公路与其它双线道路在图上均应按实宽依比例尺表示。公路应在图上每隔15~20mm注出公路技术等级代码,国道应注出国道路线编号。公路、街道按其铺面材料分为水泥、沥青、砾石、条石或石板、硬砖、碎石和土路等,应分别以砼、沥、砾、石、砖、碴、土等注记于图中路面上,铺面材料改变处应用点线分开。 4.4铁路与公路或其它道路平面相交时,铁路符号不中断,而将另一道路符号中断;城市道路为立体交叉或高架道路时,应测绘桥位、匝道与绿地等;多层交叉重叠,下层被上层遮住的部分不绘,桥墩或立柱视用图需要表示,垂直的挡土墙可绘实线而不绘挡土墙符号。 4.5路堤、路堑应按实地宽度绘出边界,并应在其坡顶、坡脚适当测注高程。 4.6道路通过居民地不宜中断,应按真实位置绘出。高速公路应绘出两侧围建的栅栏(或墙)和出入口,注明公路名称。中央分隔带视用图需要表示。市区街道应将车行道、过街天桥、过街地道的出入口、分隔带、环岛、街心花园、人行道与绿化带绘出。 4.7跨越河流或谷地的桥梁,应实测桥头、桥身和桥墩位置,加注建筑结构。码头应实测轮廓线,有专有名称的加注名称,无名称者注“码头”,码头上的建筑应实测并以相应符号表示。 4.8大车路、乡村路、内部道路按比例实测,宽度小于1M毫米时只测路中线,以小路符号表示。 5.管线测绘 5.1永久性的电力线、电信线均应准确表示,电杆、铁塔位置应实测。当多种线路在同一杆架上时,只表示主要的。城市建筑区内电力线、电信线可不连线,但应在杆架处绘出线路方向。各种线路应做到线类分明,走向连贯。
实验七:模拟法测静电场 示范实验报告 【实验目的】 1. 理解模拟实验法的适用条件。 2. 对于给定的电极,能用模拟法求出其电场分布。 3. 加深对电场强度和电势概念的理解。 【实验仪器】 YJ-MJ-Ⅲ型激光描点模拟静电场描绘仪、白纸、夹子 【实验原理】 直接测量静电场,是非常困难的,因为: ① 静电场是没有电流的,测量静电场中各点的电势需要静电式仪表。而教学实验室只有磁电式仪表。任何磁电式电表都需要有电流通过才能偏转,所以想利用磁电式电压表直接测定静电场中各点的电势,是不可能的。 ② 任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻,若在静电场中引入电表,势必使电场发生严重畸变;同时,电表或其它探测器置于电场中,要引起静电感应,会使场源电荷的分布发生变化。 人们在实践中发现:两个物理量之间,只要具有相同的物理模型或相同的数学表达式,就可以用一个物理量去定量或定性地去模拟另一个物理量,这种测量方法称为模拟法。本实验用稳恒电流场模拟静电场进行测量。 从电磁学理论知道,稳恒电流场与静电场满足相同的场方程: 0E dl ?=? (静电场的环路定理) , 0E dS ?=?? (闭合面内无电荷时静电场的高斯定理); 0j dl ?=? (由?=?0l d E ,得?=?0l d E σ,又E j σ=,故?=?0l d j ) , 0j ds ?=?? (电流场的稳恒条件); 如果二者有相同的边界条件,则场分布必定相同,故可用稳恒电流场模拟静电场。 1.长直同轴圆柱面电极间的电场分布 在真空中有一个半径为r 0的长圆柱导体A 和一个内半径为R0的长圆筒导体B ,其中心轴重合且均匀带电,设A 、B 各带等量异种电荷,沿轴线每单位长度上内外柱面各带电荷σ+和
