CN111173502A - 一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，包括以下步骤：S1，绘制图纸：通过GPS观测管道架设的地貌，分析地貌特征，实地勘探后，使用CAD绘制出平面图纸；S2，设置工作井：根据图纸以及现场实际情况选定工作井，每个工作井间的间距为1‑1.5km，选择好工作井后进行开挖，根据需要预埋管道的深度，开挖出一个底部距离预埋管道深度为20‑50cm深度的方形工作井；S3，布设轨道；S4，安装顶管机；S5，安装全站仪；S6，测量计算；S7调整姿态。本发明的生产方法简单，能够时刻测算出掘进距离以及偏移角度，时刻测得顶管机的深度变化，从而反馈出顶管机的掘进姿态并调整，测量精度高，自动化程度高，大大提高施工效率与质量。
Description
技术领域
本发明涉及市政工程顶管开挖技术领域，尤其涉及一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法。
背景技术
市政工程的雨污水工程中管道敷设，一般采用全断面开挖施工，随着城市化进程的加快，污水管道的敷设越来越深，开挖施工随着管道的埋置深度的加深越来越不经济。
目前也出现了采用顶管法进行管道的挖掘，但是测量误差较大，测量次数多，因而工作强度大，效率低，较大程度的制约了工程施工进度。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法。
本发明提出的一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，包括以下步骤：
S1，绘制图纸：通过GPS观测管道架设的地貌，分析地貌特征，实地勘探后，使用CAD绘制出平面图纸；
S2，设置工作井：根据图纸以及现场实际情况选定工作井，每个工作井间的间距为1-1.5km，选择好工作井后进行开挖，根据需要预埋管道的深度，开挖出一个底部距离预埋管道深度为20-50cm深度的方形工作井；
S3，布设轨道：在挖好的工作井底部架设两根轨道，两根轨道平行设置，在工作井的后方内壁安装承接板，承接板上安装多组千斤顶，千斤顶布设成一个与管道直径适配的环形，在布设的环状千斤顶的圆心处安装上一个激光靶；
S4，安装顶管机：使用吊车将顶管机吊装到轨道上，在顶管机的圆心处安装上另一个激光靶与超声波测距仪，在顶管机上安装的激光靶的一侧安装一个棱镜，使棱镜与激光靶的间距为5-10cm，在顶管机的水平线上安装一个倾斜仪，在地面上每隔100-200m放置一个反射板，所述反射板紧贴地面；
S5，安装全站仪：在管道的内壁上采用红色涂料绘制出水平基准线，采用顶管机以及千斤顶机组进行顶管作业时，管道吊装到轨道上，保证水平基准线与轨道平行，每顶3-4段管道后，在管道的内壁安装上支架，支架应安装在水平基准线上，在支架上安装好全站仪，全站仪需要与激光靶通视；
S6，测量计算：通过测量安装在激光靶上的棱镜的距离及角度，得出激光靶的大地坐标，测得距离及角度后，激光束会自动指向激光靶，此时激光靶测出激光束的入射角，通过测得的激光的折射角，即入射角和在激光靶上的入射点，计算得出顶管机轴线相对与隧道设计轴线的水平方位角，滚动角及仰俯角通过内置的双轴倾斜仪测量得到，超声波测距仪能够实时向地面反射超声波，通过反射板反射后，测得顶管机掘进的位置距离地面的实时高度；
S7，调整姿态：所有测得的原始数据传输到操作室的工作电脑中，电脑中安装有导向系统软件，通过导向系统软件计算顶管机的准确空间姿态，从而反馈至顶管机的驾驶室，驾驶员进行姿态的调整。
优选地，所述全站仪上带有自动识别功能，并安装有一个同视准轴平行的激光发射器。
优选地，两根所述轨道应竖直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致，当坡度小于1％时，导轨可按平坡铺设。
优选地，在顶管前进过程中，利用水平仪以及角度测量仪时刻监测顶管的走向，及时发现顶管工程是否有低头、抬头、水平偏离等现象。
