CN110455186A - 一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，包括：S1)标定盾构井内预计安装盾构洞门钢环的端墙为安装端墙；S2)基于地面设置的控制点在安装端墙的墙面上放样出盾构洞门钢环的理论圆心；S3)根据理论圆心标定出盾构洞门钢环的安装位置廓形；S4)在标定出的安装位置廓形上安装盾构洞门钢环；S5)在盾构洞门钢环上确定出多个测量点，并根据多个测量点的测量坐标值计算出盾构洞门钢环的钢环圆心，并将确定的钢环圆心投影到安装端墙的墙面上，形成投影圆心；S6)测量理论圆心与投影圆心之间的间距，并将间距与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定实际圆心。该方法降低了施工人员的工作强度，提高了确定实际圆心的工作效率。

Description

一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体地，涉及一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法。

背景技术

近年来，随着经济的发展，我国城市轨道交通工程建设规模不断扩大，城市轨道交通建设过程中大量使用了盾构法施工，在采用盾构法施工的过程中，洞门钢环的安装精度决定着盾构机能否顺利进出洞，因此，施工中对洞门钢环的安装精度要求极高，要保证洞门钢环的安装精度，则需要精准的确定出洞门钢环在施工过程中的实际圆心与设计的理论圆心之间是否存在间距，间距过大会影响洞门钢环的安装精度。

传统确定洞门钢环实际圆心的方法是通过CAD画图模拟来实现，洞门钢环按照设计尺寸安装完成后，需要确定出洞门钢环的实际圆心与设计的理论圆心之间的差距是否超出设计的差距范围，在确定洞门钢环的实际圆心时，在洞门钢环上选定多个测量点并测量多个测量点的坐标值，将测量的多个测量点的坐标值在CAD画图软件中标出，以测量点为三角形顶点采用CAD画图寻找三角形外接圆圆心的方法做出以不同测量点为三角形的多个外接圆的圆心，再以多个外接圆的圆心为三角形顶点继续作图确定圆心，如此通过多组的作图最终确定出实际圆心，比较实际圆心与理论圆心之间的间距来判定盾构洞门安装环的安装精度，但是采用这种方法需要通过多组作图确定实际圆心，施工人员工作强度大、工作效率低，作图中容易出现误差导致确定出的实际圆心的精度低。

因此，亟需一种确定洞门钢环实际圆心的方法已解决上述至少一种问题。

发明内容

本发明的目的是针对传统确定盾构洞门钢环的实际圆心的方法工作强度大、工作效率低等问题，提供一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，所述方法包括以下步骤：S1)标定盾构井内预计安装盾构洞门钢环的端墙为安装端墙；S2)基于地面设置的控制点在所述安装端墙的墙面上放样出盾构洞门钢环的理论圆心；S3)根据所述理论圆心标定出所述盾构洞门钢环的安装位置廓形；S4)在标定出的所述安装位置廓形上安装所述盾构洞门钢环；S5)在所述盾构洞门钢环上确定出多个测量点，根据所述多个测量点计算出所述盾构洞门钢环的钢环圆心，并将确定的所述钢环圆心投影到所述安装端墙的墙面上，形成投影圆心；S6)测量所述理论圆心与所述投影圆心之间的间距，并将所述间距与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定实际圆心。

具体地，步骤S2)中，基于地面设置的控制点在所述安装端墙的墙面上放样出所述盾构洞门钢环的理论圆心，包括：根据所述盾构井的井口周边的支护体系放样出控制网网形图；在所述控制网网形图上标定多个控制点；确定每一所述控制点的坐标值；根据多个所述控制点的坐标值放样出所述盾构洞门钢环的理论圆心。

具体地，采用支导线测量法确定每一所述控制点的坐标值。

具体地，步骤S5)中，在所述盾构洞门钢环上确定出多个测量点，根据所述多个测量点计算出所述盾构洞门钢环的钢环圆心，包括：S51)沿所述盾构洞门钢环的圆周方向在所述盾构洞门钢环的内壁边线上均匀设置第一指定数量的所述测量点；S52)测量每一所述测量点的测量坐标值；S53)设定多个测量单元，每一所述测量单元由三个测量点组成，根据每一所述测量单元中的三个测量点的测量坐标值计算出该测量单元的拟合圆心坐标值，计算多个测量单元中每一所述测量单元的拟合圆心坐标值，得到多个拟合圆心坐标值；S54)选择任意三个拟合圆心坐标值计算出钢环圆心坐标值；S55)根据所述钢环圆心坐标值确定所述钢环圆心。