科学兴趣小组讲章(2017.9.27): 几种特殊的测量方法 长度的特殊测量 长度测量是最基本的测量。一般情况下,可以用测量工具刻度尺直接测量。如果受到某些条件的限制,不能或不易用测量工具直接测量,那么只能用间接测量。间接测量长度的方法通常有以下几种: 一、累积法 又叫测多算少法,通过积少成多的办法进行测量,再通过求平均来求得,这种方法还可以减小误差。可用于测纸的厚度和细金属线的直径。如要测某一课本中每张纸的厚度,可取若干张纸(纸的张数要适量),压紧后,用最小刻度为毫米的刻度尺量出其总厚度,然后将总厚度除以纸的张数,所得的商即是每张纸的厚度。 又如,要测细金属丝的直径,我们只要找一支圆铅笔(或粗细适 当的圆柱体),将金属丝在铅笔上依次密绕适当的圈数,用有毫米刻 度的刻度尺量出这个线圈的长度,再将线圈长除以圈数,所得的商就 是金属丝的直径。 二、化曲为直法 也称棉线法。比较短的曲线,可以用一根弹性不大或没有弹性的柔软棉线替代曲线来测量。方法是把棉线的起点放在曲线的一端点处,让它顺着曲线弯曲,标出曲线另一端点在棉线处的记号作为终点,然后把棉线拉直,用刻度尺量出棉线起点至终点间的距 离,即为曲线长度。 曲线的长度是不易直接测出的,但可以将曲线化为直线,再用工具测出直 线长。例如,测地图上某两城市铁路线的长度,可用棉线使之与地图上的铁路 线重合,再把棉线弄直,用刻度尺测出其长度,即是地图上铁路线的长度。 测出如图所示曲线的长度。 取一段没有弹性的棉线,将它与所示图形完全重合,记下起点和终点位置,然后将棉线拉直后用刻度尺测出两点之间的距离,这一距离即为所示曲线的长度。显然,利用此方法还可测出地图上任意两地铁路线之间的图上距离,结合地图上的比例尺,利用公式“实际距离=图上距离/比例尺”便可算出两地之间的实际距离。 三、滚轮法 比较长的曲线,可用一轮子,先测出其直径,后求出其周长,再 将轮沿曲线滚动,记下滚动的圈数,最后将轮的周长与轮滚动的圈数 相乘,所得的积就是曲线的长度。 例如,要测运动场上跑道的长,可用已知周长的滚轮在长跑道上 滚动,由滚动的圈数×滚轮的周长,就可算出跑道的长度。 四、平移法 这种测量方法也叫“卡测法”。卡测法对于部分形状规则的物体, 某些长度端点位置模糊,或不易确定,如圆柱体、乒乓球的直径,圆 锥体的高等,需要借助于三角板或桌面将待测物体卡住,把不可直接 测量的长度转移到刻度尺上,从而直接测出该长度。例如,用直角三 角板和刻度尺测球体的直径、圆锥体的高、硬币的直径、圆柱体的直径等都用这种方法。
盾构管片拼装和姿态控制的要点盾构管片拼装质量和姿态控制是相互关联,密不不可分的。为保证拼装质量和姿态,我们可以从人、机、物、法、环几个方面进行控制。 1、人的控制首先人是控制工程质量的第一因素,在这里我认为主要是责任心和技能素质。责任心与自身所受的教育,家庭责任感和社会责任感及公司的管理制度有很大的关系。你的用心操作和一丝不苟的作风,将直接影响到拼装质量。所以拼装 负责人和机械操作手要掌握质量标准,以质量求进度,质量不达标准不进行下一环的拼装。 在技能方面,你们公司是第一次在上海做盾构,盾构机又是新购进的,人员也是新配备的,机械性能等方面都需要调试和一个熟悉的过程。这里固然有有利的因素,那就是机械性能先进,自动化程度高。但我们也要看到不利的因素,就是新的人员要驾御这匹性能还不完全熟悉的盾构机。一是需要专家的现场指导,二是在干中学学中干。并要结合实际,积累经验,达到熟练操作的程度。 2、管片拼装 1)、管片拼装的前期准备盾构推进的后座应与后壁密实贴紧,后座的环面应与推进轴线垂直,同时开口段的上半部应设有稳固的后座支撑体系。 盾构在基座导轨上推进时应同步垫实管片脱出盾尾后与导轨之间的空隙,不使管片下沉,垫实材料宜用木楔。 盾构的出洞施工由于后座条件的限制,一般盾构的上部千斤顶在一定期间内不能使用,为此要精心调整盾构正面土体反力以少用或不用底部范围千斤顶,防止盾构上飘以及后座因受力不均而遭破坏。当上飘较大而开口副环又没到位时,要临时在上部加支撑和使用上部千斤顶。. 盾构管片的第一环(包括副环),管片的横向轴线一定要垂直于隧道设计的纵向轴线。这一环致关重要,首次拼装一定要千万注意。 施工人员要加强对前一环管片环面进行质量检查和确认,及时通知地面管片进行调整接缝弹性密封垫厚度的调整。同时本环的第一块管片定位前,应观察管片与盾构四周的空隙情况及上环管片的成果报表来决定本环的纠偏方法和纠偏量,然后确定本环第一块的拼装位置。 送到盾构后续车架内的管片,要按先后顺序——由下而上,待拱底块管片就位
