專利名稱：盾構(gòu)法隧道施工測量技術(shù)的室內(nèi)實訓(xùn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盾構(gòu)法隧道施工測量技術(shù)及裝置，特別是一種可以在室內(nèi)進行現(xiàn)場盾構(gòu)施工測量技術(shù)學(xué)習(xí)和操練的實訓(xùn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
盾構(gòu)法隧道施工是城市地下軌道交通建設(shè)中常用的施工方法，已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外城市地鐵的施工。在盾構(gòu)法隧道施工中，測量控制是其中很重要的一個施工環(huán)節(jié)。盾構(gòu)機從始發(fā)端工作井的預(yù)留洞圈進入土體，在地下十幾米深的土體中行進，要在相距千米的到達(dá)端工作井的預(yù)留洞圈中準(zhǔn)確鉆出土體，這個過程就是依靠測量控制系統(tǒng)指引前進方向的。在盾構(gòu)法隧道施工中，測量控制系統(tǒng)如同盾構(gòu)機在黑暗前進的眼睛，時刻指導(dǎo)盾構(gòu)機沿著設(shè)計軸線掘進，保證隧道預(yù)制管片被拼裝到預(yù)定位置上，逐環(huán)完成隧道向前延伸，直至最終完成兩個工作井間的整條隧道。盾構(gòu)法隧道施工測量控制系統(tǒng)的控制原理是，以勘探報告、設(shè)計資料、首級控制網(wǎng)、兩個工作井洞圈位置等已知資料為依據(jù)，通過實地采集區(qū)間隧道沿線地面信息、工作井空間信息、地上及地下測量控制信息、掘進過程中盾構(gòu)機實時姿態(tài)、已拼裝完成的隧道管片信息等工程信息，并進行綜合分析運算，給出掘進空間方向的控制數(shù)據(jù)及掘進趨勢的預(yù)測判斷，實時控制和調(diào)整盾構(gòu)掘進的方向，使隧道掘進方向保持正確。隧道施工測量控制工作內(nèi)容繁多，環(huán)節(jié)復(fù)雜，工作責(zé)任性大，操作人員需要專門培訓(xùn)。在施工現(xiàn)場實地進行培訓(xùn)，不但存在安全隱患，同時對正常施工有一定影響。而在現(xiàn)場之外的培訓(xùn)，單純依靠教材上的文字、圖片及照片無法形象化地表達(dá)，更無法做操作練習(xí)。 為了解決這一難題，亟待發(fā)明一種能夠形象地演示盾構(gòu)法隧道施工測量控制系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)容，又能進行操作練習(xí)的室內(nèi)模擬系統(tǒng)，滿足技術(shù)培訓(xùn)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種盾構(gòu)法隧道施工測量技術(shù)的室內(nèi)實訓(xùn)系統(tǒng)，使測量人員能在與施工現(xiàn)場相似的室內(nèi)模擬系統(tǒng)中進行隧道測量控制技術(shù)學(xué)習(xí)，并能進行操作訓(xùn)練， 更好地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握實際操作方法，形成較強的動手能力。為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為盾構(gòu)法隧道施工測量技術(shù)的室內(nèi)實訓(xùn)系統(tǒng)，包括模擬施工現(xiàn)場地面、模擬工作井、盾構(gòu)機模型、模擬隧道，其特征在于模擬施工現(xiàn)場的地面布置在二樓樓面，模擬施工現(xiàn)場的地下布置在一樓地面，在二樓的適當(dāng)位置開洞，通到一樓，作為模擬工作井，井內(nèi)布置下井樓梯、工作井預(yù)留洞圈、盾構(gòu)機模型，在一樓布置模擬隧道，模擬隧道既有直線段，和曲線段，并且與工作井側(cè)壁的洞圈連接；在室外適當(dāng)位置布設(shè)有強制歸心控制點(空導(dǎo)點)，可以引到二樓，用于構(gòu)成首級控制網(wǎng)；在二樓的模擬施工地面的地上布設(shè)平面控制點(強制歸心三角架)、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)，用于構(gòu)成地面控制網(wǎng)；在一樓的模擬工作井內(nèi)布設(shè)地下平面控制點(測量吊籃)、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)、盾構(gòu)機內(nèi)激光靶標(biāo)，用于豎井聯(lián)系測量、盾構(gòu)機進(出)洞相關(guān)測量及盾構(gòu)姿態(tài)測量；一樓的模擬隧道內(nèi)布設(shè)隧道內(nèi)平面控制點(可伸縮測量吊籃)、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)、復(fù)核控制點(測量邊臺)，用于地下導(dǎo)線測量、管片及竣工測量。本發(fā)明可以用于如下幾個方面