具体地，所述第一指定数量为9。

具体地，采用三角形外接圆圆心坐标计算公式计算所述拟合圆心坐标值和所述钢环圆心坐标值。

具体地，步骤S6)中，测量所述理论圆心与所述投影圆心之间的间距，并将所述间距与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定实际圆心，包括：当所述间距等于预设第一间距时，所述投影圆心与所述理论圆心重合，确定所述投影圆心或所述理论圆心为实际圆心；当所述间距不等于预设第一间距且小于预设第二间距时，确定所述投影圆心为实际圆心；当所述间距不等于预设第一间距且大于等于预设第二间距时，拆除所述盾构洞门钢环后，重复步骤S1)-S6)确定实际圆心。

具体地，所述预设第一间距为0，所述预设第二间距为15cm。

本发明提供一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，在盾构井内标定出洞门钢环的安装端墙后，根据地面上盾构井口周边设置的控制点在安装端墙上放样出洞门钢环的理论圆心，根据理论圆心标记出洞门钢环的安装位置，将洞门钢环安装在安装位置上，为了确定洞门钢环的安装精度，需要确定洞门钢环的钢环圆心，根据在洞门钢环上标记的多个测量点计算出洞门钢环的钢环圆心，为了便于钢环圆心与理论圆心之间间距的测量，将钢环圆心投影到安装端墙的墙面上形成投影圆心，在安装端墙的墙面上测量投影圆心与理论圆心的间距，将测量的间距与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定实际圆心；本发明提供的确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，无需施工人员多次作图确定实际圆心，降低了施工人员的工作强度，提高了确定实际圆心的工作效率，且避免了作图确定实际圆心时因操作误差而导致确定出的实际圆心精度低的问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施方式提供的确定盾构洞门钢环实际圆心的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施方式提供一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，图1为确定盾构洞门钢环实际圆心的方法的流程图，所述方法包括以下步骤：S1)标定盾构井内预计安装盾构洞门钢环的端墙为安装端墙；S2)基于地面设置的控制点在所述安装端墙的墙面上放样出盾构洞门钢环的理论圆心；S3)根据所述理论圆心标定出所述盾构洞门钢环的安装位置廓形；S4)在标定出的所述安装位置廓形上安装所述盾构洞门钢环；S5)在所述盾构洞门钢环上确定出多个测量点，并根据所述多个测量点的测量坐标值计算出所述盾构洞门钢环的钢环圆心，并将确定的所述钢环圆心投影到所述安装端墙的墙面上，形成投影圆心；S6)测量所述理论圆心与所述投影圆心之间的间距，并将所述间距与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定实际圆心。

本发明提供的确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，先在盾构井内标定出安装盾构洞门钢环的安装端墙，再根据盾构井井外地面上设置的控制点放样出盾构洞门钢环的理论圆心，根据确定出的理论圆心标记出盾构洞门钢环的安装位置廓形，在安装位置廓形上安装盾构洞门钢环，通过在盾构洞门钢环上确定出多个测量点的测量坐标值计算出洞门钢环的钢环圆心，测量理论圆心与钢环圆心之间的间距，为了测量方便，将钢环圆心投影到安装端墙的墙面上形成投影圆心，测量理论圆心与投影圆心的间距，并将测量的结果与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定盾构洞门钢环的实际圆心，本发明提供的确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，无需施工人员作图确定盾构洞门钢环实际圆心的，降低了施工人员的工作强度，提高了确定实际圆心的工作效率，同时也提高了确定出的实际圆心的精度。