盾构机姿态测量实例 德国VMT公司制造的盾构机掘进姿态测量方法。 1,德国VMT公司制造的盾构机。在盾构机主机横向截面上有18个由螺母构成的测量标志点,这些点在盾构机构建之时就已经定位,每个点相对于盾构机的轴线有一定的几何关系,并在由盾构机轴线构成的坐标系中有坐标数据。盾构机轴线坐标数据如下图:
2 测量标志点 对于德国VMT公司制造的盾构机上有18个点,单只要测出其中任意3个点(最好取左中右3个点)的实际三维坐标,就可以计算出盾构机的姿态,在进行测量时,当盾首中心为坐标原点,其三维坐标为(0,0,0)盾首与盾尾的距离为4.34m,盾尾中心的三维坐标为(—4.34,0,0)。同样在该坐标系中,从表中可以查出3,8,15三个点的三维坐标分别为(X1,Y1,Z1),(X2,Y2,Z2),(X3,Y3,Z3,) .由此可以列出利用该三个点计算盾首中心的三维坐标 (X首,Y首,Z首)和盾尾中心三维坐标(X尾Y尾Z尾)的两组三元二次方程组的数学表达方式。 计算盾首中心三维坐标数学方程组为: (X1?X首)2 +(Y1?Y首)2+(Z1?Z首)2 =(?3.9567)2+(?1.9917)2+(1.6565)2 (X2?X首)2 +(Y2?Y首)2+(Z2?Z首)2 =(?3.9701)2+(?0.3638)2+(2.8150)2
(X3?X首)2 +(Y3?Y首)2+(Z3?Z首)2 =(?3.9560)2+(2.3056)2+(1.1695)2计算盾尾中心三维坐标数学方程组为: (X1?X尾)2 +(Y1?Y尾)2+(Z1?Z尾)2 =(?3.9567+4.34)2+(?1.9917)2+(1.6565)2 (X2?X尾)2 +(Y2?Y尾)2+(Z2?Z尾)2 =(?3.9701+4.34)2+(?0.3638)2+(2.8150)2 (X3?X尾)2 +(Y3?Y尾)2+(Z3?Z尾)2 =(?3.9560+4.34)2+(2.3056)2+(1.1695)2 上述3.8.15三个点是在以盾构机轴线构成的坐标系中,盾首中心为坐标原点(0,0,0)盾尾为(-34.4,0,0)的条件下的坐标系。当盾构掘进过程中实测出该三个点的某一里程的大地坐标非别为 X1=45336.775,X2=45336.610,X3=45336.461 Y1=29534.236,Y2=29535.846,Y3=29538.525 Z1=-1.434 Z2=-0.236 Z3=-1.885 把以上数据代入第一组方程组,可解算出盾首中心在某一里程的大地三维坐标: X首=45340.608,Y首=29536.538,Z首=-2.975 在该里程上盾首中心的设计大地三维坐标为: X首=45340.610,Y首=29536.520,Z首=-2.945 由此得到三维坐标较差: △X=-2mm,△Y=18mm, △Z=-30mm 则可计算出盾首中心左右上下偏差,其分别为:
盾构姿态实时监控原理与方法 摘要:本文着重介绍盾构姿态自动监测与控制的原理与方法,并对系统软、硬件组成及运行界面进行简略说明。 关键词:盾构姿态自动监控 1引言 盾构姿态的良好保持是盾构法施工的重要控制目标,它直接关系到隧道质量与施工成败,如何实现高水平的盾构姿态实时监控一直是盾构施工人员关心的工程难题,盾构姿态实时监控技术的重要性不言而喻。 完整的盾构姿态实时监控系统包括盾构姿态偏差自动监测和自动控制两方面内容。国内使用的盾构姿态监测系统多为国外产品,主要有德国VMT公司的SLS-T系统、英国的ZED系统和日本TOKIMEC的TMG-32B(陀螺仪)系统等,许多地方还在使用人工测量;国内使用的盾构姿态控制系统大多取之于国外盾构生产厂家成套盾构产品中提供的控制功能(注:目前国内也有较成熟的盾构引导控制系统,如我公司使用的上海米度与上海力信两家公司研制生产盾构导向、顶管导向系统、隧道精灵软件等均已较成熟,本人现在使用中,欢迎探讨交流)。由于盾构控制系统富含PLC可编程控制器控制代码及上位控制计算机控制程序,又与具体的控制器件和动力设备的关系极为密切,因而具有一定的技术含量和非标准性。 国外有全自动盾构的研究,但少有成功应用的实例。在科学技术突飞猛进的今天,研究先进、自主的盾构姿态实时监控技术,建立盾构姿态实时监控理论、方法,对改善盾构施工水平有着深刻的现实意义。介绍盾构姿态自动监测与控制的原理与方法。 2盾构姿态监测系统原理 根据公路、轨道交通设计规范,公路、轨道交通的设计路线由平曲线和竖曲线组成,平曲线一般包括直线、缓曲线、圆曲线三种,竖曲线一般包括直线、圆曲线(凸曲线、凹曲线)两种。盾构根据公路、地铁隧道设计路线向前推进,盾
盾构施工人工测量与自动测量技术探讨 发表时间:2018-09-17T09:47:03.810Z 来源:《基层建设》2018年第20期作者:王强1 毛俊涛2 [导读] 摘要:随着城市建设的飞速发展,我国在各大城市都开展了地铁建设,为了满足盾构掘进按设计要求贯通(贯通误差必须小于 ±50mm),必须研究每一步测量工作所带来的误差,包括地面控制测量,竖井联系测量,地下导线测量,盾构机姿态定位测量4个阶段。 1浙江省大成建设集团有限公司 310012;2杭州市地铁集团有限责任公司运营分公司 310014 摘要:随着城市建设的飞速发展,我国在各大城市都开展了地铁建设,为了满足盾构掘进按设计要求贯通(贯通误差必须小于 ±50mm),必须研究每一步测量工作所带来的误差,包括地面控制测量,竖井联系测量,地下导线测量,盾构机姿态定位测量4个阶段。 关键词:盾构施工;人工测量;自动测量技术 盾构法具有施工速度快、机械化程度高、人员配备少、不影响地面交通等优点,所以在地铁区间施工中得到广泛应用。盾构施工测量是盾构施工中最重要的环节之一。 1工程概况 上海市轨道交通12号线顾戴路站~东兰路站区间:区间出顾戴路站端头井后下穿顾戴路北侧规划公园,自顾戴路折向万源路,然后沿万源路下向北进行,下穿万源路地块后,线路左、右线分离,分别从东西侧绕僻万源路桥桩基,下穿漕河泾港。过东兰路后进入东兰路站。本段区间较长,里程范围为SK+411.527~SK5+080.520,长度为1668.993。上行线有5段曲线,曲线半径依次为370m、1200m、650m、 1000m、1000m。线路纵断面最小坡度2‰,最大坡度25‰。隧道覆土最小为10.0m,最大为22.2m。本区间为双线单圆盾构区间,在最低点设置旁通道(兼排水泵站)1座。 2盾构掘进测量 2.1人工测量 (1)盾构测量标志的安装及测定测量标志由前靶、后靶、横向坡度、纵向坡度组成,具体实物为前后测量徕卡反射贴片和坡度板(纵向和横向坡度都可测),进行安装时,先测量出盾构的轴线,并把贴片和坡度板固定在盾构中心线上,前标后标应具有足够的长度,前靶距切口越近越好。测量出前靶、后靶到盾构中心线的距离以及前靶到切口的距离、后靶到盾尾距离,以确定前后靶与切口盾尾坐标归算的几何关系。为确保整个施工期间不被破坏,设置保护记号,此项工作应有原始记录和校核记录,以免盾构标志数据中存在系统误差。初次测量时,用仪器照准前、后占牌各测量一个测回,再根据坡度板的数值确定盾构的初始姿态,方便盾构始发及时纠正。