(1)中高等職業(yè)技術(shù)院校的地下工程施工測量專業(yè)的教學(xué)、實訓(xùn)； ⑵盾構(gòu)法隧道施工測量技術(shù)干部、操作人員的職業(yè)培訓(xùn)、技能考核； ⑶地下工程施工技術(shù)、管理人員的繼續(xù)教育、技術(shù)培訓(xùn)，等。


圖1本發(fā)明的系統(tǒng)布置的側(cè)立面圖。圖2本發(fā)明的系統(tǒng)布置的一樓平面圖。圖3本發(fā)明的系統(tǒng)布置的二樓平面圖。圖4本發(fā)明的地上平面控制點(強制歸心三角架)的示意圖。圖5本發(fā)明的地下平面控制點(測量吊籃)的示意圖。圖6本發(fā)明的模擬隧道斷面，以及隧道內(nèi)平面控制點(可伸縮測量吊籃)的示意圖。圖中，1為模擬工作井，2為工作井起重機械，3為可伸縮測量吊籃(隧道內(nèi)測量吊籃)，4為強制歸心三角架，5為欄桿，6為工作井樓梯，7水準(zhǔn)埋點，8為模擬隧道，9為測量邊臺，10為預(yù)留鋼洞圈，11為盾構(gòu)機模型，12為吊籃(站臺內(nèi))，13為后視，14為一樓，15為二樓。
具體實施例方式包括模擬施工現(xiàn)場地面、模擬工作井、盾構(gòu)機模型、模擬隧道，其特征在于模擬施工現(xiàn)場的地面布置在二樓樓面，模擬施工現(xiàn)場的地下布置在一樓地面，在二樓的適當(dāng)位置開洞，通到一樓，作為模擬工作井，井內(nèi)布置下井樓梯、工作井預(yù)留洞圈、盾構(gòu)機模型，在一樓布置模擬隧道，模擬隧道既有直線段，和曲線段，并且與工作井側(cè)壁的洞圈連接；在二樓適當(dāng)位置布設(shè)有強制歸心控制點(空導(dǎo)點)，用于構(gòu)成首級控制網(wǎng)；在二樓的模擬施工地面的地上布設(shè)平面控制點(強制歸心三角架)、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)，用于構(gòu)成地面控制網(wǎng)； 在一樓的模擬工作井內(nèi)布設(shè)地下平面控制點(測量吊籃)、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)、盾構(gòu)機內(nèi)激光靶標(biāo)，用于豎井聯(lián)系測量、盾構(gòu)機進(出)洞相關(guān)測量及盾構(gòu)姿態(tài)測量；一樓的模擬隧道內(nèi)布設(shè)隧道內(nèi)平面控制點(可伸縮測量吊籃)、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)、復(fù)核控制點(測量邊臺)，用于地下導(dǎo)線測量、管片及竣工測量。一個實例
1、本系統(tǒng)布置在室內(nèi)兩個樓層，以二樓樓面模擬施工現(xiàn)場的地面，以一樓地面模擬施工現(xiàn)場的地下；在二樓的適當(dāng)位置開洞，通到一樓，作為模擬工作井，井內(nèi)布置下井施工樓梯、工作井預(yù)留洞圈、盾構(gòu)機模型等。在一樓布置模擬隧道，模擬隧道既有有直線段，也有曲線段，并且與工作井側(cè)壁的洞圈連接。2、在二樓適當(dāng)位置設(shè)置3個強制歸心控制點(空導(dǎo)點)，用于構(gòu)成首級控制網(wǎng)。3、在二樓的模擬施工地面設(shè)置3個地上平面控制點(強制歸心三角架)、2個高程控制點(水準(zhǔn)埋點)，用于構(gòu)成地面控制網(wǎng)。4、在一樓的模擬工作井內(nèi)設(shè)置地下平面控制點(測量吊籃)2個、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)2個，與二樓布置的地面控制網(wǎng)點組合使用，用于豎井聯(lián)系測量，以及盾構(gòu)機發(fā)射架的測量定位、施工中工作井洞圈實際位置復(fù)核測量、盾構(gòu)機內(nèi)激光接收靶的安裝位置測量、掘進前盾構(gòu)機的初始狀態(tài)測量等隧道施工前期的數(shù)據(jù)采集工作。5、在一樓的模擬工作井內(nèi)設(shè)置按1 :3比例縮小制作的盾構(gòu)模型機，盾構(gòu)模型機內(nèi)設(shè)置激光接收靶，與地下平面控制點(測量吊籃)組合使用，用于盾構(gòu)姿態(tài)測量。6、在模擬隧道內(nèi)設(shè)置平面控制點(可伸縮測量吊籃)3個、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)2 個、復(fù)核控制點(測量邊臺)1個，用于地下導(dǎo)線測量、管片及竣工測量。