毕业论文课题相关文献综述

1.1 课题背景

随着我国城市建设的发展，为彻底解决城市交通拥挤的状况，我国率先在北京、天津、上海、广州4大城市进行了地铁建设。以往城市建设的交通工程一般都位于地面，对勘测设计的要求也不高，而地铁工程的特点是建于地下，这就对勘测设计提出了更高的要求，传统的作业方法已不能满足地铁工程高速、优质、准确的要求。为使测量技术更好地为地下线性工程勘测服务，需要针对地下线性工程的特点进行相应的研究^[1]。

盾构掘进机是一种隧道工程专用的大型高科技综合施工设备，它集电气、液压、测量导向、控制、材料等多学科技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。采用盾构掘进机，施工速度快，自动化程度高，一次成型，有利于环境保护和降低劳动强度。而且盾构掘进机适用范围广，从软土、淤泥到硬岩都可应用，施工质量高，可控制地面沉降，开挖时不影响面上建筑和交通，与传统的隧道工程相比，具有明显的优势。

常用的盾构机姿态测量方法有：人工测量方法（标尺法、三点法）、自动测量方法 （陀螺仪法、自动全站仪法）。

（1）标尺法：测量盾构机中水平摆放的标尺中心处的坐标，根据盾构机组装时确定的几何关系推算盾构机前后胴体中心坐标，与隧道设计轴线比较即可得到偏差。标尺法是盾构施工测量阶段的常用人工测量方法，标尺法还用于环片偏差测量。

（2）三点法：在盾构机组装阶段在盾构机内的合适部位均匀焊接上螺母，将棱镜 （或者反射片）固定于螺母上，在盾构机组装阶段建立独立控制网，测得测量点（测量点个数、位置合理布置）与盾构机前后胴体中心的几何关系，在施工测量中只需测得任意三点坐标，根据已有的几何关系就可以得到盾构机前体前后圆心中心坐标。 三点法操作时间长，计算复杂，常用于定期复核自动测量的准确性。

（3）陀螺仪法：利用陀螺自身转动惯性的特征，陀螺仪可以准确测定任意点的真子午线位置从而计算坐标方位角，但由于盾构机内空间有限，机械陀螺仪体积相对过大，而且机械陀螺仪定位时间过长，所以机械陀螺仪在盾构施工测量中不常用，取而代之的是光纤陀螺仪自动测量系统。

（4）自动全站仪法：同三点法类似，在盾构机内布设合适的目标靶（监测点），在盾构机组装阶段测量出目标靶与盾构机前后胴体中心坐标的几何关系。在施工测量阶段，在盾构机后面的管壁上固定一个自动全站仪，对目标靶进行连续、实时监测，并把采集的数据传回中央控制室，在控制屏上实时显示盾构机轴线与设计轴线的偏差。由于自动全站仪操作简单，测量精度高，通过软件处理可以得到盾构姿态的实时状态画面，而且不影响施工，所以用自动全站仪测量盾构姿态具有无可比拟的优势，自动全站仪已经广泛应用于盾构机的姿态测量。

盾构机姿态控制点测量首先要建立测量模型，即采用导线测量和三角高程测量方法，通过对盾构机刀头和中体圆柱体外直径精密测量，拟合计算出盾构机刀头和中体中心三维坐标，建立盾构机坐标系统，解算姿态控制点在盾构机坐标系统内的三维坐标，进而由姿态控制点计算盾构机的姿态。

测量原理：