(2)人工测量的相关计算确定好前后靶与切口盾尾坐标归算的几何关系后,编制相关计算器程序,人工测量主要测设前标水平角,后标水平角,前标垂直角,后标垂直角,坡度和转角。人工测量仪器为经纬仪和坡度板。测设完相关数据后进行计算。①盾构计算:坡度W和转角U在坡度板上直接读出;设W=2.546m为前标至盾构中心轴线的距离,Z=2.391为后标至盾构中心轴线的距离;G、H为经纬仪所在测站X、Y坐标,L为测站到后标方位角,R为经纬仪棱镜高程;I=1.2×T-x:I为经纬仪所在测站到前标的平距,T为当前环号,根据所测当前环号,反算得x,x是测站到第一环的距离。每次转站都要更新。N=1.2×T-y:N为经纬仪所在测站到后标的平距,原理同上;K=测站里程+I+5.308:K为切口里程,5.308是前标到切口的距离。测站的里程,是从第一个测站开始累加起来,每次加上新测站到上一测站的平距;E=X-arcsin ((sinU×Z)÷N)+L-180:X为后标水平角,E为修正过的测站到后标的水平方位角;F=Y-arcsin((sinU×W)÷I)+L-180:Y为前标水平角,F为修正过的测站到前标的水平角;A=G+I×cosF:B=H+I×sinF:C=G+N×cosE:D=H+N×sinE;"QKZ"=R+I×cosQ+(1-cosU)×W-W+5.3082"DWZ"=R+I×cosQ+(1-cosU)×W-W-3.8252Q为前标垂直角;POL(C-A,D-B): E=J+180"QKX"=A+5.308×cosE"QKY"=B+5.308×cosE"DWX"=C+1.326×cosE"DWY"=D+1.326×cosE得出三维坐标与设计轴线比较即可得出偏差。②管片姿态测量管片姿态=盾构轴线上管片拼装位置的偏离值计算+管片偏离盾构轴线计算的叠加。A、B、C、D分别为管片拼装完成后上右下左与盾壳之间间隙;E、O为切口平偏和高偏,G、Q为盾尾平偏和高偏;K=测站里程+I+5.308-6.73;K为管片里程,6.73为切口至当前环拼装好的管片的距离;"SPZJ"=5550-A-C;为水平直径"CZZJ"=5550-B-D;为垂直直径"GPC"=(L-S) ÷L×G+S÷L×E+(C-A)÷2000"GGC"=S÷L×O+(L-S)÷L×Q+(B-D)÷2000L为盾构长度,S为管片前端至盾尾的距离。 2.2自动测量 为了做到对盾构机姿态的实时控制,盾构机掘进中采用盾构姿态自动监测系统。该系统是盾构机自动导向测量系统,采用ROBOTEC 隧道导向系统,具有国际先进水平,适用于隧道工程施工控制的自动测量系统。采用该系统能够确保实时、准确地控制隧道掘进,保证贯通的精度。(1)自动测量导向系统本自动测量系统安装了3个棱镜,前靶一个,后靶两个(只用一个,一个备用),安装测定与人工测量相同。在盾构始发前,对整条隧道每一米的三维坐标计算出来,输入自动测量系统,方便实测数据与其对比计算偏差。(2)自动测量盾构姿态计算原理盾构机作为一个近似的圆柱体,在开挖掘进过程中我们不能直接测量其刀盘及盾尾的中心坐标,只能用间接法来推算出中心的坐标。A点是盾构机刀盘中心,E点是盾构机盾尾断面中心点,即AE连线为盾构机的中心轴线,布置三个自动棱镜B、C、D。由A、B、C、D、四点构成一个四面体,在盾构始发前测量出B、C、D三个角点的三维坐标(xi,yi,zi)和刀盘盾尾中心的三维坐标,建立几何关系。根据三个点的三维坐标(xi,yi,zi)分别计算出LAB,LAC,LAD,LBC,LBD,LCD,四面体中的6条边长,作为以后计算的初始值,在盾构机掘进过程中Li是不变的常量,通过对B、C、D三点的三维坐标测量来计算出A点的三维坐标。