具体地，为了确定出理论圆心，步骤S2)中，基于地面设置的控制点在所述安装端墙的墙面上放样出所述盾构洞门钢环的理论圆心，包括：根据所述盾构井的井口周边的支护体系放样出控制网网形图；在所述控制网网形图上标定多个控制点；确定每一所述控制点的坐标值；根据多个所述控制点的坐标值放样出所述盾构洞门钢环的理论圆心。

在一个实施例中，在一个车站的基坑内开挖有盾构井，为了确定盾构洞门钢环在盾构井内的安装端墙上的理论圆心，先在盾构井井口周边的支护体系放样出控制网网形图，即在车站基坑内的支护体系中放样出控制网网形图，在放样出的控制网网形图内标定多个控制点，在车站基坑内的车站冠梁上的混凝土支撑梁的两端头标定控制点，在此位置处标定控制点确保了控制点的稳定性，测量每一控制点的坐标值，具体地，采用支导线测量法确定每一所述控制点的坐标值，基于多个控制点的坐标值得出盾构洞门钢环的理论圆心。

在确定盾构洞门钢环的钢环圆心时，具体地，步骤S5)中，在所述盾构洞门钢环上确定出多个测量点，并根据所述多个测量点的测量坐标值计算出所述盾构洞门钢环的钢环圆心，包括：S51)沿所述盾构洞门钢环的圆周方向在所述盾构洞门钢环的内壁边线上均匀设置第一指定数量的所述测量点；S52)测量每一所述测量点的测量坐标值；S53)设定多个测量单元，每一所述测量单元由三个测量点组成，根据每一所述测量单元中的三个测量点的测量坐标值计算出该测量单元的拟合圆心坐标值，计算多个测量单元中每一所述测量单元的拟合圆心坐标值，得到多个拟合圆心坐标值；S54)选择任意三个拟合圆心坐标值计算出钢环圆心坐标值；S55)根据所述钢环圆心坐标值确定所述钢环圆心。

在一个实施例中，在安装端墙上的盾构洞门钢环的安装位置廓形处安装完成盾构洞门钢环，盾构洞门钢环在安装过程中会存在安装误差或者受外力影响发生变形，为了确定洞门钢环的钢环圆心，通过在盾构洞门钢环的圆周方向设置第一指定数量的测量点，为了保证确定出的钢环圆心的精度，具体地，所述第一指定数量为9，将9个测量点均匀分布在盾构洞门钢环的圆周方向，设置9个测量点既可以准确的确定出钢环圆心又不会因为设置的测量点过多而造成时间的浪费，利用全站仪的免棱镜测量功能测量出每一测量点的测量坐标值，在确定钢环圆心时，以三个测量点为一个测量单元，以每一测量单元中的三个测量点作为一个三角形的三个顶点，根据每一测量单元中三个测量点的测量坐标值计算出该测量单元中的三个测量点形成的三角形的外接圆拟合圆心坐标值，具体地，采用三角形外接圆圆心坐标计算公式计算拟合圆心坐标值和钢环圆心坐标值，本实施例中设置了9个测量点，将会形成三个测量单元，三个测量单元最终会计算拟合出三个外接圆的拟合圆心坐标值，为了精准的确定钢环圆心，将计算拟合得出的三个外接圆的拟合圆心作为一个新的三角形的顶点，根据拟合出的三个外接圆的拟合圆心坐标值再次计算拟合由该三个外接圆的拟合圆心形成的新三角形的外接圆的圆心坐标值，确定出的新三角形的外接圆的圆心坐标值即为最终的钢环圆心坐标值，根据钢环圆形坐标值即可轻易的确定钢环圆心。

确定出理论圆心和钢环圆心后，根据理论圆心和钢环圆心的投影圆心之间的间距与预设第一间距和预设第二间距的比较结果确定实际圆心，具体地，步骤S6)中，测量所述理论圆心与所述投影圆心之间的间距，并将所述间距与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定实际圆心，包括：当所述间距等于预设第一间距时，所述投影圆心与所述理论圆心重合，确定所述投影圆心或所述理论圆心为实际圆心；当所述间距不等于预设第一间距且小于预设第二间距时，确定所述投影圆心为实际圆心；当所述间距不等于预设第一间距且大于等于预设第二间距时，拆除所述盾构洞门钢环后，重复步骤S1)-S6)确定实际圆心。根据一种实施方式，所述预设第一间距为0，所述预设第二间距为15cm。理论圆心与投影圆心的间距等于预设第一间距0时，理论圆心与投影圆心重合，表明理论圆心或投影圆心均可作为实际圆心，此时盾构洞门钢环的安装位置为最佳。