优选地，所述激光靶安装在承接板上，要求承接板与工作井底板单独连接，除此之外不能与其他任何设备有接触，以免其他设备的震动或移动导致底座平台的震动，否则会间接导致激光靶的不稳定，从而导致测量数据的不准确。
本发明制作方法简单，在顶管机掘进过程中，通过安装在顶管机以及承接板上的激光靶，以及管道间的多个全站仪，全站仪与激光靶间进行激光的反射与接收，时刻测算出掘进距离以及偏移角度，同时通过超声波测距仪以及反射板，时刻测得顶管机的深度变化，从而反馈出顶管机的掘进姿态并调整，测量精度高，自动化程度高，大大提高施工效率与质量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，包括以下步骤：
S1，绘制图纸：通过GPS观测管道架设的地貌，分析地貌特征，实地勘探后，使用CAD绘制出平面图纸；
S2，设置工作井：根据图纸以及现场实际情况选定工作井，每个工作井间的间距为1km，选择好工作井后进行开挖，根据需要预埋管道的深度，开挖出一个底部距离预埋管道深度为20cm深度的方形工作井；
S3，布设轨道：在挖好的工作井底部架设两根轨道，两根轨道平行设置，在工作井的后方内壁安装承接板，承接板上安装多组千斤顶，千斤顶布设成一个与管道直径适配的环形，在布设的环状千斤顶的圆心处安装上一个激光靶；
S4，安装顶管机：使用吊车将顶管机吊装到轨道上，在顶管机的圆心处安装上另一个激光靶与超声波测距仪，在顶管机上安装的激光靶的一侧安装一个棱镜，使棱镜与激光靶的间距为5cm，在顶管机的水平线上安装一个倾斜仪，在地面上每隔100m放置一个反射板，所述反射板紧贴地面；
S5，安装全站仪：在管道的内壁上采用红色涂料绘制出水平基准线，采用顶管机以及千斤顶机组进行顶管作业时，管道吊装到轨道上，保证水平基准线与轨道平行，每顶3段管道后，在管道的内壁安装上支架，支架应安装在水平基准线上，在支架上安装好全站仪，全站仪需要与激光靶通视；
S6，测量计算：通过测量安装在激光靶上的棱镜的距离及角度，得出激光靶的大地坐标，测得距离及角度后，激光束会自动指向激光靶，此时激光靶测出激光束的入射角，通过测得的激光的折射角，即入射角和在激光靶上的入射点，计算得出顶管机轴线相对与隧道设计轴线的水平方位角，滚动角及仰俯角通过内置的双轴倾斜仪测量得到，超声波测距仪能够实时向地面反射超声波，通过反射板反射后，测得顶管机掘进的位置距离地面的实时高度；
S7，调整姿态：所有测得的原始数据传输到操作室的工作电脑中，电脑中安装有导向系统软件，通过导向系统软件计算顶管机的准确空间姿态，从而反馈至顶管机的驾驶室，驾驶员进行姿态的调整。
实施例二
本发明提出的一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，包括以下步骤：
S1，绘制图纸：通过GPS观测管道架设的地貌，分析地貌特征，实地勘探后，使用CAD绘制出平面图纸；
S2，设置工作井：根据图纸以及现场实际情况选定工作井，每个工作井间的间距为1.2km，选择好工作井后进行开挖，根据需要预埋管道的深度，开挖出一个底部距离预埋管道深度为35cm深度的方形工作井；
S3，布设轨道：在挖好的工作井底部架设两根轨道，两根轨道平行设置，在工作井的后方内壁安装承接板，承接板上安装多组千斤顶，千斤顶布设成一个与管道直径适配的环形，在布设的环状千斤顶的圆心处安装上一个激光靶；
S4，安装顶管机：使用吊车将顶管机吊装到轨道上，在顶管机的圆心处安装上另一个激光靶与超声波测距仪，在顶管机上安装的激光靶的一侧安装一个棱镜，使棱镜与激光靶的间距为7cm，在顶管机的水平线上安装一个倾斜仪，在地面上每隔150m放置一个反射板，所述反射板紧贴地面；
S5，安装全站仪：在管道的内壁上采用红色涂料绘制出水平基准线，采用顶管机以及千斤顶机组进行顶管作业时，管道吊装到轨道上，保证水平基准线与轨道平行，每顶3段管道后，在管道的内壁安装上支架，支架应安装在水平基准线上，在支架上安装好全站仪，全站仪需要与激光靶通视；
S6，测量计算：通过测量安装在激光靶上的棱镜的距离及角度，得出激光靶的大地坐标，测得距离及角度后，激光束会自动指向激光靶，此时激光靶测出激光束的入射角，通过测得的激光的折射角，即入射角和在激光靶上的入射点，计算得出顶管机轴线相对与隧道设计轴线的水平方位角，滚动角及仰俯角通过内置的双轴倾斜仪测量得到，超声波测距仪能够实时向地面反射超声波，通过反射板反射后，测得顶管机掘进的位置距离地面的实时高度；