同理,B、C、D、E四点也构成一个四面体,相应地求得E点的三维坐标。由A、E两点的三维坐标就能计算出盾构机刀盘中心的水平偏航,垂直偏航,由B、C、D三点的三维坐标就能确定盾构机的仰俯角和滚动角,从而达到检测盾构机姿态的目的。 3两套测量控制技术的比较 两套测量系统、相互校核,不断修正,主要相互验证测量数据计算的准确性和测量仪器的误差。通过比较两者最大相差在2厘米左右,在规定的容许范围之内。依据自动测量系统提供的数据进行推进,管片脱出盾尾后对管环进行复测,可发现偏差基本都在5cm之内,所以本工程大部分数据依据自动测量系统,节省大量劳动力。 4总结 上海市轨道交通12号线顾戴路站~东兰路站区间区间长度为1668.993m,是一般隧道的2倍左右,且曲线多、部分曲线急且长,导致导线边数多且部分导线长度较短,而这些导线又不能闭合,直接导致盾构贯通误差的增大。在半径为350m的小曲线推进时,由于隧道曲率大,前方可视距离短,导致自动与人工测量移站频繁。在本工程中,在R=350m的圆曲线隧道上,平均要20环(24m)换站一次。每次换站
地铁盾构施工人工测量方法探讨 摘要:本文结合合肥地铁项目,讲述了地面控制测量、联系测量盾构机人工测量和管片测量 关键词:地铁;盾构;人工测量 盾构法具有施工速度快、机械化程度高、人员配备少、不影响地面交通等优点,所以在地铁区间施工中得到广泛应用。盾构施工测量是盾构施工中最重要的环节之一。现以合肥市地铁一号线9标南宁路站~贵阳路站盾构区间(以下简称南贵区间)介绍盾构施工人工测量方法。 一、控制测量 1、地面控制测量 地面控制测量分为地面平面控制测量和地面高程控制测量,本工程控制点是合肥轨道公司提供的覆盖线路的整体控制网。 2、联系测量 首先测设近井点。根据地面控制点在贵阳路站区间布设两个近井点,形成闭合导线,导线变数4条。高程按照二等水准进行加密。通过近井点用两井定向把控制点加密到贵阳路站底板。 为提高精度,盾构始发点采用强制对中装置(如图1所
示)。高程传递采用吊钢尺的方法。 从始发到接收共做了三次联系测量,三次测量方位角差值不到1″(表1所示)。 3、洞内导线测量 本工程隧道长度582米,则隧道导线加密采用支导线往返测的方法进行。 二、盾构机始发前测量 1、在盾构机始发前利用联系测量控制点,满足盾构机组装、反力架、轨道安装的需要。其三维坐标值测设值与设计值较差小于3毫米。 2、盾构机姿态测量。在盾构始发前测设盾构机初始位置和盾构机姿态。盾构机自身导向系统成果必须和人工测量结果一致。本工程使用的是力信RMS-D导向系统。盾构初始姿态我们利用特征点发和分中发分别独立测量了,两次结果一致。盾构初始姿态测量,是盾构测量独有的测量。 三、盾构管片测量 盾构机在推进过程中,利用力信RMS-D导向系统,控制盾构机本身姿态。但是管片测量也不可忽视。可以利用管片测量结果观察隧道推进情况。做到多重复合。人工测量管片使用的是标尺法(如图2所示),测设出反射片的三维坐标,根据隧道半径算出隧道中心。 现已310环隧道导向系统测量姿态和人工测量管片姿态
编订:__________________ 审核:__________________ 单位:__________________ 关于盾构机实时姿态测量和计算方法的研究Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号:KG-AO-5971-19 关于盾构机实时姿态测量和计算方 法的研究 使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 随着社会经济的发展和城市建设的加快,城市规模不断扩大,人口不断增多,交通越来越来拥挤。一些地方的城市建设者为了治理交通拥堵,分散交通压力。不断寻求解决方式,修建地铁成为了一些城市建设者的主要的选择方式。但是在修建地铁的过程中,工程量非常大,施工难度相对较高。在地铁施工过程中,采用盾构技术,与传统的施工技术相比,有着许多优势,逐渐成为地铁修建过程中的主要施工方法。本文将主要分析盾构姿态的测量的原理和方法,探究盾构姿态的测量的精度分析。 盾构机姿态简介 盾构施工过程就像生活中的目标运动,先进行重心平移,然后在运动的过程中偏航,最后进行自身重