在以上各測量環(huán)節(jié)中，可以在模擬施工環(huán)境中，使用測量儀器采集測量數(shù)據(jù)，填寫測量報表，并能根據(jù)模擬施工狀況，對測量數(shù)據(jù)進行運算分析，判斷隧道掘進過程的精度控制情況和偏差處理措施。教師可以邊講解、邊示范，學(xué)員可以邊學(xué)習(xí)、邊操作，教師還可以安排學(xué)員按規(guī)定程序進行全過程或部分操作，以便進行考核。吊籃也是用于測量的吊籃，可伸縮測量吊籃安裝在隧道內(nèi)，用于隧道內(nèi)的地下導(dǎo)線測量、管片及竣工測量，吊籃安裝在站臺內(nèi)，用于豎井聯(lián)系測量、盾構(gòu)機進(出)洞相關(guān)測量及盾構(gòu)姿態(tài)測量；可伸縮測量吊籃由安置儀器的小籃和站人的大籃組成，在本系統(tǒng)中大籃是可以伸縮收放的(見圖6)，吊籃只是安置儀器的小籃(見圖5)，工作時利用盾構(gòu)臺車作為站人位置。本發(fā)明與現(xiàn)場真實施工過程相比具有不同特點
1)根據(jù)樓層高度和本系統(tǒng)功能需要，按縮小的比例制作盾構(gòu)模型機。盾構(gòu)模型機內(nèi)設(shè)置激光接收靶，用于盾構(gòu)姿態(tài)測量。2)對真實施工的數(shù)千米隧道長度截取典型的直線型和曲線型兩種類型制作一段模型隧道。模型隧道由模型管片按真實情況逐環(huán)拼裝而成。模型隧道的尺寸兼顧室內(nèi)空間限制和測量設(shè)施安裝、使用的空間需要。考慮人員進出安全，隧道底部由真實施工時的圓環(huán)狀改成平面形式。3)通常隧道施工時，隧道內(nèi)的可伸縮測量吊籃吊籃是固定在隧道頂部的，考慮本系統(tǒng)操作時的登高安全，將固定吊籃改為可伸縮的形式，不使用時縮起在隧道頂部，使用時放到地面，并設(shè)計了折疊式臺階，便于人員進入吊籃進行測量作業(yè)。4)為保證操作安全，對測量操作設(shè)施做了改進，將有棱角的部分做圓弧形處理，防止劃傷操作人員。5)針對室內(nèi)環(huán)境特點，設(shè)計了合理的消防疏散通道。
權(quán)利要求
1.盾構(gòu)法隧道施工測量技術(shù)的室內(nèi)實訓(xùn)系統(tǒng)，包括模擬施工現(xiàn)場地面、模擬工作井、 盾構(gòu)機模型、模擬隧道，其特征在于模擬施工現(xiàn)場的地面布置在二樓樓面，模擬施工現(xiàn)場的地下布置在一樓地面，在二樓的適當(dāng)位置開洞，通到一樓，作為模擬工作井，井內(nèi)布置下井樓梯、工作井預(yù)留洞圈、盾構(gòu)機模型，在一樓布置模擬隧道，模擬隧道既有直線段，和曲線段，并且與工作井側(cè)壁的洞圈連接；在二樓適當(dāng)位置布設(shè)有強制歸心控制點(空導(dǎo)點)，用于構(gòu)成首級控制網(wǎng)；在二樓的模擬施工地面的地上布設(shè)平面控制點(強制歸心三角架)、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)，用于構(gòu)成地面控制網(wǎng)；在一樓的模擬工作井內(nèi)布設(shè)地下平面控制點 (測量吊籃)、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)、盾構(gòu)機內(nèi)激光靶標(biāo)，用于豎井聯(lián)系測量、盾構(gòu)機進(出) 洞相關(guān)測量及盾構(gòu)姿態(tài)測量；一樓的模擬隧道內(nèi)布設(shè)隧道內(nèi)平面控制點(可伸縮測量吊籃)、高程控制點(水準(zhǔn)埋點)、復(fù)核控制點(測量邊臺)，用于地下導(dǎo)線測量、管片及竣工測量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)法隧道施工測量技術(shù)的室內(nèi)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于通過在室內(nèi)制作盾構(gòu)法隧道施工的模擬現(xiàn)場、實體模型和各種測量設(shè)施，模擬隧道施工現(xiàn)場盾構(gòu)機掘進的施工測量控制過程，并能在理論講解的基礎(chǔ)上，進行實際操作訓(xùn)練，具有盾構(gòu)法隧道施工測量控制技術(shù)的直觀演示和操作培訓(xùn)功能。本發(fā)明的優(yōu)點是能夠在相對安全和安靜的室內(nèi)環(huán)境，利用該套與現(xiàn)場實際施工場景相似的室內(nèi)測量系統(tǒng)，進行盾構(gòu)法隧道施工測量工作內(nèi)容的學(xué)習(xí)和操作訓(xùn)練，使參加培訓(xùn)人員熟悉和掌握盾構(gòu)法隧道施工測量的工作內(nèi)容，提升職業(yè)技能。
文檔編號G09B25/00GK102568292SQ201110448919
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張晶, 王云飛, 金中林, 陳建民 申請人:上海市機械施工有限公司