S7，调整姿态：所有测得的原始数据传输到操作室的工作电脑中，电脑中安装有导向系统软件，通过导向系统软件计算顶管机的准确空间姿态，从而反馈至顶管机的驾驶室，驾驶员进行姿态的调整。
实施例三
本发明提出的一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，包括以下步骤：
S1，绘制图纸：通过GPS观测管道架设的地貌，分析地貌特征，实地勘探后，使用CAD绘制出平面图纸；
S2，设置工作井：根据图纸以及现场实际情况选定工作井，每个工作井间的间距为1.5km，选择好工作井后进行开挖，根据需要预埋管道的深度，开挖出一个底部距离预埋管道深度为50cm深度的方形工作井；
S3，布设轨道：在挖好的工作井底部架设两根轨道，两根轨道平行设置，在工作井的后方内壁安装承接板，承接板上安装多组千斤顶，千斤顶布设成一个与管道直径适配的环形，在布设的环状千斤顶的圆心处安装上一个激光靶；
S4，安装顶管机：使用吊车将顶管机吊装到轨道上，在顶管机的圆心处安装上另一个激光靶与超声波测距仪，在顶管机上安装的激光靶的一侧安装一个棱镜，使棱镜与激光靶的间距为10cm，在顶管机的水平线上安装一个倾斜仪，在地面上每隔200m放置一个反射板，所述反射板紧贴地面；
S5，安装全站仪：在管道的内壁上采用红色涂料绘制出水平基准线，采用顶管机以及千斤顶机组进行顶管作业时，管道吊装到轨道上，保证水平基准线与轨道平行，每顶4段管道后，在管道的内壁安装上支架，支架应安装在水平基准线上，在支架上安装好全站仪，全站仪需要与激光靶通视；
S6，测量计算：通过测量安装在激光靶上的棱镜的距离及角度，得出激光靶的大地坐标，测得距离及角度后，激光束会自动指向激光靶，此时激光靶测出激光束的入射角，通过测得的激光的折射角，即入射角和在激光靶上的入射点，计算得出顶管机轴线相对与隧道设计轴线的水平方位角，滚动角及仰俯角通过内置的双轴倾斜仪测量得到，超声波测距仪能够实时向地面反射超声波，通过反射板反射后，测得顶管机掘进的位置距离地面的实时高度；
S7，调整姿态：所有测得的原始数据传输到操作室的工作电脑中，电脑中安装有导向系统软件，通过导向系统软件计算顶管机的准确空间姿态，从而反馈至顶管机的驾驶室，驾驶员进行姿态的调整。
本发明中，全站仪上带有自动识别功能，并安装有一个同视准轴平行的激光发射器，轨道应竖直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致，当坡度小于1％时，导轨可按平坡铺设，在顶管前进过程中，利用水平仪以及角度测量仪时刻监测顶管的走向，及时发现顶管工程是否有低头、抬头、水平偏离等现象，激光靶安装在承接板上，要求承接板与工作井底板单独连接，除此之外不能与其他任何设备有接触，以免其他设备的震动或移动导致底座平台的震动，否则会间接导致激光靶的不稳定，从而导致测量数据的不准确。
本发明制作方法简单，在顶管机掘进过程中，通过安装在顶管机以及承接板上的激光靶，以及管道间的多个全站仪，全站仪与激光靶间进行激光的反射与接收，时刻测算出掘进距离以及偏移角度，同时通过超声波测距仪以及反射板，时刻测得顶管机的深度变化，从而反馈出顶管机的掘进姿态并调整，测量精度高，自动化程度高，大大提高施工效率与质量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，绘制图纸：通过GPS观测管道架设的地貌，分析地貌特征，实地勘探后，使用CAD绘制出平面图纸；
S2，设置工作井：根据图纸以及现场实际情况选定工作井，每个工作井间的间距为1-1.5km，选择好工作井后进行开挖，根据需要预埋管道的深度，开挖出一个底部距离预埋管道深度为20-50cm深度的方形工作井；
S3，布设轨道：在挖好的工作井底部架设两根轨道，两根轨道平行设置，在工作井的后方内壁安装承接板，承接板上安装多组千斤顶，千斤顶布设成一个与管道直径适配的环形，在布设的环状千斤顶的圆心处安装上一个激光靶；
