姿態測量方法

盾構機姿態測量例項

德國vmt公司製造的盾構機掘進姿態測量方法。

1，德國vmt公司製造的盾構機。在盾構機主機橫向截面上有18個由螺母構成的測量標誌點，這些點在盾構機構建之時就已經定位，每個點相對於盾構機的軸線有一定的幾何關係，並在由盾構機軸線構成的座標系中有座標資料。盾構機軸線座標資料如下圖：

2 測量標誌點

對於德國vmt公司製造的盾構機上有18個點，單只要測出其中任意3個點（最好取左中右3個點）的實際三維座標，就可以計算出盾構機的姿態，在進行測量時，當盾首中心為座標原點，其三維座標為（0，0，0）盾首與盾尾的距離為4.34m，盾尾中心的三維座標為（—4.34，0，0）。

同樣在該座標系中，從表中可以查出3，8，15三個點的三維座標分別為（x1，y1，z1），（x2,y2,z2）,(x3，y3，z3,) .由此可以列出利用該三個點計算盾首中心的三維座標

（x首，y首，z首）和盾尾中心三維座標（x尾y尾z尾）的兩組三元二次方程組的數學表達方式。

計算盾首中心三維座標數學方程組為：

計算盾尾中心三維座標數學方程組為：

上述3.8.15三個點是在以盾構機軸線構成的座標系中，盾首中心為座標原點（0，0，0）盾尾為（-34.

4，0，0）的條件下的座標系。當盾構掘進過程中實測出該三個點的某一里程的大地座標非別為

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

把以上資料代入第一組方程組，可解算出盾首中心在某一里程的大地三維座標：

x首=45340.608，y首=29536.538，z首=-2.975

在該里程上盾首中心的設計大地三維座標為：

x首=45340.610，y首=29536.520，z首=-2.945

由此得到三維座標較差：

△x=-2mm，△y=18mm, △z=-30mm

則可計算出盾首中心左右上下偏差，其分別為：

=18mm （正號標示偏右），-30mm（負號標示偏下）

把以上資料帶入第二組方程組，可解算出盾尾中心在某一里程的大地三維座標：

x尾=45336.280，y尾=29536.209，z尾=-3.083

在該里程上盾尾中心的設計三維座標為：

x尾=45336.282，y尾=29536.192，z尾=-3.055

同樣由此得出三維座標較差：

△x=-2mm，△y=17mm，△z=-28mm

則可計算出盾尾中心的左右上下偏差，其分別為：

=17mm （正號表示偏右），-28mm（負號表示偏下）

同時可計算出盾構機的坡度：

【（-2.975）-（-3.083）】/4.34=+2.5％

從以上資料可以得知，在與對應里程上盾首中心和盾尾中心設計的三維座標比較後，就可以得出盾構機軸線和設計軸線的左右偏差值和上下偏差值，以及盾構機的坡度，這就是盾構機的姿態。

當然，如果盾構機沒有預先設定的標誌，可自行設計觀測點標誌，通過測量和計算這些點與盾構機幾何結構的關係後，便可依照上述方法，根據測量資料計算出任意時刻和任意里程出的盾構機姿態。