心的滚动。因此,在盾构施工过程中,需要监测的数据是盾构机位置和姿态的参数。主要是三维坐标和滚动角、偏航角和俯仰角。 盾构机姿态的控制对整个工程施工意义重大,它决定着施工的质量和隧道推进方向的精度。一旦控制不好,容易导致隧道偏差过大和盾尾间隙过小而相碰。 盾构机液压系统 液压系统是盾构机的核心部分,盾构机的工作机构主要是由液压系统驱动完成,对盾构机系统的运行起着很大的作用。盾构机的液压系统主要包括两大系统,一是推进系统,二是主动铰接系统。 2.1.推进系统 盾构机的主要工作系统是推进系统,它主要是通过油缸作用于成型观片,以此来实现盾构前进。推进系统的动力单元是一台80L/min旋转柱塞泵,执行元件是24个油缸,调节和控制部分包括方向的控制、油缸电磁阀的选择、安全阀、节流阀等。盾构机工作时的最大工作压力是35MPa,液压泵最大推进流量是
各种测量方法 一、轴径 在单件小批生产中,中低精度轴径的实际尺寸通常用卡尺、千分尺、专用量表等普通计量器具进行检测;在大批量生产中,多用光滑极限量规判断轴的实际尺寸和形状误差是否合格;;高精度的轴径常用机械式测微仪、电动式测微仪或光学仪器进行比较测量,用立式光学计测量轴径是最常用的测量方法。 二、孔径 单件小批生产通常用卡尺、内径千分尺、内径规、内径摇表、内测卡规等普通量具、通用量仪;大批量生产多用光滑极限量规;高精度深孔和精密孔等的测量常用内径百分表(千分表)或卧式测长仪(也叫万能测长仪)测量,用小孔内视镜、反射内视镜等检测小孔径,用电子深度卡尺测量细孔(细孔专用)。 三、长度、厚度 长度尺寸一般用卡尺、千分尺、专用量表、测长仪、比测仪、高度仪、气动量仪等;厚度尺寸一般用塞尺、间隙片结合卡尺、千分尺、高度尺、量规;壁厚尺寸可使用超声波测厚仪或壁厚千分尺来检测管类、薄壁件等的厚度,用膜厚计、涂层测厚计检测刀片或其他零件涂镀层的厚度;用偏心检查器检测偏心距值,用半径规检测圆弧角半径值,
用螺距规检测螺距尺寸值,用孔距卡尺测量孔距尺寸。 四、表面粗糙度 借助放大镜、比较显微镜等用表面粗糙度比较样块直接进行比较;用光切显微镜(又称为双管显微镜测量用车、铣、刨等加工方法完成的金属平面或外圆表面;用干涉显微镜(如双光束干涉显微镜、多光束干涉显微镜)测量表面粗糙度要求高的表面;用电动轮廓仪可直接显示Ra0.025~6.3μm 的值;用某些塑性材料做成块状印模贴在大型笨重零件和难以用仪器直接测量或样板比较的表面(如深孔、盲孔、凹槽、内螺纹等)零件表面上,将零件表面轮廓印制印模上,然后对印模进行测量,得出粗糙度参数值(测得印模的表面粗糙度参数值比零件实际参数值要小,因此糙度测量结果需要凭经验进行修正);用激光测微仪激光结合图谱法和激光光能法测量Ra0.01~0.32μm的表面粗糙度。 五、角度 1.相对测量:用角度量块直接检测精度高的工件;用直角尺检验直角;用多面棱体测量分度盘精密齿轮、涡轮等的分度误差。 2.直接测量:用角度仪、电子角度规测量角度量块、多面棱体、棱镜等具有反射面的工作角度;用光学分度头测量工件的圆周分度或;用样板、角尺、万能角度尺直接测量精度要求不高的角度零件。3.间接测量:常用的测量器具有正弦规、滚柱和钢球等,也可使用三坐标测量机。 4.小角度测量:测量器具有水平仪、自准直仪、激光小角度测量仪