S4，安装顶管机：使用吊车将顶管机吊装到轨道上，在顶管机的圆心处安装上另一个激光靶与超声波测距仪，在顶管机上安装的激光靶的一侧安装一个棱镜，使棱镜与激光靶的间距为5-10cm，在顶管机的水平线上安装一个倾斜仪，在地面上每隔100-200m放置一个反射板，所述反射板紧贴地面；
S5，安装全站仪：在管道的内壁上采用红色涂料绘制出水平基准线，采用顶管机以及千斤顶机组进行顶管作业时，管道吊装到轨道上，保证水平基准线与轨道平行，每顶3-4段管道后，在管道的内壁安装上支架，支架应安装在水平基准线上，在支架上安装好全站仪，全站仪需要与激光靶通视；
S6，测量计算：通过测量安装在激光靶上的棱镜的距离及角度，得出激光靶的大地坐标，测得距离及角度后，激光束会自动指向激光靶，此时激光靶测出激光束的入射角，通过测得的激光的折射角，即入射角和在激光靶上的入射点，计算得出顶管机轴线相对与隧道设计轴线的水平方位角，滚动角及仰俯角通过内置的双轴倾斜仪测量得到，超声波测距仪能够实时向地面反射超声波，通过反射板反射后，测得顶管机掘进的位置距离地面的实时高度；
S7，调整姿态：所有测得的原始数据传输到操作室的工作电脑中，电脑中安装有导向系统软件，通过导向系统软件计算顶管机的准确空间姿态，从而反馈至顶管机的驾驶室，驾驶员进行姿态的调整。
2.根据权利要求1所述的一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，其特征在于，所述全站仪上带有自动识别功能，并安装有一个同视准轴平行的激光发射器。
3.根据权利要求1所述的一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，其特征在于，两根所述轨道应竖直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致，当坡度小于1％时，导轨可按平坡铺设。
4.根据权利要求1所述的一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，其特征在于，在顶管前进过程中，利用水平仪以及角度测量仪时刻监测顶管的走向，及时发现顶管工程是否有低头、抬头、水平偏离等现象。
5.根据权利要求1所述的一种市政工程用顶管开挖激光导向测量施工工法，其特征在于，所述激光靶安装在承接板上，要求承接板与工作井底板单独连接，除此之外不能与其他任何设备有接触，以免其他设备的震动或移动导致底座平台的震动，否则会间接导致激光靶的不稳定，从而导致测量数据的不准确。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN111608664A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-09-01 | 上海隧道工程有限公司 | 长距离曲线顶管自动导向方法 |
| CN112049648A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-08 | 中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司 | 一种顶管施工监测控制方法 |
| CN113803521A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-17 | 广东一新长城建筑集团有限公司 | 一种顶管施工工艺 |
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| CN112049648A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-08 | 中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司 | 一种顶管施工监测控制方法 |
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