本发明提供一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，在盾构井内标定出洞门钢环的安装端墙后，根据地面上盾构井口周边设置的控制点在安装端墙上放样出洞门钢环的理论圆心，根据理论圆心标记出洞门钢环的安装位置，将洞门钢环安装在安装位置上，为了确定洞门钢环的安装精度，需要确定洞门钢环的钢环圆心，根据在洞门钢环上标记的多个测量点计算出洞门钢环的钢环圆心，为了便于钢环圆心与理论圆心之间间距的测量，将钢环圆心投影到安装端墙的墙面上形成投影圆心，在安装端墙的墙面上测量投影圆心与理论圆心的间距，将测量的间距与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定实际圆心；本发明提供的确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，无需施工人员多次作图确定实际圆心，降低了施工人员的工作强度，提高了确定实际圆心的工作效率，且避免了作图确定实际圆心时因操作误差而导致确定出的实际圆心精度低的问题。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种确定盾构洞门钢环实际圆心的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1)标定盾构井内预计安装盾构洞门钢环的端墙为安装端墙；

S2)基于地面设置的控制点在所述安装端墙的墙面上放样出盾构洞门钢环的理论圆心；

S3)根据所述理论圆心标定出所述盾构洞门钢环的安装位置廓形；

S4)在标定出的所述安装位置廓形上安装所述盾构洞门钢环；

S5)在所述盾构洞门钢环上确定出多个测量点，并根据所述多个测量点的测量坐标值计算出所述盾构洞门钢环的钢环圆心，并将确定的所述钢环圆心投影到所述安装端墙的墙面上，形成投影圆心；

S6)测量所述理论圆心与所述投影圆心之间的间距，并将所述间距与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定实际圆心。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2)中，基于地面设置的控制点在所述安装端墙的墙面上放样出所述盾构洞门钢环的理论圆心，包括：

根据所述盾构井的井口周边的支护体系放样出控制网网形图；

在所述控制网网形图上标定多个控制点；

确定每一所述控制点的坐标值；

根据多个所述控制点的坐标值放样出所述盾构洞门钢环的理论圆心。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用支导线测量法确定每一所述控制点的坐标值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5)中，在所述盾构洞门钢环上确定出多个测量点，并根据所述多个测量点的测量坐标值计算出所述盾构洞门钢环的钢环圆心，包括：

S51)沿所述盾构洞门钢环的圆周方向在所述盾构洞门钢环的内壁边线上均匀设置第一指定数量的所述测量点；

S52)测量每一所述测量点的测量坐标值；

S53)设定多个测量单元，每一所述测量单元由三个测量点组成，根据每一所述测量单元中的三个测量点的测量坐标值计算出该测量单元的拟合圆心坐标值，计算多个测量单元中每一所述测量单元的拟合圆心坐标值，得到多个拟合圆心坐标值；

S54)选择任意三个拟合圆心坐标值计算出钢环圆心坐标值；

S55)根据所述钢环圆心坐标值确定所述钢环圆心。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一指定数量为9。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用三角形外接圆圆心坐标计算公式计算所述拟合圆心坐标值和所述钢环圆心坐标值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6)中，测量所述理论圆心与所述投影圆心之间的间距，并将所述间距与预设第一间距和预设第二间距进行比较，根据比较结果确定实际圆心，包括：

当所述间距等于预设第一间距时，所述投影圆心与所述理论圆心重合，确定所述投影圆心或所述理论圆心为实际圆心；

当所述间距不等于预设第一间距且小于预设第二间距时，确定所述投影圆心为实际圆心；

当所述间距不等于预设第一间距且大于等于预设第二间距时，拆除所述盾构洞门钢环后，重复步骤S1)-S6)确定实际圆心。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设第一间距为0，所述预设第二间距为15cm。